一種納米沸騰太陽能多功能杯及其加熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米沸騰太陽能多功能杯及其加熱方法，屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能技術(shù)作為一種可再生清潔能源利用技術(shù)，其在全球可持續(xù)能源發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要的意義。光熱太陽能技術(shù)作為太陽能利用技術(shù)的主流技術(shù)之一，其根據(jù)太陽能熱利用技術(shù)的研宄根據(jù)溫度區(qū)間的不同可以分為太陽能熱水系統(tǒng)，太陽能中溫蒸汽供暖(冷)系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
[0003]然而，值得指出的是，光熱太陽能技術(shù)目前發(fā)展面臨的主要問題就是其經(jīng)濟(jì)性問題。由于投資成本過高、太陽能效率較低導(dǎo)致系統(tǒng)投資成本較高，無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。提高太陽能光熱轉(zhuǎn)化效率、降低系統(tǒng)投資成本是當(dāng)前太陽能熱利用技術(shù)研宄的主要方向。
[0004]傳統(tǒng)光熱太陽能系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)化效率較低的一個(gè)關(guān)鍵原因在于集熱管的吸熱和傳熱形式。然而，納米材料作為一種新型的材料，利用納米材料在吸光和傳熱上的優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高對太陽能光熱轉(zhuǎn)化效率的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)太陽能集熱器在光熱轉(zhuǎn)化上的不足，提供一種納米沸騰太陽能多功能杯及其加熱方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
納米沸騰太陽能多功能杯包括杯蓋、杯身、杯座、三通導(dǎo)流管、多孔吸水材料、吸光納米層、托架、蓄水腔、環(huán)形流道；杯蓋包括端蓋、冷凝導(dǎo)流板、冷凝腔、冷凝腔入水口、冷凝腔出水口、杯蓋蒸汽腔、冷凝水出口 ；冷凝導(dǎo)流板與端蓋焊接密封，將杯蓋內(nèi)部空間分割成冷凝腔和杯蓋蒸汽腔；杯蓋蒸汽腔上設(shè)有冷凝水出口，冷凝腔上分別設(shè)有冷凝腔入水口和冷凝腔出水口 ；杯身包括上端連接口、貫通式內(nèi)膽、杯身蒸汽腔、杯身罩、補(bǔ)水口、回流口 ；貫通式內(nèi)膽的一端與杯身罩相連，并設(shè)有上端連接口，貫通式內(nèi)膽的內(nèi)部形成杯身蒸汽腔，杯身罩上分別設(shè)有補(bǔ)水口和回流口 ；杯座包括杯底和底罩，杯底與杯罩密封連接；托架包括絲網(wǎng)底盤和支撐桿架，絲網(wǎng)底盤與支撐桿架固定連接；杯身通過杯身罩與杯座的杯罩相連，兩者之間形成蓄水腔，貫通式內(nèi)膽與杯底之間形成環(huán)形流道；蓄水腔填充有多孔吸水材料，杯底上方環(huán)形流道高度范圍內(nèi)均勻填有吸光納米層；杯身通過上端連接口與杯蓋相連，使得杯蓋蒸汽腔與杯身蒸汽腔貫通；杯蓋的冷凝水出口與杯身的回流口通過三通導(dǎo)流管相連。
[0007]所述的吸光納米層為超親水納米顆粒或多孔灰體材料。所述的貫通式內(nèi)膽為雙層中空或真空隔熱結(jié)構(gòu)。所述的杯底為高透光性石英玻璃。所述的環(huán)形流道的高度hi不高于1cm。所述吸光納米層的高度大于或等于環(huán)形流道的高度hi。
