用于南海島嶼旅游的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置制造方法及圖紙

用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置，其特征在于由蒸發器、冷凝管、冷凝器、浮筒、排氣閥、石墨烯復合多孔泡沫面板、蒸發箱、蒸發器排水口、冷凝箱、純凈水收集箱、插裝有棒或板的冷凝器底層面板、散熱翹片、純凈水收集箱取水口，石墨烯泡沫面板親水層、反滲析層、光熱轉化層組合構成，用于解決遠離大本營的小島旅游、探險、資源考查所需大量純凈水的供給需求，與現有海水淡化裝置相比，具有結構簡單、攜帶方便、裝拆快捷、成本低廉、自驅動等顯著技術效果，有利于南海島嶼旅游的發展。

【技術實現步驟摘要】
用于南海島嶼旅游的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置
本專利技術涉及海水淡化
，具體涉及一種用于南海島嶼旅游的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置。
技術介紹
隨著海南自由貿易區的建設與發展，旅游特別是南海島嶼旅游將成為最新的熱門。我國擁有的南海三大群島中，以西沙群島的島嶼數量最多，面積最大，擁有陽光、海水、沙灘、動植物等旅游資源，與著名海島旅游勝地馬爾代夫相比并不遜色；但是淡水奇缺，因此，滿足旅游需要的淡水供應成為開拓發展星羅棋布島礁旅游市場的瓶頸。本專利正是適應這一需要而開發；本專利基于TRIZ創新原理中的組合原理，在大量調研現有海水淡化專利技術與工程案例基礎上。將適宜南海島嶼自然資源特點的現有專利技術進行空間與時間組合，而開發的一種適宜南海島嶼使用的攜帶式自驅動太陽能海水淡化裝置；其技術依據是：一是南海島嶼的太陽能氣象資源特點。以太陽能氣象資源實測與研究較系統的三沙市所在地-永興島與曾母暗沙為例，如表1與附圖1所示:：表1南海島嶼太陽能氣象資源總體特征從表1與圖1所示南海島嶼水域能夠最經濟的利用太陽能制作海水淡化裝置，一是太陽能輻射量大，而且分布均衡，日照時間長，天天都有太陽輻射能、常年氣溫、水溫高，海水蒸發量大，據實測，在20cm的蒸發皿，平均蒸發量約為6.2ml/d，而且適合在海平面上建造簡易的太陽能海水淡化裝置，適合大多數海岸線低的小型島嶼使用，制取淡化與取用淡水十分方便；二是已有適宜用于南海島嶼的太陽能海水淡化的專利技術問世。據選擇與檢索，專利號為20151085944.8的一種“用于海水淡化及凈水處理的石墨烯光熱轉化材料制備方法”，所制成的用于光熱轉化淡水及凈水的石墨烯復合多孔泡沫材料，能滿足本專利制作的技術要求，其所用要點是：第一、石墨烯復合多孔泡沫材料，是一種石墨烯納米片無序堆垛形成的宏觀黑體材料，密度為0.3g/cm3，能極其方便地制作為漂浮在海平面上的海水淡化裝置；第二、石墨烯復合多孔泡沫材料制作的料餅（或稱泡沫面板）為多功能三層結構，如圖2所示，一為接觸海水的親水層，對超疏水性的石墨烯進行改性，有利于初始狀態下水對泡沫面板的浸潤，二為超微孔結構下表面層（或稱反滲析層），阻止水中鹽類離子與雜質擴散到泡沫面板內部析出，導致微孔堵塞，確保水分子傳遞和蒸發的持續進行，三為大孔與中孔上表面層（或稱光熱轉化層），主要用于光熱轉化，實現水轉化為氣的蒸發過程；石墨烯泡沫面板的三層，實現海