Солнечный опреснитель
СОЛНЕЧНЫЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ
Имя изобретателя: Ефремов Г.А.; Кушнер Б.И.; Кочнев И.А.; Сергеев С.Г.
Имя патентообладателя: Научно-производственное объединение машиностроения
Адресок для переписки: 143952, Столичная обл., Реутов, ул.Гагарина, д.33, НПО машиностроения
Дата начала деяния патента: 1998.10.14
Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к гелиоустановкам, модифицирующим солнечную энергию в термическую для опреснения минерализованной (морской, соленой) воды. Изобретение обеспечивает высшую и размеренную производительность опреснителя в течение всего времени эксплуатации и получение конденсата, безобидного для питья человеком. Основными элементами солнечного опреснителя являются корпус со светопропускающей поверхностью, теплоизолированная емкость с минерализованной водой, устройство для залива минерализованной воды и слива концентрированного рассола, фильтрующее устройство для чистки и обеззараживания конденсата и емкость для сбора конденсата. Достигаемый технический итог обеспечивается тем, что корпус теплоизолированной емкости с минерализованной водой выполнен из теплопроводного материала, имеющего большой коэффициент поглощения солнечного излучения и малую степень черноты, на деньке корпуса теплоизолированной емкости с минерализованной водой установлен экран, материал которого со стороны светопропускающей поверхности имеет огромные коэффициент поглощения солнечного излучения и степень черноты перед емкостью для сбора конденсата установлено фильтрующее устройство чистки и обеззараживания конденсата.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническое решение относится к гелиотехнике, а именно к гелиоустановкам, модифицирующим солнечную энергию в термическую для опреснения минерализованной (морской, соленой) воды.
Известен солнечный опреснитель, содержащий корпус, светопропускающую поверхность, закреленную на корпусе, теплоизолированную емкость с минерализованной водой, установленную снутри корпуса с зазором к его боковым стенам и днищу, устройство для залива минерализованной воды и слива концентрированного рассола, емкость для сбора конденсата (ближний аналог, см. авторское свидетельство SU1554290, A1).
Недочетами данного опреснителя являются низкая производительность и отсутствие устройства, обеспечивающего пригодность приобретенного конденсата для питья человеком из-за неопределенности состава поступающей на опреснение минерализованной воды.
Целью предложенного технического решения является устранение обозначенных недочетов.
Поставленная цель достигается тем, что в известном солнечном опреснителе, содержащим корпус, светопропускающую поверхность, закрепленную на корпусе, теплоизолированную емкость с минерализованной водой, установленную снутри корпуса с зазором к его боковым стенам и днищу, устройство для залива минерализованной воды и слива концентрированного рассола, емкость для сбора конденсата, корпус теплоизолированной емкости с минерализованной водой выполнен из теплопроводного материала, имеющего большой коэффициент поглощения солнечного излучения и малую степень черноты, а на деньке этой емкости установлен экран, материал которого со стороны, обращенной к светопропускающей поверхности, имеет огромные коэффициент поглощения солнечного излучения и степень черноты, также тем, что в предложенном опреснителе перед емкостью для сбора конденсата установлено фильтрующее устройство чистки и обеззараживания конденсата.
Сущность предложенного технического решения заключается в последующем:
· материал корпуса теплоизолированной емкости с минерализованной водой в состоянии поставки (начальное присущее данному материалу состояние) имеет большой коэффициент поглощения солнечного излучения и малую степень черноты, а материал экрана, устанавливаемого на деньке теплоизолированной емкости, в состоянии поставки имеет огромные коэффициент поглощения солнечного излучения и степень черноты;
· с учетом того, что степень черноты экрана под водой на процессе термообмена не оказывает влияние, и того, что донная поверхность корпуса теплоизолированной емкости, на которую устанавливается экран, составляет наивысшую часть светоприемной поверхности корпуса теплоизолированной емкости, корпус этой емкости и экран вместе владеют огромным значением коэффициента поглощения солнечного излучения, а несмоченная водой поверхность корпуса малой степенью черноты, т.е. тем обеспечивается действенное поглощение солнечной энергии и малые ее утраты излучением;
· в случае осушения теплоизолированной емкости при нахождении опреснителя на солнце исключаются завышенные температуры корпуса теплоизолированной емкости благодаря высочайшей степени черноты экрана;
· стабильность оптических коэффициентов, обеспечивающая всепостоянство количества получаемого конденсата по времени эксплуатации опреснителя, достигается тем, что данное свойство присуще начальному состоянию материалов экрана и корпуса теплоизолированной емкости, и тем, что или данные экран и корпус имеют ресурс эксплуатации опреснителя, или экран, определяющий сначала выход конденсата, просто заменяется без существенных вещественных издержек;
· выполнение корпуса теплоизолированной емкости из теплопроводного материала (коэффициент теплопроводимости более 7 Вт/(м·град)) обеспечивает приток тепла от несмоченных боковых стен и отбортовки данного корпуса к минерализованной воде в теплоизолированной емкости при работе опреснителя и исключает перегрев этих частей корпуса при осушении опреснителя на солнце;
· очищенный и обеззараженный конденсат выходит конкретно на выходе из опреснителя в емкости для сбора конденсата.
