Энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха

Установка содержит водосборник и конденсатор воды, осесимметричный корпус, подводящие каналы, крышку и систему ребер. Конденсатор размещен в нижней части корпуса и выполнен в виде тела, или нескольких тел, собранных вместе или размещенных дискретно, например, конической, сферической, цилиндрической, эллипсоидной формы. Поверхность тел может иметь микроуглубления различной формы или капиллярные каналы. Осесимметричный корпус, водосборник и конденсатор воды углублены в землю на необходимый уровень. При необходимом уровне для климатических условий конкретной местности температура окружающего грунта будет ниже или равна температуре точки росы. Подводящие каналы выполнены в виде спрофилированных каналов. Спрофилированные каналы начинаются на уровне поверхности земли и тангециально сопрягаются с нижней частью корпуса. Крышка выполнена в виде верхнего и нижнего оснований, между которыми установлена система ребер. Система ребер образует каналы для выхода воздуха наружу. Нижнее основание имеет центральное отверстие. Центральное отверстие совпадает с внутренним диаметром корпуса. Ребра расположены под углом к радиусу. Такая конструкция позволит исключить энергозатраты и обеспечить автономность при работе установки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сбора пресной воды из атмосферного воздуха, преимущественно в солнечных засушливых областях планеты, известных как пустыни и полупустыни.

Известна установка для конденсации пресной воды из паров во влажном воздухе, в работе которой используется солнечная энергия (патент РФ №2131000 C1; E03B 3/28; B01D 5/00; опубликовано 27.05.1999). Она содержит аккумулятор холода, воздуховод и водосборник и снабжена тепловыми трубами, солнечным коллектором и соединенным с ним нагревателем воздуха. Аккумулятор холода выполнен из твердого материла, расположен на водосборнике и образует объем с большой внутренней конденсационной поверхностью и хорошей проницаемостью для воздушных потоков. Воздуховод выполнен в виде вытяжной трубы, расположенной над аккумулятором холода, внутри которой находится нагреватель воздуха, и воздушных каналов, расположенных в нижней части аккумулятора, в котором находятся оребренные концевые части тепловых труб, при этом другие оребренные концевые части расположены в воздухе.

Недостатком установки является сложность управления воздушными потоками внутри системы, что приводит к неравномерности течения, а также к усложнению конструкции, накоплению пыли в ее узлах и в конечном итоге к существенному ослаблению конвективных потоков с заметным снижением ее производительности.

Наиболее близкой к изобретению является вихревая система для конденсации влаги из атмосферного воздуха (патент РФ №2278929 C1; E03B 3/28; B01D 5/00; опубликовано 27.06.2006), содержащая водосборник и конденсатор росы, который состоит из системы вертикальных стержней, длины которых много больше их поперечного размера, а расстояние между стержнями того же порядка, что и их поперечный размер.

Недостатком данного устройства является наличие вентилятора, для привода которого необходимы дополнительные затраты энергии, что существенно ограничивает его применение в различных засушливых регионах и пустынной местности и требует постоянного технического обслуживания.

Технический результат изобретения выражается в исключении энергозатрат, обеспечении автономности при работе установки.

Технический результат достигается тем, что энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха дополнительно содержит осесимметричный корпус, подводящие каналы, крышку и систему ребер. Конденсатор размещен в нижней части корпуса и выполнен в виде тела, или нескольких тел, собранных вместе или размещенных дискретно, например, конической, сферической, цилиндрической, эллипсоидной формы, естественного или искусственного происхождения, поверхность которых может иметь микроуглубления различной формы или капиллярные каналы. Осесимметричный корпус, водосборник и конденсатор воды углублены в землю на необходимый уровень, при котором для климатических условий конкретной местности температура окружающего грунта будет ниже или равна температуре точки росы, а подводящие каналы выполнены в виде спрофилированных каналов, начинающихся на уровне поверхности земли и тангенциально сопрягающихся с нижней частью корпуса. Крышка выполнена в виде верхнего и нижнего оснований, между которыми установлена система ребер, образующих каналы для выхода воздуха наружу, нижнее основание имеет центральное отверстие, совпадающее с внутренним диаметром корпуса, а ребра расположены под углом к радиусу. Крышка расположена на высоте от земной поверхности, соответствующей наиболее благоприятным условиям для организации естественной конвекции внутри корпуса.

