综述：最近在通过冷凝侧改进太阳能蒸馏系统方面取得的进展

《Desalination》：Recent advances on enhancing the solar distillation systems through the condensate-side

本文综述了太阳能蒸馏器中冷凝效率提升 strategies，包括表面结构设计、润湿性优化、微纳米结构及主动/被动冷却技术，分析了传热传质机制对整体性能的影响，并提出未来需结合AI优化、仿生结构及模块化设计以实现高效智能可持续系统。

　　

尹红媛|张凤华|马宗凯|王向宇|王旭生|龙飞航|谢茂谦|何建云|安颖|杨伟民

北京化工大学，中国北京 100029

摘要

太阳能蒸馏作为一种环保且易于操作的水处理技术，受到了广泛关注。尽管已有大量研究致力于优化太阳能蒸馏器的结构设计并提高光热转换效率，但人们对增强冷凝过程的关注相对较少。较低的冷凝效率往往导致实际水收集率与理论产量或蒸发率之间存在较大差距。本文综述了当前用于提升太阳能蒸馏器冷凝效果的策略和机制，并分析了这些策略在系统整体性能中的关键作用。主要讨论内容包括冷凝表面设计策略、表面润湿性的优化、微/纳米结构对冷凝效率的影响，以及结构创新和先进冷却技术的集成。此外，我们还基于蒸馏系统的内部热质传递动力学，探讨了增强冷凝与蒸发过程之间的平衡。最后，建议未来的太阳能蒸馏系统研究应聚焦于高效被动与主动冷却技术的集成、仿生微/纳米结构设计、模块化系统架构以及人工智能辅助优化。这些策略旨在提高冷凝效率、系统灵活性和环境适应性，从而推动高性能、智能化和可持续的太阳能蒸馏技术的发展。

术语表

命名法

符号	描述，单位
$q_{\mathrm{total}}$	总热通量，W·m?2
$q_c$	对流热通量，W·m?2
$q_e$	蒸发（潜）热通量，W·m?2
$q_r$	辐射热通量，W·m?2
$q_{\mathrm{cond}}$	对流和蒸发热通量之和，W·m?2
$h_c$	对流热传递系数，W·m?2·K?1
$h_e$	等效蒸发热传递系数，W·m?2·K?1
$h_{g,a}$	外部对流热传递系数，W·m?2·K?1
$h_g$	空气膜热交换系数，W·m?2·K?1

太阳能蒸馏系统中的冷凝机制

冷凝是通过将水蒸气冷却至其露点以下将其转化为液体的过程。在太阳能蒸馏系统中，冷凝过程对决定整体淡水产量至关重要。当水蒸气接触到较冷的冷凝表面时，会发生从蒸汽到液体的相变，并释放出潜热。这些热量随后沿着蒸汽侧→液膜/界面→冷凝盖的路径传递。

改善冷凝效率的表面改性技术

<冷凝侧的材料选择及其表面和结构特性对水生产性能有显著影响。分析瞬态冷凝过程（包括液滴成核、生长和传输）强调了开发特定表面结构以实现快速且持续液滴形成的重要性，这对提高冷凝效率至关重要[[59], [60],>

提高冷凝性能的冷却策略

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研究太阳能蒸馏系统内的热质传递行为以提升冷凝效率

在太阳能蒸馏系统中，冷凝效率不仅受冷凝表面温度的影响，还受蒸汽向冷凝表面高效传输的影响。当热蒸汽在蒸发室内积聚时，可能会发生局部饱和现象，从而抑制连续蒸发过程。Wang等人[124]研究了不同结构配置下被动界面太阳能蒸馏器的热力学性能。

结论与展望

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CRediT作者贡献声明

尹红媛：撰写——初稿撰写、可视化处理、方法论设计、实验研究、数据分析、概念构建。张凤华：撰写——审稿与编辑、方法论设计、概念构建。马宗凯：可视化处理、资源获取、实验研究。王向宇：实验研究、数据分析。王旭生：实验研究、数据分析。龙飞航：实验研究。谢茂谦：资源获取、方法论设计。何建云：撰写——审稿与编辑、指导、概念构建。安颖：

利益冲突声明

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