水吸入、凈化除鹽、轉化蒸發、再冷凝為純凈水的自驅動循環過程，這是其他石墨烯材料所不具有的特有功能；第三、在日照充足的條件下，環境溫度為10～50℃的范圍內，利用石墨烯復合多孔泡沫面板，可以獲得的水蒸發速率是相同面積水面自然蒸發速率的1000倍以上；而南海島嶼是我國太陽能資源豐富區，輻射強度大，分布均衡，太陽兩次過天頂，日照時間全天12小時左右，氣溫、水溫最低都在20℃以上，自然蒸發速度大且均衡，為該專利的推廣應用創造了絕佳的環境條件，這是其他海域所不具有的；第四、石墨烯具有極高的熱導率和疏水性，利用石墨烯泡沫蒸發水分的熱量利用率極高，所形成的水蒸氣初始溫度僅為50～60℃，便于冷凝；第五、利用石墨烯泡沫制作淡化及凈水裝置結構簡單、使用方便、成本低廉，且易于制成小型便攜設備，不消耗電能或其它能源；本專利正是利用石墨烯復合多孔泡沫材料與南海島嶼獨特的太陽能氣象資源，在空間上進行組合，而開發的一種用于南海島嶼旅游的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置。
技術實現思路
本專利所要解決的技術問題是：應用TRIZ創新方法理論中的組合原理，將石墨烯復合多孔泡沫材料與南海島嶼太陽能氣象資源進行空間組合，制作為用于南海島嶼旅游的便攜式自驅動海水淡化裝置，所述便攜式就是采用攜帶方便的透明柔性可折疊的輕型結構，1人攜帶上島，安裝、拆卸、制水、取水一條龍自我完成，所述自驅動就是利用液態水轉化為水蒸氣的體積巨大膨脹的擴散力與冷凝水自重力，將透明柔性裝置自動充氣為運行的海水淡化裝置，與此同時，利用水蒸氣的上浮力，在石墨烯復合多孔泡沫面板的三層結構中實現海水吸取、海水除鹽除雜凈化、液態水光熱轉化為水蒸氣以及水蒸氣在冷凝箱中由氣態水轉化為液態水，靠自重，向下流入純凈水箱的高效自驅動循環，解決遠離大本營的小島、無人島旅游、探險、資源考查所需大量純凈水的供給需求；與現有海水淡化裝置相比，具有結構簡單、攜帶方便、裝拆快捷、成本低廉、自驅動等顯著技術效果，有利于南海島嶼旅游的發展。為解決上述技術問題與實現上述技術效果，采取的技術方案是：用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置，其特征在于由蒸發器、冷凝管、冷凝器、浮筒、排氣閥、石墨烯復合多孔泡沫面板（簡稱石墨烯泡沫面板）、蒸發箱、蒸發器排水口（簡稱排水口）、冷凝箱、純凈水收集箱、插裝棒或板的冷凝器底層面板(簡稱底層面板)、散熱翹片、純凈水收集箱取水口（簡稱取水口），石墨烯泡沫面板親水層（簡稱親水層）、石墨烯泡沫面板反滲析層（簡稱反滲析層）、石墨烯泡沫面板光熱轉化層（簡稱光熱轉化層）組合構成；其中所述石墨烯泡沫面板、排水口與透明柔性可折疊的蒸發箱組合為蒸發器；所述冷凝箱、純凈水收集箱、底層面板、散熱翹片以及取水口組合為散熱柔性可折疊的薄膜冷凝器；所述冷凝管為透明散熱柔性可折疊的薄膜管，它將蒸發器的蒸發箱上部箱口與冷凝器的冷凝箱3-上部箱口連接為一體；所述石墨烯泡沫面板制作為親水層、反滲析層、光熱轉化層三層結構；所述浮筒為扁平浮筒，以兩個浮筒為一組，分別安放相距1.5m的蒸發器與冷凝器(3)，其中蒸發器(1)底部左右側面分別與對應的浮筒兩側面底部粘貼為一體，確保石墨烯泡沫面板底部的親水層浸潤在海水中，而石墨烯泡沫面板上部的光熱轉化層被陽光全視角照射；冷凝器的插裝有棒或板的底層面板平放在另一組浮筒面上，通過純凈水收集箱的水自重，將冷凝器壓實在浮筒上；僅通過頂部冷凝管將蒸發器與冷凝器連接為一種用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置。