Крышка имеет нижнее основание с центральным отверстием, совпадающим с внутренним диаметром корпуса, а наружный диаметр крышки превышает внешний диаметр корпуса.

На фиг.1, 2, 3, 4 представлена конструкция энергоавтономной установки конденсации влаги атмосферного воздуха.

Она содержит водосборник 1 и конденсатор воды 2, расположенные в нижней части осесимметричного, например цилиндрического, корпуса 3. Осесимметричный корпус 3 и, расположенные в его нижней части, водосборник 1 и конденсатор воды 2 углублены в землю на необходимый уровень, при котором для климатических условий конкретной местности температура окружающего грунта будет ниже или равна температуре точки росы. При этом температура конденсатора поддерживается на необходимом для протекания процесса конденсации уровне за счет отвода тепла в окружающие водосборник 1 и конденсатор 2 слои грунта. Подвод воздуха осуществляется через каналы 4, спрофилированные для обеспечения безотрывного течения воздуха от входа, размещенного на уровне поверхности земли, до места сопряжения с нижней частью корпуса. Сопряжение подводящих каналов 4 и корпуса 3 выполнено тангенциально. Верхняя часть корпуса соединена с крышкой 5, состоящей из верхнего и нижнего оснований, между которыми расположена система ребер 6, образующих каналы для выхода воздуха наружу, а нижнее основание крышки выполнено с центральным отверстием, совпадающим с внутренним диаметром корпуса. Для обеспечения плавного, безотрывного входа закрученного потока воздуха, движущегося в полости корпуса 3, ребра 6, образующие каналы в крышке 5, расположены под углом к радиусу, причем угол установки ребер тем больше, чем выше остаточная закрутка потока в верхней части корпуса установки. Наружный диаметр крышки 5 превышает наружный диаметр корпуса 3, что увеличивает площадь поверхности, воспринимающей тепловой поток солнечного излучения, и увеличивает поверхность теплообмена. Верхнее основание крышки имеет степень черноты, близкую к единице с целью повышения доли поглощаемого солнечного излучения.

Принцип работы автономной станции для конденсации влаги из атмосферного воздуха заключается в следующем.

От солнечного излучения происходит нагрев верхнего основания крышки, поверхность которого зачернена для увеличения доли поглощаемого излучения. За счет теплопроводности осуществляется перераспределение теплового потока по большому числу ребер. Воздух, находящийся в образованных ребрами каналах, нагревается и, поскольку его плотность становится меньше плотности атмосферного воздуха, окружающего установку, под действием силы Архимеда он выходит наружу и поднимается вверх. Внутри корпуса установки в области крышки создается разрежение, куда через подводящие спрофилированные каналы, расположенные тангенциально к корпусу установки, поступает поток свежего воздуха из атмосферы. За счет тангенциального расположения подводов атмосферный воздух закручивается и под действием имеющегося перепада давления поднимается вверх по внутренней поверхности осесимметричного корпуса. Закрутка потока атмосферного воздуха создает градиент давления, направленный от приосевой области к периферийной, в приосевой области корпуса вблизи конденсатора воды образуется область пониженного давления, что позволяет дополнительно охладить поток натекающего воздуха и интенсифицировать процесс конденсации. Свежий поток атмосферного воздуха натекает на конденсатор воды, температура поверхности которого поддерживается ниже температуры точки росы за счет отвода тепла в окружающие нижнюю часть установки более холодные слои почвы. При этом воздух охлаждается и содержащаяся в нем влага конденсируется на поверхности конденсатора воды. Образовавшаяся влага стекает в емкость для сбора конденсата, а осушенный воздух поднимается вверх и выходит наружу через каналы образованные ребрами крышки.

1. Энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха, содержащая водосборник и конденсатор воды, отличающаяся тем, что дополнительно содержит осесимметричный корпус, подводящие каналы, крышку и систему ребер, конденсатор размещен в нижней части корпуса и выполнен в виде тела, или нескольких тел, собранных вместе или размещенных дискретно, например, конической, сферической, цилиндрической, эллипсоидной формы, естественного или искусственного происхождения, поверхность которых может иметь микроуглубления различной формы или капиллярные каналы, осесимметричный корпус, водосборник и конденсатор воды углублены в землю на необходимый уровень, при котором для климатических условий конкретной местности температура окружающего грунта будет ниже или равна температуре точки росы, а подводящие каналы выполнены в виде спрофилированных каналов, начинающихся на уровне поверхности земли и тангециально сопрягающихся с нижней частью корпуса, крышка выполнена в виде верхнего и нижнего оснований, между которыми установлена система ребер, образующих каналы для выхода воздуха наружу, нижнее основание имеет центральное отверстие, совпадающее с внутренним диаметром корпуса, а ребра расположены под углом к радиусу.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что крышка расположена на высоте от земной поверхности, соответствующей наиболее благоприятным условиям для организации естественной конвекции внутри корпуса.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что крышка имеет нижнее основание с центральным отверстием, совпадающим с внутренним диаметром корпуса, а наружный диаметр крышки превышает внешний диаметр корпуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечной энергетике. .

Изобретение относится к области газотермодинамики, более точно - к получению воды из атмосферного воздуха, а именно - к способу извлечения воды из воздуха и устройству для его осуществления.

Изобретение относится к области получения пресной воды. .

Изобретение относится к очистке морской воды и может быть использовано для производства пресной воды. .

Изобретение относится к установкам для получения воды из влажного атмосферного воздуха, в частности к установкам, использующим для получения воды влагопоглощающий материал.

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха. .

Изобретение относится к способам получения пресной воды из атмосферного воздуха в удаленных, засушливых или безводных районах. .

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из воздуха и может быть использовано для эффективного сбора росы в любой климатической зоне, где ночью бывает ясное небо.

Изобретение относится к многофункциональным энергетическим установкам, в которых в качестве рабочего вещества используют сжатый газ или жидкость под высоким давлением

Изобретение относится к установке для конденсации воды из атмосферы

Изобретение относится к области водоснабжения и может быть использовано для получения воды из воздуха

Изобретение относится к области атомной энергетики. Комплекс включает средство для забора воздуха, компрессор, соединенный с теплообменным устройством для охлаждения сжатого воздуха, турбодетандер, средства для транспортировки воды и воздуха с арматурой. Комплекс снабжен ядерной энергетической установкой. Средство для забора воздуха выполнено в виде башни высотой не менее 200 м с окнами воздухозабора, размещенными по высоте башни. Теплообменное устройство для охлаждения сжатого воздуха является конденсатором, который связан с каплеуловителем, причем оба они установлены с возможностью сброса конденсата в бассейн первичного конденсата. Турбодетандер соединен с водяной камерой, снабженной оросителем, связанной с бассейном вторичного конденсата и теплообменником оборотной воды, который соединен с ядерной энергетической установкой. Технический результат: повышение эффективности работы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для получения воды в пустыне содержит ветротурбину и вертикально поставленную трубу, заглубленную в грунт. Устройство снабжено головным буром, на который наращиваются дополнительные трубы. Бур и трубы имеют пазы для металлических стержней, с помощью которых осуществляют круговые движения бура. Верхняя насадка устройства с ветротурбиной содержит крыльчатку, выполненную как компрессор для направления движения входящего в устройство воздуха вдоль стенок труб с целью лучшей конденсации водяных паров. Техническим результатом изобретения является упрощение установки и повышение производительности устройства. 2 ил.

