磁场式海水淡化伴随能量输出的装置概念

磁场式海水淡化概念
中文摘要：
关键字：磁流体海水淡化新能源霍尔效应淡水资源已成为世界上日益宝贵的资源，世界上淡水资源的不足，正日益成为人们关切的问题。

与此对照的是，地球上的71%的面积被水覆盖，所以人们迫切需要能够低费用的将海水转换为淡水的方式方法。

我们xxx小组对此提出一种淡化海水概念，在淡化海水的同时，利用海浪能量，输出电力。

目前，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，即世界上1/50的人口靠海水淡化提供饮用水。

全球有海水淡化厂1．3万多座，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。

海水淡化需要大量能量，所以在不富裕的国家经济效益并不高。

沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡化能力的24%。

阿拉伯联合酋长国的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂，每年可产生3亿立方米淡水。

世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。

有人预言，19世纪争煤，20世纪争油，21世纪可能争水。

作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源
危机的重要途径。

到2006年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。

“向海洋要淡水”已经形成了方兴未艾的产业。

截至2006年底，中国日淡化海水能力接近15万吨，比上一年翻一番。

中国在反渗透法、蒸馏法等主流海水淡化关键技术方面均取得重大突破，完成了自主知识产权的3000立方米/日低温多效海水淡化工程，以及5000立方米/日反渗透海水淡化工程；海水直流冷却技术已进入万立方米/小时级产业化示范阶段。

中国海水淡化成本逐步下降，已接近5元/立方米。

中国海水淡化虽基本具备了产业化发展条件，但研究水平及创新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外仍有较大的差距。

当务之急是尽快形成中国海水淡化设备市场的完整产业链条。

围绕制约海水淡化成本降低的关键问题，发展膜与膜材料、关键装备等核心技术，研发具有自主知识产权的海水淡化新技术、新工艺、新装备和新产品，提高关键材料和关键设备的国产化率，增强自主建设大型海水淡化工程的能力。

未来20年内国际海水淡化市场将有近700亿美元的商机，中国应占有充分份额。

根据全国海水利用专项规划，到2010年，中国海水淡化规模将达到每日80万至100万吨，2020年中国海水淡化能力达到每日250万至300万吨，尤其是国家积极支持海水淡化产业，
自2008年1月1日起，企业的海水淡化工程所得将免征所得税。

中国海水淡化产业发展前景广阔。

水利部正在考虑是否将海水淡化纳入水利部整体规划，以及地方水资源配置等相关规划中。

为此，水利部今年的一项重大课题就是《我国海水利用现状、问题及发展对策》。

从2011年7月25日开始，水利部组织相关课题组赴天津、大连、青岛、浙江、厦门以及唐山等六大沿海省市展开为期一月的调研。

此次调研是我国有史以来关于海水利用现状、存在问题的一次最大规模的调研。

除国内调研外，调研组还将特聘海水淡化专家对以色列、美国、日本、西班牙等海水淡化发展比较发达的国家进行调研。

业内人士分析，相关调研报告将为海水淡化纳入国家规划以及地方水资源配置提供决策支撑。

此外，由发改委牵头，11个部委参与制定的《加快海水淡化产业发展的意见》已经完成几轮征求意见，并上报有关部门，年内有望以国务院的名义出台。

发改委还将配套出台《“十二五”海水淡化产业发展规划》。

分析人士指出，在此背景下，海水淡化产业将迎来发展黄金期，扶持政策有望密集出台。

由于《中华人民共和国水法》未能将海水淡化列入水资源配置，海水利用也缺乏系统的法律规范，因此海水淡化的相关政策很难推进。

分析人士指出，若国家能给予海水利用工程与国家公益性水利工程同等的地位，将海水淡化纳入国家水资源配置体系和区域水资源规划，
必将极大地促进海水淡化产业的发展。

随着水资源紧缺问题突显以及国家的重视，海水淡化发展前景广阔。

据预测，未来五年，中国海水淡化的产能将翻番。

“十二五”时期，我国海水淡化产能将达到200万至300万吨/天，投资规模将达200亿元。

海水淡化的关键水脱盐的效率和环境、能源的关系，无论哪种方法评价的指标不可能离开环境冲击和能源的消耗。

目前的水的回收率在35-55%，海水淡化过程也是海水浓缩过程，所以如果提高淡水的收率，浓海水中的有价元素富集程度提高，为化学资源回收提供良好的条件。

同时，世界各国人民也迫切需要绿色能源，在此前提和大背景下，我们xxx小组提出了用磁场分离海水同时产生少许能源的设备构思。

一、设计的理论基础
1、洛伦兹力：
运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力，即磁场对运动电荷的作用力。

