小型便携式太阳能海水淡化装置的前景研究摘要：基于各类传统太阳能海水淡化装置的优缺点进行改进分析，针对以往装置体积庞大不便于运输的缺陷，对横管降膜式太阳能海水淡化装置结构进行了改进，利用模块化手段设计出一种可以拆装折叠的小型便携式太阳能海水淡化装置。由于在系统的蒸发及冷凝过程中,大部分水蒸汽的凝结潜热被重复利用于海水的预热及蒸发过程,因而系统具有较高的产水率。同时,由于在气流的闭式循环过程中,蒸发腔中处于负压状态,冷凝腔中处于正压状态,强化了系统的产水性能。关键词：海水淡化便携式太阳能横管降膜可拆装0引言：随着社会的发展，世界范围内对能源需求的迅速增大，世界范围内的能源缺口日益严重，同时化石燃料燃烧对环境产生的影响也日益凸显。随着近年来在我国沿海人口密集地区出现的用电危机的加重，开发清洁能源已刻不容缓。同时世界淡水储量少，淡水资源分配不均。由此带来的部分地区饮用水缺乏的问题也令全球目前有1/6的人缺乏安全的饮用水，世界范围内平均每天有6000人因缺乏安全的饮用水而丧命，这些人群大都分布在经济欠发达且交通不便的偏远地区，为此小型便携式太阳能海水淡化装置的发展前景广阔。然而传统太阳能海水淡化装置普遍过于庞大，不适于应用在人口不集中的欠发达地区，同时由于这些地区交通不便，运送大型设备高度不便，为此本文讨论了通过模块化手段制造可折叠与拆装的太阳能海水淡化装置。利用该方式可有效缩小装置整体体积，有利于运输，令其适用于沿海居民、海上渔船、灾后饮用水缺乏地区及野外宿营等场合的饮用水制取。同时装置改进后也可用于内陆地区的咸水淡化，从而为内陆淡水缺乏地区提供了有效地饮用水制取手段。1设计思路：目前海水淡化技术经过数十年的发展已经相对成熟，十分可靠。现已在沿海地区出现了大型的海水淡化厂，成功解决了一些沿海地区和岛屿的饮用水问题。当前主要的海水淡化技术为蒸馏技术与膜技术。蒸馏技术又分为多效蒸馏、压汽蒸馏和多级闪蒸等；膜技术有反渗透和电渗析等。在能源方面膜技术仅靠电能工作，而蒸馏技术除驱动水泵电机等部件的电能之外还需要热源对海水加热使之蒸馏。在膜技术中最有前景的是反渗透技术。反渗透技术是一种对海水加压，迫使海水通过半渗透性膜的淡化过程，这种膜的作用是只允许纯水通过而排斥盐离子，反渗透过程要求将环境温度下的海水增压然后使其暴露在半渗透性聚合膜上，在无相变的情况下，膜表面排除了水中的盐份。因此用反渗透法淡化海水设备简单安装容易，操作简便，耗能少。但是反渗透膜由半渗透的聚合材料制成，因此为保证反渗透膜正常工作需对海水进行严格预处理，反渗透膜还要定期更换，维护成本高，水温过低时还要对海水进行预热，因此不利于小规模的家庭用户使用。蒸馏技术中所用的装置尽管存在容易积垢和成本高昂的问题，但是目前横管降膜蒸发的方式强化了传热传质过程，同等条件下可以减小传热温差，增大传热量，降低装置稳态运行温度，提高了海水的淡化效率。此外该工作模式，降低了装置的高度，控制了装置体积，便于运输存放和携带，并且蒸发腔处于负压状态，冷凝腔处于正压状态，强化了蒸发及冷凝过程，使装置的产水率得到较大改善．此外横管降膜蒸发海水淡化装置具有启动温度低、启动速度快的特点，装置稳态运行具有较大的温度范围，且运行温度越高，能量的品质越好，蒸发效果就越明显因而适当提高加热水温度，对于提高整个装置的能源有效利用及淡水产量较为有利。综合以上优点，采用横管降膜的工作模式利于将海水淡化装置缩小体积的同时保证产水效率，保证了装置的实用性。在太阳能集热器方面目前市场上主流的太阳能集热器分为真空管集热器与平板集热器，真空管集热器由于近年来的技术革新，成本大幅下降，目前在我国市场占有主导地位，但是真空管集热器承压性能较差，上水时必须低温上水，高温空管上水会爆管，怕冰雹，热启动慢，一旦爆管必须马上维修，维修费用高。因此用于便携式海水淡化装置更易于损坏，且维修成本过高，耐候性差。而平板集热器采用全铜材料，吸热涂层采用蓝色镀膜、黑铬技术，双循环、不易结垢，可排污，不会爆管，不怕冰雹，外盖采用钢化玻璃保护层，可承压，且耐候性出色。因此将平板集热器应用于便携设备有可在恶劣环境下工作，便于维护，不易损坏。综合以上原因，本文设计的太阳能海水淡化装置要使用太阳能集热器和大量金属横管。所以缩小传统太阳能集热器及蒸发腔的占用体积就成为了首要问题。而通过模块化的制造方式可以在有效将整个装置分成数个模块，各个模块间拆装、折叠的同时不影响装置整体功能。通过此方式对装置进行加工制造同样有利于装置的维护，当单一模块损坏时可以仅对该模块进行替换，且无需对装置整体进行拆卸，节约了维修成本，减少了维修用时。2装置结构：蒸发腔:蒸发腔是该装置的最主要部分。它是一个长方形的箱体(1000×550×280mm3),由1.5mm厚的不