Изобретение относится к устройству, способу и их использованию для выделения воды из газов или очистки воды. Устройство содержит контейнер с герметичным отверстием, крышкой, гигроскопичным материалом и устройством подачи энергии, расположенным в гигроскопичном материале, при этом контейнер выполнен из теплопроводного не прозрачного материала. Устройство может быть применено для полива и производства воды, а также в системах климатизации закрытых помещений, кондиционирования воздуха или снижения влажности. Способ выделения воды из газов заключается в том, что обеспечивают подачу газа, содержащего воду, в контейнер, абсорбируют воду на поверхности или внутри гигроскопичного материала, герметизируют контейнер крышкой, нагревают гигроскопичный материал до тех пор, пока газ в контейнере ни насытится водой в газообразном состоянии, продолжают нагревание до тех пор, пока абсорбированная вода, оставшаяся в гигроскопичном материале, ни перейдет в жидкое состояние без первоначального испарения. Изобретение обеспечивает снижение количества энергии, необходимой для процессов конденсации воды из воздуха. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области сборников атмосферной влаги и может быть использовано для получения пресной воды непосредственно из воздуха. Накапливают воду в емкости (1), выполненной из легкого материала в виде поверхности вращения. Емкость (1) поднимают вверх с помощью аэростата (19). Извлечение пресной воды производят из нескольких последовательно расположенных одна над другой емкостей. Объем емкостей изменяют за счет колебательных движений аэростата (19) и гофрированных пружинящих вставок (3) в них. Движение поступающего воздуха в емкости формируют снизу, по спирали с удалением теплого периферийного воздуха во внешнюю среду из каждой емкости. Пресную воду выделяют из внутренних более холодных слоев воздуха. Подъем вверх емкостей облегчают с помощью дополнительных полостей (17), заполненных газом, плотность которого ниже атмосферного. Обеспечивается накапливание большого объема влаги в любое время суток. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха содержит емкость для сбора влаги, выполненную из легкого материала (полипропилена) в виде поверхности вращения, аэростат, поднимающий емкость. Емкость для сбора влаги выполнена из нескольких последовательно расположенных друг над другом емкостей с раструбом и верхней крышкой. В нижней части каждая емкость содержит цилиндрическую пружинящую гофрированную вставку. Основание каждой емкости закреплено на крышке емкости, расположенной ниже. Во всех емкостях в крышке сбоку имеется выпускное отверстие с обратным клапаном, допускающим выход воздуха наружу. В нижней части всех емкостей на дне с краю дополнительно имеется входное отверстие, соединяющее между собой соседние емкости, расположенные одна над другой. В нижней емкости входное отверстие соединяется с наружным воздухом. Все входные отверстия заканчиваются боковой трубкой, выводящей воздух так, чтобы он перемещался по часовой стрелке, по окружности, вдоль внутренней поверхности гофрированной вставки. Отверстие боковой трубки имеет обратный клапан, не допускающий прохождения воздуха в обратную сторону. В центре крышки имеется центральное отверстие для пропускания воздуха в установленную выше емкость. Из верхней емкости воздух из центрального отверстия выходит наружу. Над центральными отверстиями установлены слезники, изготовленные из фольги, пластинки фольги параллельны оси симметрии. Под слезниками установлены воронкообразные водосборники с трубками, проходящими по оси симметрии вдоль емкостей. Под нижней емкостью имеется общий поддон, выполненный в виде раструба, обращенного расширенной частью вниз и покоящегося на решетчатом основании, прикрепленном к поверхности. Поверхность решетчатого основания снабжена общим водосборником. Технический результат - увеличение объема накапливаемой влаги. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области автономного получения пресной воды питьевого качества из окружающего влажного, морского, атмосферного воздуха и может быть также использовано для бытовых и хозяйственных нужд. Способ включает в себя подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах (5) с осаждением и отбором влаги. Забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна. Используют полупроницаемые мембраны (8), пропускающие только влажный воздух без попадания капельной воды. Влажный воздух подают его в генераторы энергии сжатого воздуха, размещенные под уровнем моря и выполненные в виде компрессоров (1). Генераторы приводят в действие энергией морских волн. Подвижную часть компрессоров (1) и нагнетательную линию (6) компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами (5), которые имеют положительную плавучесть и выполняют роль привода компрессоров (1) за счет выталкивающей силы морской волны. Неподвижные относительно поверхности дна моря части компрессоров (1) закрепляют анкерами. Осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов (5) сбрасывают в атмосферу через автоматически работающие клапаны (12), поддерживая тем самым заданное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Осажденную влагу под действием избыточного давления в конденсаторах-ресиверах (5), охлаждаемых морской водой, отводят через автоматически работающие клапаны поплавкового типа (10) по трубопроводам (11) потребителю, используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Обеспечивается упрощенная конструкция для реализации способа. 1 ил.

