一种强化稳定的漂浮式太阳能蒸馏淡化装置的制作方法

本实用新型涉及产水用的蒸馏淡化装置，具体是一种利用仿生红树林防浪吸波原理，可适用于海洋、湖泊、河流等水域环境的高稳定漂浮式太阳能蒸馏淡化装置。

背景技术：

随着社会经济的发展与人口的增长，淡水资源缺乏已成为一个全球性的问题。通过全球平均辐照强度的分布可知，在许多淡水资源短缺的地区，太阳能资源十分丰富。因而，利用清洁的太阳能从海水、河流、湖泊和受污染水中获取淡水是缓解淡水危机的可行方案。近年来，能耗低、产水率高的漂浮式太阳能海水淡化技术成为了新的研究热点。

有学者提出了漂浮式海水淡化装置，与传统太阳能蒸馏器相比，漂浮式装置节省陆地空间，蒸发速率较快，使用时能通过底部的通道自动补水排盐。但是这种装置在运行的时候会存在不稳定的情况，主要体现在四个方面：①海浪冲击造成装置晃动，使冷凝水滴落，影响冷凝效率；②海水漫入蒸发室，降低蒸发表面温度，影响蒸发效率；③海水溅入集水槽，污染收集的淡水；④海浪较大时可能使装置倾覆。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型基于仿生原理设计了一种强化稳定的漂浮式太阳能蒸馏淡化装置。该装置由低成本材料制成，体积小巧，携带方便。其外围主要由碳纤维棒构成的格栅消波结构。波浪通过该结构时，会受到碳纤维棒的阻力，形成水体局部间的紊流，起到消波防浪的效果，从而使装置能够长时间稳定运行，保持较高的效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种强化稳定的漂浮式太阳能蒸馏淡化装置，装置主体由蒸发冷凝模块、装置连接模块、格栅消波模块组成，其特征是：蒸发冷凝模块包括顶部冷凝壁、底部“u”型吸水材料、底部泡沫塑料板、内侧壁引流槽、出水管；装置连接模块包括不锈钢连接平台、“l”型限位片、可拆卸限位片；格栅消波模块包括有机玻璃板、碳纤维棒、定距结构、带孔塑料板、定距螺母；当装置运行时，泡沫塑料板提供浮力，海水被嵌入泡沫塑料板的“u”型吸水材料汲取后向上扩散流动，到达泡沫塑料板上的黑色吸光布表面，形成一层水膜，水膜在太阳光的照射下加热并蒸发形成蒸汽，蒸汽向上扩散至冷凝壁受冷凝结，生成的淡水汇聚于固定在装置四周壁面上的引流槽中，再流经与引流槽最低位处连接的出水管进入到储水袋中；在此过程中，装置四周布置的格栅消波模块能够持续减弱波浪对装置的冲击力，使蒸发冷凝的过程能够在相对平稳的条件下进行。

泡沫塑料板上有亲水性强的吸光布料，透过冷凝壁射入装置内部的阳光照射在吸光布上，加热蒸发表面上的水层；在蒸发过程中，蒸发表面的水分大量散失，盐度也逐渐增加；此时，“u”型吸水材料中存在着盐分与水分的双向运输过程，能够将吸光布料的高浓度盐分通过扩散将部分盐分排至海水中，实现动态盐度平衡，有利于保证装置长期稳定且高效地运行。

上述的漂浮式太阳能蒸馏器。冷凝壁由防雾玻璃制成，凝结效果较好；冷凝壁顶部为四棱锥型，相比于其他形状的蒸馏器，四棱锥型的设计能在海上漂浮旋转的工况条件下，接收更多太阳辐照，同时冷凝性能较好，冷凝壁上的淡水能够顺利流入引流槽。

不锈钢连接平台上连接有三个“l”型限位片和一个可拆卸限位片，四个限位片形成“抽屉”状结构对泡沫塑料板和蒸发冷凝模块进行限位，同时可拆卸限位片保证材料随时的拆装与更换；进一步的，不锈钢连接平台四周有一定面积镂空，在冲击水浪高于格栅消波模块时，冲到平台上的水能够顺着镂空处流到装置下方，保证蒸发冷凝模块的稳定；此外，连接平台的四个角向下延伸一小段钢片，并进行打孔，与格栅消波模块的有机玻璃板进行螺栓螺母紧固，保证装置格栅消波模块和装置连接模块在工作时互相不发生位移，能够长期平稳运行。

上述的漂浮式太阳能蒸馏器。用两块带孔塑料板将碳纤维棒串接，此外利用定距管和螺纹拉杆相配合传统定距工艺制作了定距结构，保证格栅消波模块的稳定；当海浪冲击模块时，单股的水流撞上多根碳棒将被分成多股较小的水流，多股小水流将在孔隙中分开、汇合、干扰、碰撞，形成涡流，离开格栅消波模块时，对装置主体的冲击力已大大减弱，装置的晃动幅度将大大减小，冷凝壁上的水滴和引流槽中的水流被晃下、晃出的概率将大大降低，装置的产水效率得到提高。