洛伦兹力的公式为F=q vB。

其中q为带电粒子的电荷量C，v为带电粒子的速度矢量，B为磁感强度矢量。

2、回旋半径及周期：
设电荷为+q，质量为m的带电粒子，以初速度v进入磁感强度为B的均匀磁场中，切v与B垂直，忽略重力，则带电粒子只受洛
伦兹力F作用，其值为F=q vB，而F的方向垂直于v与B所构成的平面。

所以，带电粒子进入磁场后将以速率v作匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
q vB=m v2/R
其中R为带电粒子做匀速圆周运动的轨道半径，也称回旋半径。

所以
R=m v/q B
T=2πm/q B
3、霍尔效应：
把一块宽为b，厚为d的到点半放在磁感强度为B的磁场中，并在导电板中通以总电流I，此时再版的横向两侧面A，A’之间就呈现出一定的电势差U H。

这一现象称为霍尔效应，所产生的电势差U H 称霍尔电压。

实验表明，霍尔电压的值为
U H=R H IB/d②
其中R H称为霍尔系数。

如果撤去磁场，或者撤去电流，霍尔电压也就随之消失了。

霍尔效应可以用洛伦兹力来解释。

设导体板中的载流子为电荷q，其漂移速度为v。

于是载流子在磁场中要受洛伦兹力F的作用，其值为F=qvB。

在洛伦兹力的作用下，导体板内的载流子将向板A端移动，从而使A，A’两侧面上有正负电荷的积累。

这样，便在A，A’之
间建立起电场强度为E的电场，于是，载流子就要受到一个与洛伦兹力相反的电场力Fc。

随着A，A’上电荷的积累，Fc也不断增大。

当电场力增大到正好等于洛伦兹力时，就达到了动平衡。

这时导体板A，A’两侧面之间的横向电场称为霍尔电场E H，测试它与霍尔电压U H之间的关系为
E H=U H/b
由于动平衡是电场力与洛伦兹力相等，有
qE H=qvB
得E H=vB
于是U H/b=vB①
上式给出了霍尔电压U H，磁感强度B以及载流子漂移速度v之间的关系。

考虑到v与电流I的关系，有
I=qnvS=qnvbd
于是将①式改写，得霍尔电压为
U H=IB/nqd
对一定材料，载流子数密度n和电荷q都是一定的。

①式与②相比较，可得霍尔系数为R H=1/nq
可见R H与载流子数密度n成反比。

二、相关数据
1、一般海水的成分
海水中化学元素的含量差别很大。

除氢和氧外，每升海水中含量在1 毫克以上的元素有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 和F 11种，一般称为“主要元素”。

每升海水中含量在1 毫克以下的元素，叫“微量元素”或“痕量元素”。

海水中几种主要无机盐的浓度如下：
Cl- 19.10g/kg，Na+ 10.62 g/kg，SO42- 2.66g/kg，
Mg2+1.28g/kg，Ca2+0.40g/kg，K+0.38g/kg，痕量元素0.25g/kg。

海水的主要盐分:
海水中的气体主要由氮、氧和二氧化碳组成。

氮占64%，氧化碳约占2%，氧易溶于水,并随水温增高而减少，温度0℃时．约占40%。

主要成分（大量、常量元素）：指海水中浓度大于1×106mg/kg的成分。

属于此类的有阳离子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+五种，阴离子有Cl-，SO42ˉ，Br-，HCO3-（CO32ˉ），F-五种，还有以分子形式存在的H3BO3，其总和占海水盐分的99.9%。

所以称为主要成分。

海水中含带电粒子的质荷比及克数（g/kg）
三、相关装置：
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