海水淡化原理

太陽能海水淡化關(guān)欣cindy-guan@163.com一、概述淡水是人類社會賴以生存和發(fā)展的基本物質(zhì)之一。海洋覆蓋地球表面積的70.8%,海水量占地球總水量的97%。剩下的淡水僅占地球總水量的3%以下。不僅如此，即是在這如此小的比例的淡水中，分布又極不平衡，其中98.8%的淡水被凍結(jié)在地球南北極地和高寒地帶的冰川中，而存在于河流、湖泊和地下水等可供人類直接利用的淡水已不足地球上淡水總量的0.36%。解決沿海地區(qū)的淡水危機(jī)維護(hù)海上戰(zhàn)略安全西部大開發(fā)的后勤保障解決人類用水問題的最終方案海水淡化的重要意義因此,發(fā)展海水淡化技術(shù),向海洋索取淡水已成為現(xiàn)代社會的當(dāng)務(wù)之急。大力發(fā)展海水淡化技術(shù)產(chǎn)業(yè),對緩解當(dāng)代水資源短缺、供需矛盾日趨突出和環(huán)境污染日益嚴(yán)重等系列重大問題具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。使用太陽能的優(yōu)點(diǎn)太陽能海水淡化系統(tǒng)與現(xiàn)有海水淡化利用項(xiàng)目相比有許多優(yōu)點(diǎn)：可獨(dú)立運(yùn)行，不受蒸汽、電力等條件限制，無污染、低能耗、運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠，不消耗油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源，對能源緊缺、環(huán)保要求高的地區(qū)更有突出的應(yīng)用價(jià)值。生產(chǎn)規(guī)模可有機(jī)組合，適應(yīng)性好，投資相對較小，生產(chǎn)淡水成本低。二、太陽能海水淡化系統(tǒng)利用太陽能進(jìn)行海水淡化，有兩種基本的能量利用形式：1.將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，用以驅(qū)動海水的相變過程；2.將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，用以驅(qū)動海水的滲析過程。二、太陽能海水淡化系統(tǒng)對于利用太陽能產(chǎn)生熱能以驅(qū)動海水相變過程的海水淡化系統(tǒng)，通常稱為太陽能蒸餾系統(tǒng)。有時(shí)也稱為太陽能蒸餾器。

可分為：被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)主動式太陽能蒸餾系統(tǒng)1、盤式太陽能蒸餾器被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)的典型就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應(yīng)用有了近150年的歷史。由于它結(jié)構(gòu)簡單、取材方便，至今仍被廣泛采用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中于材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。盤式太陽能蒸餾器原理圖盤式太陽能蒸餾器隨著科技的發(fā)展，可選用的材料增多，先已發(fā)展處多種形式的盤式太陽能蒸餾器。性能分析蒸發(fā)、對流和輻射能量份額隨著盤中水溫的變化實(shí)際運(yùn)行情況主要缺陷及改進(jìn)方向1.三個(gè)缺陷：裝置總熱容量太大，降低了盤中水溫的增加速率，從而減少了裝置的出水時(shí)間和出水量；蒸餾器內(nèi)自始自終部保持自然對流的過程，效率受到極大地限制；不能重復(fù)利用水蒸氣的凝結(jié)潛熱，熱量散失嚴(yán)重。改進(jìn)方向：譬如，適當(dāng)減小盤中海水厚度；蒸餾器盤底使用性能良好的隔熱材料；控制蓋板處的熱散失速率或重復(fù)利用水蒸氣的凝結(jié)潛熱。各部件的能量損失2、其他類型被動式太陽能蒸餾器多級盤式太陽能蒸餾器有外凝結(jié)器盤式太陽能蒸餾器有多級芯盤式太陽能蒸餾器傾斜式太陽能蒸餾器聚光式太陽能蒸餾器2.1多級盤式太陽能蒸餾器2.1多級盤式太陽能蒸餾器盤的級數(shù)與日總產(chǎn)水量的關(guān)系2.2有外凝結(jié)器盤式太陽能蒸餾器2.3有多級芯盤式太陽能蒸餾器2.4傾斜式太陽能蒸餾器2.5聚光式太陽能蒸餾器3、主動式太陽能蒸餾器太陽能集熱器輔助加熱的盤式太陽能蒸餾器主動外凝結(jié)器的盤式太陽能蒸餾器飽和空氣增濕減濕式太陽能蒸餾器降膜蒸發(fā)與降膜冷凝式太陽能蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)-氣流吸附型閉式循環(huán)太陽能蒸餾器3.1太陽能集熱器輔助加熱的盤式太陽能蒸餾器3.2主動外凝結(jié)器的盤式太陽能蒸餾器3.3飽和空氣增濕減濕式太陽能蒸餾器3.4降膜蒸發(fā)與降膜冷凝式太陽能蒸發(fā)器3.5降膜蒸發(fā)-氣流吸附型閉式循環(huán)太陽能蒸餾器四、太陽能海水淡化技術(shù)展望隨著海水淡化技術(shù)的日趨成熟和完善、成本的降低，海水淡化必然成為沿海城市和地區(qū)解決淡水資源短缺的有效方案。能源利用是海水淡化能否發(fā)展的關(guān)鍵，利用太陽能等清潔能源是海水淡化的方向。太陽能海水淡化系統(tǒng)具有無污染、低能耗、運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展前景。四、太