本实用新型的有益效果是：

1.水在通过主要由碳纤维棒构成的格栅消波结构时，通过其上层的水流会与下层水流相互冲击抵消能量，起到消波防浪的效果，在一些天气环境比较恶劣的海上和湖面上可以稳定地进行工作。当海浪冲击模块时，单股的水流撞上多根碳棒将被分成多股较小的水流，多股小水流将在孔隙中分开、汇合、干扰、碰撞，形成涡流，离开格栅消波模块时，对装置主体的冲击力已大大减弱，装置的晃动幅度将大大减小，冷凝壁上的水滴和引流槽中的水流被晃下、晃出的概率将大大降低，装置的产水效率得到提高；

2.“抽屉”状的限位设计，可以很好地保持装置的稳定，而且保证泡沫塑料板和“u”型吸水材料可以及时更换；

3.冷凝壁顶部为四棱锥型设计，可以使装置接收更多太阳辐照，同时强化其冷凝性能。“u”型吸水材料采用水流通道结构，保证盐分和水分的平衡，延长装置的使用寿命，减少维护成本；

4.模块化的设计。装置整体可分为蒸发冷凝模块、漂浮模块和消波模块，蒸发冷凝模块与漂浮模块间采用四根焊接钢条进行配合，漂浮模块与消波模块间利用螺栓螺母紧固。三个模块构成一个连接紧密但又易于拆分的整体，便于装置运输和破损模块的更换；

5.该装置由低成本材料制成，体积小巧，易于拆装，携带方便，绿色环保。可安置在船尾、救生筏或海边树干上，当其漂浮于海面上运行时，可为海上孤岛居民、军人、海上船舰上人员提供饮用淡水；

6.泡沫塑料板能够起到密封作用，隔断海水与蒸发冷凝模块，使蒸发室不会出现流动的海水，虽然海浪可能导致冷凝水喷洒在黑色吸光布表面，但是储存冷凝水的水袋不会受到影响。虽然海浪能够使装置颠簸，但是，不会影响到已经收集到的冷凝水。

附图说明

图1为实用新型示意图；

图2为蒸馏室示意图；

图3为不锈钢连接平台；

图4为格栅消波模块；

图5为“u”型吸水材料；

图6为泡沫塑料板；

图7为有机玻璃板；

图8为格栅消波模块中的带孔塑料板；

图9为碳纤维棒；

图10为格栅消波模块中的定距结构；

图中1.冷凝壁，2.“u”型吸水材料，3.泡沫塑料板，4.不锈钢连接平台，5.有机玻璃板，6.碳纤维棒，7.定距结构，8.带孔塑料板，9.引流槽，10.出水管，12.可拆卸限位片，11.“l”型限位片，13.紧固螺母。

具体实施方式

蒸发冷凝模块（简称蒸馏室）主要由冷凝壁1、“u”型吸水材料2、泡沫塑料板3、引流槽9和出水管10组成。冷凝壁由防雾玻璃制成，每一块玻璃之间用玻璃胶进行粘接；泡沫塑料板3由轻质的专用泡沫塑料制成，从不锈钢连接平台4的“抽屉”结构塞入。“u”型吸水材料2由灯芯材料制成，通过在泡沫塑料板3上打孔，将“u”型吸水材料插入孔中，穿过泡沫塑料板3后可以留出一部分长度，保证装置在运行的时候“u”型吸水材料2可以足够接触水面，形成持续良好的水通道，稳定运行。

装置连接模块由不锈钢连接平台4、“l”型限位片11、可拆卸限位片12组成。“l”型限位片11用金属焊接工艺焊接，提前在不锈钢连接平台4和可拆卸限位片12进行螺栓打孔，装配时可拆卸限位片12与不锈钢连接平台4下方打孔处对齐，并用螺栓、螺母紧固，形成良好的限位结构。此外，不锈钢连接平台4四角边界处向下延伸8mm的钢片，并进行螺栓打孔（用于插入定距结构7的螺杆），此结构保证平台和格栅消波模块螺栓连接和螺母紧固。

格栅消波模块由四个小的格栅模块组成。其中两个模块长度更长，另外两个模块则更短，保证模块装配时可以完美贴合不锈钢连接平台4下方。一个小的格栅消波模块单元由两块有机玻璃板5、十根碳纤维棒6、四个定距结构7、两块带孔塑料板8、八个紧固螺母13组成。其中定距结构利用传统定距工艺，由定距管和全螺纹拉杆组成，将全螺纹拉杆穿过带孔塑料板8，两块带孔塑料板8将拉杆分为三个部分，这三个部分分别套上pvc材质的定矩管；进一步的，将碳纤维棒6穿过带孔塑料板8；最后在模块两端装配有机玻璃板5，有机玻璃板5可选取亚克力板材料，并在板上方螺栓打孔，打孔处须和不锈钢连接平台4延伸钢片的打孔处相对齐。螺母13必须要上紧，使定距管可以紧密贴合带孔塑料板和有机玻璃板，保证装置在工作时受到海浪冲击模块内部不发生位移，稳定工作。