一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置及方法。該裝置包括集熱裝置、浮筒、熱管、隔熱封罩以及定位錨，浮筒嵌套在集熱裝置下部，熱管吸熱段安裝固定在集熱裝置內(nèi)部，熱管冷凝段位于深層海水處，熱管中間絕熱段外部套有隔熱封罩以減少熱管絕熱段熱量損失并且固定熱管相對(duì)位置。集熱裝置吸收太陽(yáng)光能并轉(zhuǎn)化為熱能，加熱陶瓷罩下部?jī)?nèi)腔中的水，使其溫度升高。熱管吸熱段吸收腔內(nèi)水的熱量，然后通過內(nèi)部工質(zhì)將熱量傳遞到位于海洋深層的冷凝段，并放出熱量。海洋深層熱管冷凝段周圍的海水被加熱后，密度變小，就會(huì)在浮升力作用下自然上升，從而產(chǎn)生上升流。本發(fā)明有效節(jié)約了能源，并且綠色環(huán)保。
【專利說明】一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋技術(shù)裝備領(lǐng)域，涉及一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)海域遼闊，海洋資源發(fā)達(dá)，海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿薮?。但是近年來，由于海洋工程活?dòng)加劇、陸源污染物過度排放、近海漁業(yè)資源過度捕撈等原因，我國(guó)近海生態(tài)環(huán)境急劇惡化，海洋漁業(yè)資源嚴(yán)重衰竭，一些近海漁場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)魚類已基本形成不了漁汛。人工上升流技術(shù)可以通過人工方法形成海底到海面的垂直海水流動(dòng)。上升流可以把海底豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽帶入海表透光層，配合二氧化碳發(fā)生光合作用，是作為海洋生物食物鏈底端的浮游植物增產(chǎn)，即可創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的漁場(chǎng)生態(tài)環(huán)境。
[0003]人工上升流技術(shù)除應(yīng)用于漁業(yè)環(huán)境改造外，在河道港口化冰、深海采礦等領(lǐng)域也具有重要實(shí)用意義。
[0004]現(xiàn)有的人工上升流技術(shù)主要體現(xiàn)在以下三種方式:對(duì)海底地形改造形成海底山脈，在海流作用下產(chǎn)生上升流；利用水泵抽吸底層海水產(chǎn)生上升流；通過水底注氣，氣泡上升帶動(dòng)海水涌升產(chǎn)生上升流。地形改造方式可能對(duì)原有海底生態(tài)環(huán)境造成較大破壞而且工程實(shí)施難度較高，水泵抽吸方式能耗大且效率低，注氣提升方式需要在海洋中提供外接氣源因而容易增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和不穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝
置及方法。
[0006]一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置，包括集熱裝置、浮筒、熱管、隔熱封罩以及定位錨，浮筒嵌套在集熱裝置下部，熱管吸熱段安裝固定在集熱裝置內(nèi)部，熱管冷凝段位于深層海水處，熱管中間絕熱段外部套有隔熱封罩以減少熱管絕熱段熱量損失并且固定熱管相對(duì)位置。
[0007]所述集熱裝置包括聚光玻璃罩，內(nèi)襯陶瓷罩，隔熱板，其中聚光玻璃罩和內(nèi)襯陶瓷罩之間為空氣層，內(nèi)襯陶瓷罩與隔熱板之間充有水，隔熱板開有孔與熱管固定，隔熱板上下表面涂有隔熱保溫涂層。
[0008]所述浮筒是扁平中空環(huán)形狀，中間部分穿過熱管。
[0009]所述熱管為脈動(dòng)熱管，熱管長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際需求確定。
[0010]所述隔熱封罩內(nèi)外表面均涂有隔熱保溫涂層，其長(zhǎng)度根據(jù)熱管絕熱段長(zhǎng)度而定。
[0011]所述聚光玻璃罩外表面鍍有增透膜，內(nèi)襯陶瓷罩外表面覆蓋有太陽(yáng)能吸收涂層。
[0012]利用上述裝置的產(chǎn)生人工上升流的方法:
步驟1.位于海面上的集熱裝置吸收太陽(yáng)光能并轉(zhuǎn)化為熱能，加熱陶瓷罩下部?jī)?nèi)腔中的水，使其溫度升高。[0013]步驟2.位于集熱裝置內(nèi)部的熱管吸熱段吸收腔內(nèi)水的熱量，然后通過內(nèi)部工質(zhì)將熱量傳遞到位于海洋深層的冷凝段，并放出熱量。
[0014]步驟3.海洋深層熱管冷凝段周圍的海水被加熱后，密度變小，就會(huì)在浮升力作用下自然上升，從而產(chǎn)生上升流。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明利用熱管吸收太陽(yáng)能來實(shí)現(xiàn)上升流，有效節(jié)約了能源，并且綠色環(huán)保；
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定可靠，成本低廉，安裝與布放方面；
本發(fā)明利用脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)熱能傳導(dǎo)，效率高，穩(wěn)定可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖2為集熱裝置剖視圖。
