顶置加热面太阳能蒸发技术是中国创造的最新专利技术。据此专利技术，顶置加热面太阳能海水淡化试验装置成功开发。妥善解决了太阳能海水淡化技术必须解决的光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝等问题。顶置加热面太阳能海水淡化试验装置可广泛用于科研教学及太阳能海水淡化项目建设原理验证。现将装置结构、工作原理、使用方法逐一介绍。
1、装置结构
顶置加热面太阳能海水淡化装置自上而下是透光玻璃与光热板之间的空气隔热层、蒸发室、蒸发室与冷凝室之间的聚氨酯隔热层、冷凝室。海水罐置于蒸发室内。光热板下表面的棉布延伸到海水罐底部。连通海水罐底的海水管穿过聚氨酯隔热层和冷凝室底面接通海水进口和浓海水阀。冷凝室底面安装淡水阀和淡水管。淡水管一端是淡水进口。冷凝室底面安装直通冷凝室上部空间的排空阀。冷凝室侧面开淡水水位视窗。结构图中标明了海水进口、浓海水阀、淡水阀、淡水进口、排空阀、淡水水位视窗。冷凝室长1米宽0.5米高0.1米。蒸发室长0.9米宽0.4米高0.1米。光热板长0.9米宽0.4米，集热面积0.36平方米。隔热层厚0.05米。
装置结构图
2、工作原理
太阳光透过透光玻璃在光热板上面转换成热量传到光热板下面加热棉布所含海水使其变成蒸汽。随着蒸汽量增多，蒸汽自发向温度较低的冷凝室流动，并在冷凝室内表面冷凝或直接进入淡水中放热，冷凝室内温度升高。热量经冷凝室外表面散发到大气层中。从光热板经冷凝室到大气层，温度由高到低。在海水管外下行的蒸汽加热在海水管内上行的海水，回收利用余热。透光玻璃的透光度T是太阳光实际到达光热板的比例。光热板的光热转换效率η1是到达光热板的太阳光转换成热量的比例。包裹蒸发室隔热层的绝热效率η2是光热板转换的热量被蒸汽吸收的比例。回热效率η3是上行海水吸收下行蒸汽热量的比例。太阳能利用率η是上述因素综合作用的结果。η=Tη1η2 （1+η3）。为了获得较好的冷凝效果，冷凝室内尽可能多地储存淡水。
3、使用方法
光热板集热面积0.36平方米，设计日产淡水2升，浓海水1升，日需海水3升。实际淡水产量由日照强度决定。海水一次或连续注入海水罐。海水一次注入操作简单，但余热回收效果不如海水连续注入。海水连续注入更适合大型太阳能海水淡化装置。海水连续注入操作规程如下：
1）水平安放海水淡化装置，面积较大的两个侧面朝向南北方向。打开排空阀，打开浓海水阀，关闭淡水阀。从淡水进口注入淡水，作为冷凝蒸汽的介质。淡水水位视窗可观测到淡水水位。
2）打开排空阀，关闭浓海水阀，从海水进口注入3升海水。静置6小时以上，保证海水充分润湿棉布。
3）早上日出以前，打开排空阀，打开浓海水阀，放出海水。关闭浓海水阀，先从海水进口注入0..1升海水，然后将2.9升海水在5至8小时内从海水进口连续均衡注入。需要一套点滴输液控制器。
4）装置运行平稳后，关闭排空阀。
5）第二天早上日出以前，打开排空阀, 打开浓海水阀，放出浓海水，计量浓海水量，测算前一天淡水产量。前一日注入的3升海水减去浓海水量，就是蒸发的淡水量。
6）打开排空阀和淡水阀取用当日所产淡水。取水结束，立即关闭淡水阀和排空阀。冷凝室内储存的淡水量可通过淡水水位视窗观察。
延伸阅读：
