温室型海水综合利用系统

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1、一、背景：世界很多国家权威部门都宣布：人类面临的下一个生态危机将是淡水资源短缺。我国也是面临同样的问题，我国水资源人均占有量不足200立方米，是世界人均水资源占有量的八分之一，全国660座城市中有400座城市缺水，其中近110座严重缺水。天津是中国最“饥渴”的城市之一，引滦入津工程对天津市的用水发挥了重要作用。但随着城市的发展，水资源缺乏仍是困扰城市发展的严峻的问题。浩瀚深邃的海洋所储存的海水多达13.38亿立方千米，约占地球水资源总量的96.5%，因此，依靠现代科学技术手段，充分开发海水资源，是人类克服全球淡水资源短缺危机的必由之路和希望所在。我市东靠渤海，有非常著名的

2、长芦盐场，盐场利用海水晒盐，由此我想到将海水晒盐与淡化结合起来，只需要把晒盐出来的水蒸气同时液化加以利用。我又从网上了解到现在海水淡化有很多方式，但是成本高的问题一直没有解决。因此我确立了我的研究课题，用一种装置实现“温室型”海水的综合利用。二、介绍：1、装置结构说明主体结构成台形。倾斜面朝南方，安装玻璃便于接受光照。主体后端安装烟囱用来释放温室中产生的水蒸气。采用双曲线形结构，提高通风效率。风扇安装在烟囱内径最小处，此处气体流动速度最快。冷却板是用来液化水蒸气的，采用通凉水的金属板排列而成。为了提高水蒸气的液化率，可以将冷却板面积做的大一些，做成多层结构，增加水蒸气与冷

3、却板的接触几率。生成的淡水由于重力自然下流，通过导流管道引出烟囱。发电机通过直杆和风扇相连，风扇带动转子转动，利用电磁感应发电。电动机功率要根据空气流动的速度确定。安装玻璃的目的是让阳光进入，同时阻挡地面辐射能量到温室外面。通风孔设置在侧面，通风孔数量根据温室的面积而定，并且通风孔的大小可调，根据温室内温度、光照情况等调解。通风孔作用是形成对流，加快空气流动速度，有利于降低温室内水蒸气含量，加快蒸发，也有利于提高发电功率。2、工作原理◇晒盐原理盐场晒盐就是把海水中的水蒸发出去,剩下的就是NaCl等盐类资源。传统的盐场采用自然蒸发的方法，受天气影响非常大，靠天吃饭，因此盐场

4、的分布对环境要求较高。要光照多、降雨量小的地方才可以。因为蒸发和温度、环境相对湿度、蒸发面积、空气流动快慢有关。所以要加快蒸发，有效的方式是升高液体温度、降低相对湿度、加快空气流动。这个设计方案就采取温室的形式升高液体温度来加快蒸发，池底可用黑色材料铺成，进一步提高海水温度。太阳光辐射到我国北方地面的能量为30-210w/m2,这部分太阳光光谱分布较广，大部分透过玻璃进入温室；而地面或其他物体吸收太阳光后向外辐射能量的波长较长，这部分辐射能量大部分被玻璃阻挡留在温室内，可有效的提高温室内的温度，从而加快蒸发。同时在温室上方安装烟囱，目的是为了降低温室内水蒸气浓度，使温室内

5、总处于有风的状态。安装烟囱后，温度高的含有水蒸气的空气后在浮力的作用下上升，水蒸气的式量18，空气的平均式量29，因此水蒸气的含量越高，浮力越大，空气流动越快。由于烟囱的作用，含有水蒸气的热空气很快上升，可很快降低室内水蒸气浓度，加快蒸发。通风孔的设置使空气实现对流，使空气流动加快。这样，通过升温、加快空气流动尽可能缩短晒盐的周期。◇生成淡水生成淡水只需要在晒盐装置的基础上附加简单的冷却装置，在烟囱顶部、水蒸气的出口处安装冷却板，当水蒸气上升到冷却板位置时，与冷却板接触放热液化；淡水生成后自然下流到导流槽，由导流管引出烟囱。冷却板采用暖气片式结构，用环形管把一系列的薄导热

6、片穿在一起，导热片内侧焊在锥形金属板上，目的是为了增大水蒸气与冷却板的接触机会，同时管中通入冷水降低温度，提高水蒸气放热效率，加快液化。锥形金属板有如下作用：（1）气流导向（2）作为冷却板（3）作为发电机防护罩，防止水蒸气腐蚀发电机。由工作过程可见，生成淡水只是晒盐的一个副产品，并不需要添加复杂的技术和设备。海水总含盐度低于4%，所以每生产一吨盐就蒸发出24吨水蒸气，即液化了其中的六分之一，就能生成一吨淡水。长芦盐场的年产量为200万吨，也就可以生产200万吨淡水。◇发电原理本装置通过温室方式利用太阳能，太阳能的一部分用于水的汽化热，一部分升高室内温度，促使空气和水蒸气构

7、成的混合气体流动形成风能。由流体力学知识可知，在双曲线形烟囱的最细处，混合气体流速最大，在此处安装叶轮，再连接到发电机就可以发电。由电动势公式E=nBSW，n、B、S是和发电机有关的参数，要根据风速大小来匹配，所以发电功率主要决定于转子的转速。这样温室的面积越大，温室内温度越高、水蒸气含量越多，发电功率就越大。因此要尽可能的增大温室面积或几个温室共用一个烟囱联合发电，可增加水蒸气的供应，也便于建更高的烟囱来加快气体流动。3、技术优势这个装置的主要思路就是经过晒盐、发电充分利用太阳能，而有效的利用太阳能是未来解决能源危机的有效手