申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2024-04-29

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118221204A

主分类号：C02F1/14

分类号：C02F1/14;H02S40/44;H02J7/35;C02F103/08

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明提出了一种基于线面交互式太阳能海水淡化系统及方法，该系统至少包括淡化单元、热电综合利用单元、电加热单元、动力单元、淡水收集单元、海水收集单元，通过利用冷热流体交互降膜的结构，令具有较大温差的海水与淡水分别沿着超亲水线状膜和超亲水面状降膜流动，在流动过程中，热海水液膜蒸发所产生的水蒸气直接经过稀薄的空气层传递至冷淡水液膜并进行冷凝，完成淡化过程，在上述过程中利用太阳能发电保证此海水淡化系统的循环，同时还利用太阳能对海水加热。

主权项：1.一种基于线面交互式太阳能海水淡化系统，其特征在于，包括淡化单元1、热电综合利用单元2、电加热单元3、动力单元4、淡水收集单元5、海水收集单元6、海水分水器7、淡水分水器8、孔状激淋管9、线状激淋管10、热海水线状降膜11、冷淡水面状降膜12、淡水收集槽13、海水收集槽14、太阳能光伏板15、蓄电池16、集热器17、海水循环水泵18、淡水循环水泵19、循环淡水箱20、淡水接收器21、换热管道22、循环海水箱23、浓度传感器24、流量调节阀25、换热器26、阀门27、三通阀28、风扇29，其中：淡化单元1，用于进行海水淡化，是发生传热传质过程的主要结构单元，包含有海水分水器7、淡水分水器8、孔状激淋管9、线状激淋管10、热海水线状降膜11、冷淡水面状降膜12、淡水收集槽13、海水收集槽14，海水流入海水分水器7，在海水分水器7中均分为多股海水流，多股海水流通过孔状激淋管9形成线性流体沿着热海水线状降膜11均匀落下；淡水流入淡水分水器8，在淡水分水器8中分为多股淡水流，多股淡水流通过线状激淋管10沿着冷淡水面状降膜12均匀下落；海水与淡水在分子间作用力和重力的双重作用下，在降膜的表面形成薄薄的液膜，增大了水与空气的接触面积；由于较大温差的影响，热海水线状降膜11产生的水蒸气经极薄的空气层直接传递到冷淡水面状降膜12，并凝结产生冷凝水，海水与淡水在热海水线状降膜11与冷淡水面状降膜12构成的交错阵列中完成传热传质，实现海水淡化；淡水收集槽13承接下落的浓海水，海水收集槽14承接下落的淡水；热电综合利用单元2，用于将太阳能转化为电能和热能并进行储存和利用，包含有太阳能光伏板15、蓄电池16、集热器17，太阳能光伏板15将太阳能转化为电能和热能，电能储存在蓄电池16中，用于给风扇29、海水循环水泵18和淡水循环水泵19提供动力，太阳能光伏板15产生的余热通过集热器17用于海水的加热；电加热单元3，用于补偿太阳光照的间歇性进行辅助加热海水，当太阳能充足时，采用集热器17加热冷海水；当太阳能不充足导致热海水达不到目标高温时，采用电加热单元3辅助加热，电加热单元3用电来源于蓄电池16；动力单元4，用于驱动海水和淡水的循环，包含有海水循环水泵18和淡水循环水泵19；淡水收集单元5，用于收集淡水并保持淡水的低温，包含有循环淡水箱20、淡水接收器21，循环淡水箱20包括一个入口和两个出口，一个入口为入水口，两个出口分别为出水口和排水口，循环淡水箱20中的淡水在海水循环水泵18的作用下经出水口流出输送至淡化单元1，完成淡化过程后的冷淡水经入水口流回循环淡水箱20，由于完成淡化过程的冷淡水总量增加，箱中多余的淡水会经出水口溢出，并由淡水接收器21收集起来；海水收集单元6，用于收集海水，包含有循环海水箱23，循环海水箱23包括一个入口和一个出口，一个入口分别为入水口，两个出口为出水口和排水口，循环海水箱23中的热海水在淡水循环水泵19的作用下经出水口流出输送至淡化单元1，完成淡化过程热海水经过集热器17加热后通过入水口流入循环海水箱23，由于完成淡化过程的热海水总量减少，需要补充冷海水，冷海水与淡水进行热交换完成初步加热过程，经集热器17完成再加热过程，热海水由入水口流入循环海水箱23；淡水收集单元5还包含换热管道22，换热管道22位于循环淡水箱20内部，用于冷却完成淡化过程的淡水以及预热冷海水；冷海水流入换热管道22与循环淡水箱20内完成淡化过程的淡水进行热交换，保持淡水的低温并实现冷海水预热；海水收集单元6还包含浓度传感器24，用于检测循环海水箱23内海水的盐浓度，海水盐浓度接近结晶浓度时，阀门27打开，一部分浓海水通过排水口流出；流量调节阀25包括两个入口和两个出口，一个入口与淡水收集槽13出口连通，另一个入口与换热管道22出口连通，一个出口与集热器17入口连通，另一个出口与换热器26冷侧入口连通，改变流量调节阀25出口入口的开关情况可以调节海水的不同流向，海水通过流量调节阀25可以通过集热器17吸收热量，也可以通过换热器26利用排出的浓盐水的余热；淡化单元1中还包含风扇29，风扇29布置在淡化单元1中的海水侧或淡水侧，风扇29布置在海水侧时，吹扫方向为由海水侧到淡水侧，与传热传质方向相同，风扇29布置在淡水侧时，吹扫方向为冷淡水面状降膜12排布方向，在淡水侧产生负分压。

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