Гелиоопреснительная установка
ГЕЛИООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Потапов Юрий Федорович; Горшенев Виктор Григорьевич; Жулев Юрий Григорьевич; Шварц Миша Эхильевич
Имя патентообладателя: Шварц Миша Эхильевич
Дата начала деяния патента: 1996.03.29
Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к солнечным опреснителям соленой воды маленький производительности, применяемым в быту. Установка состоит из солнечного коллектора и многосекционного вакуумного дистиллятора. Испарительный теплообменник и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок. Вакуумирование дистиллятора производят при помощи водовоздушного эжектора. Удельная производительность установки находится в зависимости от числа применяемых секций и составляет 5 — 15 л дистиллята в день с 1 м2 коллектора.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к солнечным опреснителям соленой воды маленький производительности, применяемым в быту.
Известны гелиоопреснители маленький производительности, выполненные по схеме с разовым циклом испарение-конденсация (Кахаров С., Батиров К. Результаты долголетних натурных испытаний солнечных опреснительных установок. Гелиотехника, N 4, 1985, АН УССР). Применяемая в этих опреснителях схема дистилляции обеспечивает им простоту и надежность при персональной эксплуатации в быту.
Недочетом таких опреснителей является низкая удельная производительность (2 — 5 л/м2·сутки).
Из узнаваемых гелиоопреснителей более близким по технической сущности является опреснитель с производительностью примерно 100 л/день, включающий солнечный коллектор и многосекционный с вертикальным расположением секций дистиллятор, соединенных меж собой при помощи прямого и оборотного трубопроводов, описанный в работе (Jose L., Fernadez and Norberto Chargoy, Multi-Stage, indirectly Heated Solar still, Solar Energy, 44(4), 1990) в каком дистиллят появляется в многоступенчатом процессе испарения и конденсации не поверхностях дистиллятора при обычном давлении в атмосфере воздуха.
Недочетом такового опреснителя является низкая удельная производительность , объясняемая низкой эффективностью применяемых теплообменников и наличием в полости дистиллятора атмосферного воздуха.
Задачей реального изобретения является повышение удельной производительности бытового опреснителя.
Техническим результатом изобретения является выполнение более действенной за счет создаваемого разряжения конструкции теплообменников дистиллятора при обеспечении надежности их работы.
Обозначенный технический итог достигается тем, что в гелиоопреснительной установке, содержащей солнечный коллектор и многосекционный с вертикальным расположением секций дистиллятор, соединенных меж собой по теплоносителю при помощи прямого и оборотного трубопроводов, испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок, к теплообменнику конденсатора подсоединен водовоздушный эжектор, а оросители выполнены в виде съемных разбрызгивателей и устанавливаемых под ними растекателей.
Испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок с нанизанными на их шайбами.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемой гелиоопреснительной установки; на фиг. 2 — конструктивная схема теплообменников дистиллятора; на фиг. 3 и 4 — кусок испарительно-конденсационного теплообменника; на фиг. 5 и 6 — конструктивная схема оросителя.
Гелиоопреснительная установка (фиг. 1) содержит солнечный коллектор 1, многосекционный дистиллятор 2, включающий входной испаритель 3 с теплообменником 4 и оросителем, состоящим из разбрызгивателя 5 и растекателя 6, выходной конденсатор 7 с теплообменником 8 и секции совмещенных испарительно-конденсационных устройств 9, 10, водовоздушный эжектор 11, насосы для прокачки теплоносителя и соленой воды 12, 13, 14, емкости для дистиллята 15 и рассола 16 и систему слива дистиллята 17.
Число секций дистиллятора находится в зависимости от производительности установки. Для опреснителей с производительностью порядка примерно 100 л/день число секций 4 — 6. На фиг. 1 для примера показан 4-х секционный дистиллятор.
Гелиоопреснительная установка работает последующим образом.
Теплоноситель, циркулирующий при помощи насоса 12 в контуре солнечного коллектора 1, обеспечивает подвод тепла к теплообменнику 4 испарителя 3 (фиг. 1). Соленая вода из бака 16 насосом 14 подается к разбрызгивателю 5 оросителя испарителя и при помощи растекателя 6 разбрызгивается на поверхности теплообменника 4. Часть воды испаряется, а часть стекает в нижерасположенную секцию и там при помощи оросителя разбрызгивается на поверхности теплообменника испарительно-конденсационного устройства 9. Образуемый в верхней секции пар отводится в нижерасположенную секцию и там конденсируется снутри спиральной трубки, испаряя текущую по ее поверхности соленую воду (фиг. 2). Образовавшийся конденсат поступает в систему слива 17 и соединяется в нижнюю часть конденсатора, а потом самотеком в емкость 15. Такая процедура повторяется во всех секциях, не считая нижней. Рассол из предпоследней секции самотеком соединяется в емкость 16. Теплота конденсации, выделяемая при конденсации пара в конденсаторе 7, забирается теплоносителем контура теплообменника 8.
Дистиллятор работает при давлении ниже атмосферного. Нужное разряжение обеспечивается при помощи водовоздушного эжектора 11, включенного в контур теплообменника 8 конденсатора 7.
Теплообменники испарительно-конденсационных устройств выполнены в виде спиральных трубок (фиг. 2). Соленая вода стекает по поверхности верхности трубок сверху вниз в виде узкой пленки, что обеспечивает высшую эффективность процессов теплои массопереноса. Вероятное стекание соленой воды повдоль трубки, что может привести к ее частичному осушению, если не сделать угол наклона спирали маленьким, предотвращается установкой шайб 18 (фиг. 3 и 4), нанизываемых на трубку и закрепленных через определенные промежутки.
Оросители дистиллятора выполнены по схеме, показанный на фиг. 5 и 6. Они включают просто снимаемый и устанавливаемый разбрызгиватель 5 и располагаемый под ним растекатель 6.
Выполнение теплообменников испарительно-конденсационных устройств в виде спиральных трубок (фиг. 2) значительно упрощает конструкцию дистиллятора по сопоставлению с другими известными вакуумными дистилляторами, обеспечивая при всем этом высшую эффективность теплои массопереноса.
Включение водовоздушного эжектора в контур теплообменника конденсатора позволяет сразу обеспечить действенный отвод тепла и нужное разряжение в секциях дистиллятора. В отличие от механических вакуумных насосов, которые имеют маленький ресурс работы в атмосфере водяного пара, водовоздушный эжектор прост и надежен в эксплуатации.
Выполнение разбрызгивателя 5 оросителя (фиг. 5) просто снимаемым и устанавливаемым увеличивает надежность и долговечность работы установки. Долговечность и надежность работы опреснителей почти во всем определяется надежностью работы оросителей очень чувствительных к отложению солей. В промышленных установках вопрос с засолением решается за счет подготовительного смягчения соленой воды, что совсем неосуществимо для бытовых опреснителей личного использования. Выполнение разбрызгивателя просто снимаемым и устанавливаемым решает делему засоления методом повторяющегося его снимания и очищения от соли.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гелиоопреснительная установка, содержащая солнечный коллектор, многосекционный дистиллятор с вертикальным расположением секций, соединенных меж собой по теплоносителю при помощи прямого и оборотного трубопроводов, испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники и теплообменник конденсатора, отличающаяся тем, что испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники выполнены в виде спиральных трубок с установленными на их шайбами, к теплообменнику конденсатора подсоединен водовоздушный эжектор, соединенный с ним поочередно в контур, а оросители выполнены в виде съемных разбрызгивателей и установленных под ними растекателей.
Дата публикации 24.02.2007гг
Источник
www.ntpo.com/patents_water/water_2/water_59.shtml