海水淡化裝置安裝、運行、拆卸過程是：一是確定旅游點，在200萬平方公里的浩瀚南海島嶼旅游、探險、考查，不可能自由行，必須在旅游部門實際控制范圍內具體安排，將折疊為背包的海水淡化裝置攜帶到目的地島嶼；二是選址，選擇離海岸近、方便取水的淺水海灘安裝海水淡化裝置；三是安裝，按圖3、圖4所示結構的要求，將海水淡化裝置所有輕于海水比重的部件攤開在海平面上，先將4個浮筒充氣，用于承載、固定漂浮在海平面上的蒸發器與冷凝器，再將蒸發器與冷凝器分別安裝在相對應兩組浮筒上，蒸發器兩側底部與相對應兩浮筒側面底部，通過粘貼或扣掛連接，以克服蒸發器運行時水蒸氣的上浮力，確保石墨烯泡沫面板底部的親水層始終處于海水浸潤狀態，而石墨烯泡沫面板上部的光熱轉化層，處于陽光照射下；而冷凝器插裝有棒或板的底層面板平放在對應的兩個浮筒面上；運行時，通過存儲純凈水收集箱的水重壓實在兩浮筒面上；在海面完成安裝作業后，關閉排氣閥、排水口與取水口閥門；四是運行，當陽光通過透明的蒸發器與冷凝管照射在石墨烯泡沫面板光熱轉化層表面時，利用太陽能的光效應和熱效應，泡沫中的液態水很快加熱到150～200℃，將巨大表面積上的液態水快速轉化為氣態水蒸氣，體積增大1700倍，利用其上浮力，水蒸氣自動將柔性折疊的蒸發器、冷凝管與冷凝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置，其特征在于由蒸發器(1)、冷凝管(2)、冷凝器(3)、浮筒(4)、排氣閥(5)、石墨烯泡沫面板?(1?1)、蒸發箱(1?2)、排水口(1?3)、冷凝箱(3?1)、純凈水收集箱(3?2)、底層面板(3?3)、散熱翹片(3?4)、稱取水口?(3?5)，親水層）(1?1?1、反滲析層?(1?1?2)?、光熱轉化層(1?1?3)組合構成；其中所述石墨烯泡沫面板(1?1)、排水口(1?3)與透明柔性可折疊的蒸發箱(1?2)組合為蒸發器(1)；?所述冷凝箱(3?1)、純凈水收集箱(3?2)、底層面板(3?3)、散熱翹片(3?4)以及取水口(2?5)組合為散熱柔性可折疊的薄膜冷凝器(2)；所述冷凝管(2)為透明散熱柔性可折疊的薄膜管，它將蒸發器(1)的蒸發箱(1?1)上部箱口與冷凝器(3)的冷凝箱(3?1)上部箱口連接為一體；所述石墨烯泡沫面板(1?1)制作為親水層(1?1?1)、反滲析層(1?1?2)、光熱轉化層(1?1?3)三層結構；所述浮筒(4)為扁平浮筒，以兩個浮筒(4)為一組，分別安放相距1.5m的蒸發器(1)與冷凝器(3)，其中蒸發器(1)底部左右側面分別與對應的浮筒(4)兩側面底部粘貼為一體，確保石墨烯泡沫面板(1?1)底部的親水層(1?1?1)浸潤在海水中，而石墨烯泡沫面板(1?1)上部的光熱轉化層(1?1?3)被陽光全視角照射；冷凝器(3)的底層面板(3?3)平放在另一組浮筒(4)面上，通過純凈水收集箱(3?2)的水自重，將冷凝器(3)壓實在浮筒(4)上；僅通過頂部冷凝管(2)將蒸發器(1)與冷凝器(3)連接為一種用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置。...