[0018]附圖3為本發(fā)明裝置仰視圖。
[0019]附圖4為脈動(dòng)熱管工作原理圖。
[0020]圖中:1.聚光玻璃罩；2.內(nèi)襯陶瓷罩；3.隔熱板；4.浮子；5.螺栓；6.隔熱封罩；7.定位銷；8.脈動(dòng)熱管；9.定位錨鏈；10.定位錨。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附 圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1、2、3所示，利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置，包括集熱裝置、浮子4、熱管8、隔熱封罩6、定位錨鏈9以及定位錨10。集熱裝置如圖2所示，由聚光玻璃罩1，內(nèi)襯陶瓷罩2，隔熱板3構(gòu)成。聚光玻璃罩I外表面鍍有增透膜，以減少太陽(yáng)光的反射損失，增加太陽(yáng)光透射強(qiáng)度。內(nèi)襯陶瓷罩2外表面鍍有太陽(yáng)能吸收涂層，用來吸收太陽(yáng)光能并轉(zhuǎn)化為熱能。內(nèi)襯陶瓷罩2與隔熱板3之間充有水，以水作為導(dǎo)熱介質(zhì)，將所吸收到的太陽(yáng)能熱傳輸給熱管8吸熱段。聚光玻璃罩I和內(nèi)襯陶瓷罩2之間為空氣隔熱層，可減少已吸收的太陽(yáng)能熱量向外部的傳導(dǎo)損失。隔熱板3上下表面均涂有隔熱保溫涂層，以減少集熱裝置熱量損失。
[0023]聚光玻璃罩1、內(nèi)襯陶瓷罩2、隔熱板3、浮子4、隔熱封罩6用螺栓5連接固定，脈動(dòng)熱管8焊接固定在隔熱板3上，隔熱封罩6用定位銷7再次定位，防止海水流動(dòng)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞。浮子4用來支撐集熱裝置，外形呈扁平中空環(huán)形。定位錨10用來確定整個(gè)上升流裝置的布放位置。
[0024]熱管8采用脈動(dòng)熱管，其結(jié)構(gòu)為閉合回路結(jié)構(gòu)，可分為吸熱段、絕熱段、放熱段，其工作原理如圖4所示:脈動(dòng)熱管在吸熱段吸收熱量，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)吸熱蒸發(fā)形成氣泡，氣泡迅速膨脹和升壓，推動(dòng)工質(zhì)流向低溫放熱段，氣泡冷凝收縮并破裂，壓力下降，工質(zhì)回流；由于冷熱兩端間存在壓差以及相鄰管間存在壓力不平衡，使得工質(zhì)在吸熱段和放熱段之間振蕩流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。這種方式的熱傳導(dǎo)可忽略重力因素的影響，所以能夠?qū)崿F(xiàn)反重力場(chǎng)的熱傳導(dǎo)。其中部的絕熱段可以阻止熱能從上到下傳遞過程中的損失。脈動(dòng)熱管8的吸熱段置于裝置上部集熱裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)——水中，脈動(dòng)熱管的放熱段位于要加熱的深層海水處。脈動(dòng)熱管的中部套有隔熱封罩6作為絕熱段，其內(nèi)外表面均涂有隔熱保溫涂層，用于減少脈動(dòng)熱管在絕熱段對(duì)外的熱量損失。本發(fā)明中脈動(dòng)熱管8吸收來自集熱裝置的太陽(yáng)能熱，通過內(nèi)部工質(zhì)將熱量傳遞到海洋深層放熱段，并放出熱量。海洋深層冷凝段周圍海水被加熱后，密度變小，就會(huì)因浮升力的作用自然上升，從而產(chǎn)生上升流。
【權(quán)利要求】
1.一種利用熱管實(shí)現(xiàn)人工上升流的裝置，包括集熱裝置、浮筒、熱管、隔熱封罩以及定位錨，其特征在于:浮筒嵌套在集熱裝置下部，熱管吸熱段安裝固定在集熱裝置內(nèi)部，熱管冷凝段位于深層海水處，熱管中間絕熱段外部套有隔熱封罩以減少熱管絕熱段熱量損失并且固定熱管相對(duì)位置； 所述集熱裝置包括聚光玻璃罩，內(nèi)襯陶瓷罩，隔熱板，其中聚光玻璃罩和內(nèi)襯陶瓷罩之間為空氣層，內(nèi)襯陶瓷罩與隔熱板之間充有水，隔熱板開有孔與熱管固定，隔熱板上下表面涂有隔熱保溫涂層； 所述浮筒是扁平中空環(huán)形狀，中間部分穿過熱管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述熱管為脈動(dòng)熱管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述隔熱封罩內(nèi)外表面均涂有隔熱保溫涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述聚光玻璃罩外表面鍍有增透膜，內(nèi)襯陶瓷罩外表面覆蓋有太陽(yáng)能吸收涂層。
5.利用權(quán)利要求1所述的裝置產(chǎn)生人工上升流的方法，其特征在于: 步驟1.位于海面上的集熱裝置吸收太陽(yáng)光能并轉(zhuǎn)化為熱能，加熱陶瓷罩下部?jī)?nèi)腔中的水，使其溫度升高； 步驟2.位于集熱 裝置內(nèi)部的熱管吸熱段吸收腔內(nèi)水的熱量，然后通過內(nèi)部工質(zhì)將熱量傳遞到位于海洋深層的冷凝段，并放出熱量； 步驟3.海洋深層熱管冷凝段周圍的海水被加熱后，密度變小，就會(huì)在浮升力作用下自然上升，從而產(chǎn)生上升流。
【文檔編號(hào)】A01K63/00GK103858811SQ201410086393
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】呂明, 閆旭, 潘華辰, 聶欣, 屠漢超, 劉海強(qiáng) 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)