頂置加熱面太陽能蒸發技術是中國創造的最新專利技術。據此專利技術，頂置加熱面太陽能海水淡化試驗裝置成功開發。妥善解決了太陽能海水淡化技術必須解決的光熱轉換、海水蒸發、蒸汽冷凝等問題。頂置加熱面太陽能海水淡化試驗裝置可廣泛用于科研教學及太陽能海水淡化項目建設原理驗證。現將裝置結構、工作原理、使用方法逐一介紹。

1、裝置結構

頂置加熱面太陽能海水淡化裝置自上而下是透光玻璃與光熱板之間的空氣隔熱層、蒸發室、蒸發室與冷凝室之間的聚氨酯隔熱層、冷凝室。海水罐置于蒸發室內。光熱板下表面的棉布延伸到海水罐底部。連通海水罐底的海水管穿過聚氨酯隔熱層和冷凝室底面接通海水進口和濃海水閥。冷凝室底面安裝淡水閥和淡水管。淡水管一端是淡水進口。冷凝室底面安裝直通冷凝室上部空間的排空閥。冷凝室側面開淡水水位視窗。結構圖中標明了海水進口、濃海水閥、淡水閥、淡水進口、排空閥、淡水水位視窗。冷凝室長1米寬0.5米高0.1米。蒸發室長0.9米寬0.4米高0.1米。光熱板長0.9米寬0.4米，集熱面積0.36平方米。隔熱層厚0.05米。

裝置結構圖

2、工作原理

太陽光透過透光玻璃在光熱板上面轉換成熱量傳到光熱板下面加熱棉布所含海水使其變成蒸汽。隨著蒸汽量增多，蒸汽自發向溫度較低的冷凝室流動，并在冷凝室內表面冷凝或直接進入淡水中放熱，冷凝室內溫度升高。熱量經冷凝室外表面散發到大氣層中。從光熱板經冷凝室到大氣層，溫度由高到低。在海水管外下行的蒸汽加熱在海水管內上行的海水，回收利用余熱。透光玻璃的透光度T是太陽光實際到達光熱板的比例。光熱板的光熱轉換效率η1是到達光熱板的太陽光轉換成熱量的比例。包裹蒸發室隔熱層的絕熱效率η2是光熱板轉換的熱量被蒸汽吸收的比例。回熱效率η3是上行海水吸收下行蒸汽熱量的比例。太陽能利用率η是上述因素綜合作用的結果。η=Tη1η2 （1+η3）。為了獲得較好的冷凝效果，冷凝室內盡可能多地儲存淡水。

3、使用方法

光熱板集熱面積0.36平方米，設計日產淡水2升，濃海水1升，日需海水3升。實際淡水產量由日照強度決定。海水一次或連續注入海水罐。海水一次注入操作簡單，但余熱回收效果不如海水連續注入。海水連續注入更適合大型太陽能海水淡化裝置。海水連續注入操作規程如下：

1）水平安放海水淡化裝置，面積較大的兩個側面朝向南北方向。打開排空閥，打開濃海水閥，關閉淡水閥。從淡水進口注入淡水，作為冷凝蒸汽的介質。淡水水位視窗可觀測到淡水水位。

2）打開排空閥，關閉濃海水閥，從海水進口注入3升海水。靜置6小時以上，保證海水充分潤濕棉布。

3）早上日出以前，打開排空閥，打開濃海水閥，放出海水。關閉濃海水閥，先從海水進口注入0..1升海水，然后將2.9升海水在5至8小時內從海水進口連續均衡注入。需要一套點滴輸液控制器。

4）裝置運行平穩后，關閉排空閥。

5）第二天早上日出以前，打開排空閥, 打開濃海水閥，放出濃海水，計量濃海水量，測算前一天淡水產量。前一日注入的3升海水減去濃海水量，就是蒸發的淡水量。

6）打開排空閥和淡水閥取用當日所產淡水。取水結束，立即關閉淡水閥和排空閥。冷凝室內儲存的淡水量可通過淡水水位視窗觀察。

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頂置加熱面太陽能海水淡化裝置設計理論及其應用

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