[0008]納米沸騰太陽能多功能杯的加熱方法是:太陽光經(jīng)聚焦后經(jīng)杯底透射到吸光納米層，吸光納米層吸收太陽光后快速升溫，與此同時(shí)，蓄水腔內(nèi)的水通過多孔吸水材料以及吸光納米層的親水性，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)水的經(jīng)環(huán)形流道流入到吸光納米層，吸光納米層將水快速加熱成高溫蒸汽流入杯身蒸汽腔；進(jìn)行高溫消毒時(shí)，被消毒物體通過托架放置在杯身蒸汽腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高溫蒸汽消毒的目的，與此同時(shí)，消毒后的蒸汽經(jīng)冷凝導(dǎo)流板與冷凝腔內(nèi)的冷水進(jìn)行換熱冷凝后通過冷凝出水口經(jīng)三通導(dǎo)流管和回流口回蓄水腔形成封閉的循環(huán)；進(jìn)行蒸餾獲得純凈水時(shí)，調(diào)節(jié)三通閥冷凝出水口與回流口之間的三通導(dǎo)流管，使得冷凝水流出，并通過補(bǔ)水口對蓄水腔進(jìn)行補(bǔ)水，以保證蓄水腔內(nèi)液面高度的穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明通過利用杯座的納米材料吸收聚焦后的太陽光，納米層吸光后迅速升溫，將與之接觸的水分快速加熱成過熱蒸汽，過熱蒸汽形成高溫蒸汽流進(jìn)入杯身蒸汽腔。在蒸汽腔內(nèi)可實(shí)現(xiàn)多種功能，如消毒、蒸煮食物等，此時(shí)待處理物品放在托架上，經(jīng)過物品的蒸汽流上升至杯蓋的蒸汽腔，經(jīng)杯蓋的冷凝腔內(nèi)冷水換熱冷凝后沿冷凝導(dǎo)流板通過冷凝出水口再經(jīng)三通導(dǎo)流管和回流口流回蓄水腔形成封閉的循環(huán)?；蛘邔?shí)現(xiàn)獲得純凈水功能，此時(shí)調(diào)節(jié)三通閥冷凝出水口與回流口之間的三通導(dǎo)流管，使得冷凝水流出，并通過補(bǔ)水口對蓄水腔進(jìn)行補(bǔ)水，且保證蓄水腔內(nèi)液面高度的穩(wěn)定在刻度范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0010]圖1是納米沸騰太陽能多功能杯結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是杯蓋結(jié)構(gòu)等軸測剖面圖；
圖3是杯身結(jié)構(gòu)等軸測剖面圖；
圖4是杯座結(jié)構(gòu)等軸測剖面圖；
圖5是托架結(jié)構(gòu)等軸測視圖；
圖中:杯蓋1、杯身2、杯座3、三通導(dǎo)流管4、多孔吸水材料5、吸光納米層6、托架7、蓄水腔8、環(huán)形流道9、端蓋10、冷凝導(dǎo)流板11、冷凝腔12、冷凝腔入水口 13、冷凝腔出水口 14、杯蓋蒸汽腔15、冷凝水出口 16、上端連接口 17、貫通式內(nèi)膽18、杯身蒸汽腔19、杯身罩20、補(bǔ)水口 21、回流口 22、杯底23和底罩24、杯底23、杯罩24、絲網(wǎng)底盤25和支撐桿架26。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖所示，一種納米沸騰太陽能多功能杯包括杯蓋1、杯身2、杯座3、三通導(dǎo)流管4、多孔吸水材料5、吸光納米層6、托架7、蓄水腔8、環(huán)形流道9 ;杯蓋I包括端蓋10、冷凝導(dǎo)流板11、冷凝腔12、冷凝腔入水口 13、冷凝腔出水口 14、杯蓋蒸汽腔15、冷凝水出口 16 ;冷凝導(dǎo)流板11與端蓋I焊接密封，將杯蓋I內(nèi)部空間分割成冷凝腔12和杯蓋蒸汽腔15 ;杯蓋蒸汽腔15上設(shè)有冷凝水出口 16，冷凝腔12上分別設(shè)有冷凝腔入水口 13和冷凝腔出水口 14 ;杯身2包括上端連接口 17、貫通式內(nèi)膽18、杯身蒸汽腔19、杯身罩20、補(bǔ)水口 21、回流口 22 ;貫通式內(nèi)膽18的一端與杯身罩20相連，并設(shè)有上端連接口 17，貫通式內(nèi)膽18的內(nèi)部形成杯身蒸汽腔19，杯身罩20上分別設(shè)有補(bǔ)水口 21和回流口 22 ;杯座3包括杯底23和底罩24，杯底23與杯罩24密封連接；托架7包括絲網(wǎng)底盤25和支撐桿架26，絲網(wǎng)底盤25與支撐桿架26固定連接；杯身2通過杯身罩20與杯座3的杯罩24相連，兩者之間形成蓄水腔8，貫通式內(nèi)膽18與杯底23之間形成環(huán)形流道9 ;蓄水腔8填充有多孔吸水材料5，杯底23上方環(huán)形流道9高度范圍內(nèi)