Принятое техническое решение основывается на последующем:
· имеются теплопроводные материалы для производства корпуса теплоизолированной емкости с минерализованной водой, применимые в состоянии поставки для использования в пищевом производстве, стойкие в морской, соленой воде и имеющие оптические коэффициенты, близкие к оптическим коэффициентам жарких покрытий (коэффициент поглощения солнечного излучения As = 0,8, степень черноты = 0,2), к примеру, нержавеющая сталь (коэффициент теплопроводимости более
· имеются дешевенькие материалы, применимые в состоянии поставки для использования в пищевом производстве, стойкие в морской, соленой воде и имеющие огромные коэффициент поглощения солнечного излучения и степень черноты, т.е. относящиеся к настоящим поглотителям к примеру, черно-белая полиэтиленовая пленка по ГОСТ 10354-82 (As = 0,94…0,96, = 0,84…0,86 с темной стороны пленки) и пленка из экологически незапятнанного темного полипропилена массой 50 г/м2;
· поверхность теплоизолированной емкости, повсевременно покрытая минерализованной водой (дно), для действенной работы опреснителя обязана иметь большой коэффициент поглощения солнечного излучения (величина степени черноты в данном случае роли не играет), а в случае отсутствия минерализованной воды в теплоизолированной емкости — огромную степень черноты для исключения завышенных температур этой емкости;
· поверхность теплоизолированной емкости, непокрываемая минерализованной водой (отбортовка корпуса емкости и часть боковых стен корпуса емкости), обязана иметь для действенной работы опреснителя большой коэффициент поглощения солнечного излучения и малую степень черноты, что обеспечивает больший приток тепла к минерализованной воде;
· площадь отбортовки корпуса теплоизолированной емкости, обычно, не превосходит 8% площади донной поверхности этой емкости, а площадь боковых стен, непокрытых минерализованной водой и воспринимающих солнечный поток, приведенная к горизонтальной поверхности, не превосходит 10% донной поверхности емкости;
· при установке на деньке теплоизолированной емкости экрана, к примеру, из черно-белой полиэтиленовой перфорированной пленки, прижимаемого ко дну проволокой из нержавеющей стали, 3% поверхности дна теплоизолированной емкости занимают перфорации и проволока, нужные для удержания пленки на деньке;
· при выполнении корпуса теплоизолированной емкости из нержавеющей стали более 46% отраженного от боковой стены корпуса этой емкости солнечного излучения поглощается экраном, к примеру, черно-белой полиэтиленовой пленкой;
· т. к. температура конденсата на выходе из корпуса опреснителя близка к температуре среды, то это позволяет очищать и дезинфицировать конденсат конкретно на выходе из корпуса.
С учетом изложенного средний коэффициент поглощения солнечного излучения для светоприемной поверхности теплоизолированной емкости, корпус которой выполнен из нержавеющей стали, а на деньке установлен экран из черно-белой полиэтиленовой пленки, составит более 0,9, при коэффициенте поглощения солнечного излучения донной части этой емкости более 0,93. При всем этом степень черноты незакрытых минерализованной водой поверхностей корпуса теплоизолированной емкости 0,25, а средняя степень черноты светоприемной поверхности осушенной теплоизолированной емкости более 0,72.
Приобретенные оптические коэффициенты светоприемной поверхности теплоизолированной емкости с учетом установки на ее деньке экрана (As = 0,9, = 0,25) с обеспечением их размеренного значения гарантируют действенное внедрение солнечной энергии и, как следствие, большой выход конденсата, а высочайшая степень черноты светоприемной поверхности теплоизолированной емкости ( 0,72) при осушении емкости исключает ее перегрев.
Относительно низкая температура конденсата на выходе данного опреснителя позволяет использовать в составе опреснителя фильтрующее устройство чистки и обеззараживания конденсата, эффективность работы которого тем выше, чем ниже температура конденсата на входе в данное устройство.
Фильтрующее устройство чистки и обеззараживания конденсата устанавливается перед емкостью для сбора конденсата и обеспечивает получение очищенного и обеззараженного конденсата.
Внедрение фильтрующего устройства в составе опреснителя дает последующие достоинства:
· сберегает время, которое нужно для чистки конденсата;
· защищает конденсат в емкости для сбора конденсата от попадания в него микробов совместно с поступающим конденсатом (получение конденсата в солнечном опреснителе не гарантирует отсутствие в нем микробов);
· сохраняет здоровье человека при употреблении приобретенного конденсата случаем либо по небрежности.