【技術特征摘要】
1.用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置，其特征在于由蒸發器(1)、冷凝管(2)、冷凝器(3)、浮筒(4)、排氣閥(5)、石墨烯泡沫面板(1-1)、蒸發箱(1-2)、排水口(1-3)、冷凝箱(3-1)、純凈水收集箱(3-2)、底層面板(3-3)、散熱翹片(3-4)、稱取水口(3-5)，親水層）(1-1-1、反滲析層(1-1-2)、光熱轉化層(1-1-3)組合構成；其中所述石墨烯泡沫面板(1-1)、排水口(1-3)與透明柔性可折疊的蒸發箱(1-2)組合為蒸發器(1)；所述冷凝箱(3-1)、純凈水收集箱(3-2)、底層面板(3-3)、散熱翹片(3-4)以及取水口(2-5)組合為散熱柔性可折疊的薄膜冷凝器(2)；所述冷凝管(2)為透明散熱柔性可折疊的薄膜管，它將蒸發器(1)的蒸發箱(1-1)上部箱口與冷凝器(3)的冷凝箱(3-1)上部箱口連接為一體；所述石墨烯泡沫面板(1-1)制作為親水層(1-1-1)、反滲析層(1-1-2)、光熱轉化層(1-1-3)三層結構；所述浮筒(4)為扁平浮筒，以兩個浮筒(4)為一組，分別安放相距1.5m的蒸發器(1)與冷凝器(3)，其中蒸發器(1)底部左右側面分別與對應的浮筒(4)兩側面底部粘貼為一體，確保石墨烯泡沫面板(1-1)底部的親水層(1-1-1)浸潤在海水中，而石墨烯泡沫面板(1-1)上部的光熱轉化層(1-1-3)被陽光全視角照射；冷凝器(3)的底層面板(3-3)平放在另一組浮筒(4)面上，通過純凈水收集箱(3-2)的水自重，將冷凝器(3)壓實在浮筒(4)上；僅通過頂部冷凝管(2)將蒸發器(1)與冷凝器(3)連接為一種用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置。2.根據權利要求1所述用于南海島嶼使用的便攜式自驅動太陽能海水淡化裝置，其特征在于所述安裝、運行、拆卸過程是：一是確定旅游點，在200萬平方公里的浩瀚南海島嶼旅游、探險、考查，不可能自由行，必須由旅游部門實際控制范圍內具體安排，將折疊為背包的海水淡化裝置攜帶到目的地島嶼；二是選址，選擇離海岸近、方便取水的淺水海灘安裝海水淡化裝置；三是安裝，按圖3、圖4所示結構的要求，將海水淡化裝置所有輕于海水比重的部件攤開在海平面上，先將4個浮筒(4)充氣，用于承載、固定漂浮在海平面上的蒸發器(1)與冷凝器(3)，再將蒸發器(1)與冷凝器(3)分別安裝在相對應兩組浮筒(4)上，蒸發器(1)兩側底部與相對應兩浮筒(4)側面底部，通過粘貼或扣掛連接，以克服蒸發器(1)運行時水蒸氣的上浮力，確保石墨烯泡沫面板(1-1)底部的親水層(1-1-1)始終處于海水浸潤狀態，而石墨烯泡沫面板(1-1)上部的光熱轉化層(1-1-3)，處于陽光照射下；而冷凝器(3)插裝有棒或板的底層面板（3-3）平放在對應的兩個浮筒(4)面上；運行時，通過存儲純凈水收集箱(3-2)的水重壓實在兩浮筒(4)面上；在海面完成安裝作業后，關閉排氣閥(5)、排水口(1-3)與取水口(3-5)閥門；四是運行，當陽光通過透明的蒸發器(1)與冷凝管(2)照射在石墨烯泡沫面板(1-1)光熱轉化層(1-1-3)表面時，利用太陽能的光效應和熱效應，泡沫中的液態水很快加熱到150～200℃，將巨大表面積上的液態水快速轉化為氣態水蒸氣，體積增大1700倍，利用其上浮力，水蒸氣自動將柔性折疊的蒸發器(1)、冷凝管(2)與冷凝器(3)張開，充滿為供海水淡化的使用的立體海水淡化裝置；水蒸氣在冷凝管(2)、冷凝箱(3-1)表面及其安裝在內的散熱翹片(3-4)進行冷卻，又轉化為向下流動的液態水并匯集到純凈水收集箱(3-2)中；與此同時，氣轉化為水，體積又縮小1700倍，在陽光照射下，實現海水轉化為氣，氣轉化純凈水不間斷的自驅動循環，用簡易的無需外加動力的的方法，實現海水淡化、滿足旅游用水的需要；五是拆卸，旅游結束，拆卸與安裝錖正好相反，先將排氣閥(5)打開、與此同時也將排水口(1-3)與取水口(3-5)水閥打開，將殘存在蒸發器(1)、冷凝管(2)與冷凝器(3)中水與氣排空，再打開浮筒(4)氣閥，排出空氣，然后折疊打包，攜帶回旅游的大本營；六是防范措施，為防范海浪沖擊與潮起潮落對蒸發器(1)穩定性的影響，放置蒸發器浮筒(4)的長度要求大于蒸發器長度的≥1倍，通過加大浮筒的長度，來增強蒸發器(1)在海平面上的穩定性；另外，為避免倒流的純凈...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張媛，杜佳，劉容，劉玉龍，李韡，汪國杰，
申請(專利權)人：湖南省農村科技發展中心，
類型：發明
國別省市：湖南,43