本发明涉及海水冷冻淡化，特别是一种基于多相流调控的海水冷冻淡化装置、淡化方法及淡化系统。
背景技术：
1、随着工业化进程的推进与人口增长，全球正面临淡水资源的严重短缺。联合国报告预测，到2025年，全球将有14亿人面临淡水短缺的威胁。海水淡化作为获取淡水资源的重要途径之一，越来越受到各国的重视。
2、目前，商业化应用的海水淡化技术主要包括多效蒸发法、反渗透法和电渗析法。多效蒸发法是通过多级蒸发提高海水浓缩效率，再经过冷凝获得淡水的过程。通过该方法获得的淡水质量好，但耗热量大，运行成本高。反渗透法是利用高压将海水强制通过半透膜，阻挡盐分获得淡水的过程。该方法耗电量较大，膜易堵塞。电渗析法是利用电场作用去除海水中的离子盐，但过程复杂，耗电量极大。总体来说，现有的主流商业海水淡化技术设备投资和运行成本都较高，难以进行大规模推广应用。
3、相比之下，海水冷冻淡化技术以其设备投资小、运行成本低的特点，显示出巨大的应用潜力。该技术原理简单，是将海水冷冻成冰，由于水分先于盐分结晶，可以获得脱盐的冰晶，冰晶经过融化就可以获取淡水。但目前海水冷冻淡化技术中，冷冻结晶效率较低的问题严重制约了该技术的发展与应用。
4、具体来说，海水冷冻淡化技术存在两个明显缺陷:一是冰晶生长速率缓慢，大大延长了冷冻时间和过程；二是由于冰晶生长的各向异性结晶过程中会形成盐胞，影响融化后淡水的淡化率。如何提高海水冷冻淡化过程中的冰晶生成速率和冰晶质量，是该技术面临的核心科学难题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种基于多相流调控的海水冷冻淡化装置、方法及系统，其实现了高效的海水冷冻淡化。
2、本发明的技术方案是：一种基于多相流调控的海水冷冻淡化装置，其中，包括：
3、气液混合箱，包括弧形底盘和位于弧形底盘两侧的对称设置的侧板，弧形底盘顶部的一侧边处设有海水入口，对应的另一侧顶部侧边处设有海水出口，弧形底盘的下部内设有喷气室，弧形底盘的弧形内表面处设有数个防水喷气嘴，弧形底盘和两侧侧板组成海水冷冻结晶腔体；
4、金属转筒，呈圆柱筒状，其筒内装有低温制冷剂，金属转筒的下部设置在海水冷冻结晶腔体内；
5、气体注入部，与弧形底盘的底部连接。
6、本发明中，所述气体注入部包括储气罐，储气罐通过进气管道与弧形底盘的底部连接，进气管道上设有空气泵和控制阀，储气罐内的气体通过进气管道流入喷气室内。
7、弧形底盘呈半圆柱筒状，弧形底盘顶部的两侧边对称设有数个海水入口和海水出口，海水入口和海水出口沿弧形底盘的轴向间隔设置。
8、本发明还包括一种利用上述基于多相流调控的海水冷冻淡化装置对海水进行冷冻淡化的方法，其中，包括以下步骤：
9、海水通过海水入口流入海水冷冻结晶腔体内，与此同时，储气罐内的不凝气体通过进气管道进入喷气室内，喷气室内的不凝气体通过防水喷气嘴，以气泡的形式进入海水冷冻结晶腔体内，并与海水混合；
10、金属转筒的下部浸没在海水冷冻结晶腔体内的海水中，筒内的低温制冷剂使混合有不凝气体的淡海水在金属转筒的外表面上逐渐结晶；
11、将金属转筒外表面的冰层刮下，实现淡水的回收。
12、在冰晶的生产过程中，不凝气体的扰动使冰晶生长更快，并抑制结晶过程中的盐度；
13、没有结晶的浓海水从海水出口处流出。
14、本发明还公开了一种包括上述基于多相流调控的海水冷冻淡化装置的海水冷冻淡化系统，其中，还包括：制冷压缩机、辅助冷凝器、主冷凝器、节流阀、刮刀和海水预冷装置；
15、制冷压缩机、辅助冷凝器、主冷凝器、节流阀和金属转筒依次连接，形成制冷循环部。
16、制冷压缩机对制冷剂进行制冷处理后，制冷剂依次通过辅助冷凝器、主冷凝器、节流阀，最终流入金属转筒内，金属转筒内的制冷剂与海水进行热交换后，制冷剂再次流入制冷压缩机内，实现制冷剂的循环。
17、通过刮刀分离刮下的金属转筒外表面的冰层直接落入主冷凝器内，在主冷凝气器内，实现制冷剂与冰层之间的热交换。
18、冰层从主冷凝器进入海水预冷装置内，从海水冷冻淡化装置流出的浓海水进入预冷装置内，待淡化的海水通过海水预冷装置后，再进入海水冷冻淡化装置内；
19、在海水预冷装置内，实现冰层与待淡化的海水之间的热交换、以及浓海水与待淡化的海水之间的热交换，使进入海水冷冻淡化装置的待淡化海水为低温海水。
20、相关研究表明，在冷冻过程中加入适当的外源物质，可以通过扰动作用改善冰晶的生长速率和结晶质量。这为解决海水冷冻淡化过程中结晶效率低下的问题提供了新思路。特别是采用不凝气体的扰动效应，在保证冰晶生长速率的同时还可以抑制冰晶中的盐分，从而实现高速脱盐冷冻结晶。同时，不凝气体成本低，且没有污染性，对融化后的淡水质量没有任何影响。开发利用不凝气体扰动作用的高效海水冷冻淡化技术，将大大增强该技术的适用范围和应用前景。
21、本发明的有益效果是：
22、本申请利用不凝气体来扰动海水，并将其冷冻结晶，冷冻结晶过程中即可实现海水的淡化。本申请可有效解决现有海水冷冻淡化过程中结晶速率慢、脱盐效果差的技术痛点，不仅能够显著提高冷冻过程中冰晶的生长速度，而且还能进一步的减少冰晶中的盐度，实现高效、节能的海水冷冻淡化。
1.一种基于多相流调控的海水冷冻淡化装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多相流调控的海水冷冻淡化装置，其特征在于，所述气体注入部包括储气罐，储气罐通过进气管道与弧形底盘的底部连接，进气管道上设有空气泵和控制阀，储气罐内的气体通过进气管道流入喷气室内。
3.根据权利要求1所述的基于多相流调控的海水冷冻淡化装置，其特征在于，
4.一种利用权利要求1-3任一项所述基于多相流调控的海水冷冻淡化装置对海水进行冷冻淡化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的海水冷冻淡化方法，其特征在于，在冰晶的生产过程中，不凝气体的扰动使冰晶生长更快，并抑制结晶过程中的盐度；
6.一种包括权利要求1-3任一项所述基于多相流调控的海水冷冻淡化装置的海水冷冻淡化系统，其特征在于，还包括：制冷压缩机、辅助冷凝器、主冷凝器、节流阀、刮刀和海水预冷装置；
7.根据权利要求6所述的海水冷冻淡化系统，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的海水冷冻淡化系统，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的海水冷冻淡化系统，其特征在于，