В качестве фильтрующего устройства чистки и обеззараживания конденсата в предложенном опреснителе употребляется кассета фильтрующая сменная. На фиг. 1 показан вид предложенного солнечного опреснителя, на фиг. 2 — днище опреснителя.
В состав опреснителя заходит включающий боковые стены и днище корпус 1 со светопропускающей поверхностью 2. Снутри корпуса с зазором к его боковым стенам и днищу установлена теплоизолированная емкость 3 с минерализованной водой.
Для сбора конденсата служит емкость 5, перед которой установлено фильтрующее устройство чистки конденсата 4.
Для залива в емкость 3 минерализованной воды и слива из емкости 3 концентрированного рассола служит шланг 7 с воронкой 6, закрепленной на корпусе 1.
Корпус 8 теплоизолированной емкости 3 выполнен из нержавеющей стали с оптическими коэффициентами As = 0,65 и = 0,25.
На деньке теплоизолированной емкости 3 установлен экран 9 из темной полипропиленовой пленки (более целесообразна по результатам испытаний), прижатой ко дну емкости 3 проволокой 10 из нержавеющей стали.
Корпус 1 опреснителя выполнен быстроразборным, что обеспечивает удобство транспортирования и повторяющейся (1…2 раза в год) промывки теплоизолированной емкости и внутренней поверхности корпуса, также подмены по мере надобности экрана 9 из пленки.
Все соединения корпуса герметизированы резиновыми прокладками.
В качестве фильтрующего устройства чистки и обеззараживания конденсата применена фильтрующая сменная кассета.
РАБОТА ОПРЕСНИТЕЛЯ ПРОИСХОДИТ Последующим ОБРАЗОМ
Солнечный термический поток, проходящий через светопропускающую поверхность, нагревает экран из пленки, отбортовку и боковые стены корпуса теплоизолированной емкости (маленькая часть солнечного термического потока поглощается конкретно минерализованной водой и проволокой на деньке корпуса, если последняя не вложена в кармашки, сшитые из пленки).
От экрана и корпуса термический поток передается на нагрев и испарение минерализованной воды. Образующийся пар минерализованной воды конденсируется на внутренних стенах корпуса опреснителя и светопропускающей поверхности.
Стекающий по внутренним стенам корпуса опреснителя и светопропускюащей поверхности конденсат собирается в донной части корпуса опреснителя, откуда попадает в фильтрующее устройство чистки и обеззараживания конденсата, а из него в емкость для сбора конденсата.
В итоге внедрения в конструкции теплоизолированной емкости с минерализованной водой материалов, обеспечивающих действенное внедрение солнечной энергии, от данного опреснителя в лабораторных испытаниях получен выход конденсата порядка 8 л в день с 1-ого м2зеркала испарения воды, что значительно превосходит достигнутый средний мировой уровень для однокаскадных солнечных опреснителей.
При всем этом просто обеспечивается стабильность оптических коэффициентов светоприемной поверхности теплоизолированной емкости с минерализованной водой и, как следствие, стабильность количества получаемого конденсата по времени эксплуатации опреснителя благодаря подмене экрана из пленки.
Не считая того:
· в конструкции емкости с минерализованной водой используются материалы, применимые в состоянии поставки для использования в пищевом производстве;
· исключаются завышенные температуры корпуса теплоизолированной емкости при осушении опреснителя на солнце благодаря применению экрана с большой степенью черноты и выполнению корпуса теплоизолированной емкости из теплопроводного материала.
Внедрение конкретно в составе опреснителя фильтрующего устройства чистки и обеззараживания конденсата позволяет получать на выходе из него очищенный и обеззараженный конденсат, безобидный для потребления человеком, который довольно только минерализовать, чтоб получить кондиционную питьевую воду, стопроцентно удовлетворяющую санитарно-гигиеническим требованиям.
В текущее время данный солнечный опреснитель после лабораторных испытаний проходит натурные тесты.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Солнечный опреснитель, содержащий корпус, светопропускающую поверхность, закрепленную на корпусе, теплоизолированную емкость с минерализованной водой, установленную снутри корпуса с зазором к его боковым стенам и днищу, устройство для залива минерализованной воды и слива концентрированного рассола, емкость для сбора конденсата, отличающийся тем, что корпус теплоизолированной емкости с минерализованной водой выполнен из теплопроводного материала, имеющего большой коэффициент поглощения солнечного излучения и малую степень черноты, а на деньке этой емкости установлен экран, материал которого со стороны, обращенной к светопропускающей поверхности, имеет огромные коэффициент поглощения солнечного излучения и степень черноты.
2. Солнечный опреснитель по п.1, отличающийся тем, что перед емкостью для сбора конденсата установлено фильтрующее устройство чистки и обеззараживания конденсата.
Дата публикации 30.10.2006гг
Источник
www.ntpo.com/patents_water/water_2/water_1.shtml