Группа изобретений относится к получению водного конденсата из воздуха и способу концентрирования примесей из воздуха, которые могут быть использованы для высокочувствительного определения примесей в воздухе при проведении экологических исследований. Установка содержит концентратор 1, погруженный в сосуд Дьюара 5 с жидким азотом 8. Концентратор 1 выполнен в виде трубки с краном 2, с входным отверстием 3 для забора воздуха, с емкостью 6 для конденсации жидкого воздуха, с приемником 7 водного конденсата, с изолирующей прокладкой 4. При этом концентратор 1 установлен в сосуде Дьюара 5 через отверстие в изолирующей прокладке 4 таким образом, чтобы емкость 6 для конденсации жидкого воздуха была погружена в жидкий азот 8. Получение водного конденсата из воздуха осуществляют с помощью установки. Получают водный конденсат из воздуха путем забора воздуха и его конденсации при охлаждении жидким азотом. Испаряют жидкий воздух до получения замороженного водного конденсата. Производят плавление замороженного водного конденсата. Вводят в водный конденсат экстрагент в диспергенте и проводят микроэкстракцию примесей из водного конденсата. Производят расслоение эмульсии экстракта, образовавшейся в водном конденсате, путем ее центрифугирования с получением фазы экстракта. Определяют коэффициент концентрирования примесей из водного конденсата в экстракт Кэкстр и интегральный коэффициент концентрирования примесей из воздуха в экстракт Кинт. Отбирают фазы экстракта и проводят анализ полученного экстракта. Коэффициент концентрирования примесей из водного конденсата в экстракт Кэкстр получают по формуле: Кэкстр=1/(D-1+Vэ/Vвод, где D - коэффициент распределения примеси в системе экстрагент-вода, Vэ - объем фазы экстрагента, Vвод - объем водного конденсата. Расчет интегрального коэффициента концентрирования Кинт примесей из воздуха в экстракт осуществляют по формуле: Кинт=Квконд⋅Кэкстр, где Кинт - интегральный коэффициент концентрирования примесей из воздуха в экстракт, Квконд - коэффициент концентрирования из воздуха в водный конденсат, Кэкстр - коэффициент концентрирования примесей из водного конденсата в экстракт. Предварительно определяют необходимый объем жидкого воздуха Vжвозд для получения необходимого количества водного конденсата по формуле: Vжвозд=(Vвод⋅ρвод)/(F⋅ρжвозд), где Vжвозд - объем жидкого воздуха; Vвод - объем водного конденсата, необходимый для проведения экстракции/микроэкстракции; ρвод - плотность воды при температуре проведения экстракции; F - содержание атмосферной влаги (в ед. массы) в единице массы отбираемого воздуха; ρжвозд - плотность жидкого воздуха при температуре проведения конденсации воздуха. Дополнительно осуществляют получение жидкого воздуха путем его конденсации в емкости для конденсации жидкого воздуха, испарение сконденсированного жидкого воздуха в емкости для конденсации жидкого воздуха, извлечение водного конденсата из приемника водного конденсата. Рассчитывают концентрации определяемых веществ в воздухе по формуле: Свозд=Сэкстр/Кинт, Свозд - концентрация определяемого вещества в анализируемом воздухе (масс. %), Сэкстр - концентрация определяемого вещества в экстракте (масс. %), Кинт - интегральный коэффициент концентрирования примесей из воздуха в экстракт. Обеспечивается повышение чувствительности анализа, снижение пределов обнаружения примесей в воздухе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для сбора пресной воды из атмосферного воздуха, преимущественно в солнечных засушливых областях планеты, известных как пустыни и полупустыни

Наверх