Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха



Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха
Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха
Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха

 


Владельцы патента RU 2609811:

Малых Юрий Борисович (RU)
Соловьев Александр Алексеевич (RU)
Чекарев Константин Владимирович (RU)

Изобретение относится к области получения пресной воды из атмосферного воздуха. Установка содержит водосборник (17), холодильный агрегат (2), соединенный через вентиль (4) и гидронасос (5) с термоизолированной емкостью (6) и с теплообменником-конденсатором (7), расположенным в воздуховоде (8). В теплообменнике-конденсаторе (7) находятся каплеуловитель (9) и вентилятор (10). В установку вводится гелиостат (1) с системой управления, выполненный из концентрирующих элементов, каждый из которых состоит из линзы с большим фокусным расстоянием F и линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптоволоконного кабеля (21). Кроме того, вводятся емкость с водой (14) и соединенный с ней лоток-испаритель (16) с регулятором уровня воды, расположенный перед теплообменником-конденсатором (7). Обеспечиваются высокая эффективность преобразования солнечной энергии и высокая производительность установки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха, в частности к солнечным установкам с дополнительным искусственным источником холода и принудительной продувкой воздуха.

Известна установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая солнечные батареи, холодильный агрегат, водосборник и воздуховод, в котором размещены испаритель холодильного агрегата и вентилятор (Заявка ФРГ №3313711 кл. E03B 3/28, 1984). За счет электроэнергии, получаемой от солнечных батарей, холодильный агрегат производит холод, который выделяется на теплообменнике-испарителе. Атмосферный воздух с помощью вентилятора продувается через воздуховод, при этом содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется на расположенном в воздуховоде испарителе холодильного агрегата.

Недостатком данной установки является низкая эффективность, обусловленная низким коэффициентом преобразования солнечной энергии и малой производительностью.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка для получения пресной воды из влажного воздуха(патент РФ №2056479, МПК: E03B 3/28). Она содержит солнечные батареи, водосборник, холодильный агрегат, соединенный через гидронасос и вентиль с термоизолированной емкостью и с теплообменником- конденсатором, расположенным в воздуховоде, в котором также находятся каплеуловитель и вентилятор.

Установка работает следующим образом. В светлое время суток электроэнергия от солнечных батарей поступает на холодильный агрегат, вырабатывающий холод. С помощью вентиля холодильный агрегат подключается к термоизолированной емкости. Находящаяся в ней жидкость с помощью гидронасоса прокачивается через холодильный агрегат и охлаждается, в результате в термоизолированной емкости аккумулируется холод. В темное время суток, когда влажность воздуха достигает величины, близкой к 100%, с помощью вентиля термоизолированная емкость подключается к теплообменнику-конденсатору, включаются гидронасос и вентилятор, в результате через теплообменник-конденсатор начинает прокачиваться находящаяся в термоизолированной емкости холодная жидкость, а с помощью вентилятора продувается влажный воздух. Находящийся в воздухе водяной пар конденсируется и оседает на теплообменнике-конденсаторе и затем стекает в водосборник, а неосевшие капли улавливаются каплеуловителем.

Недостатками данной установки являются низкая эффективность, обусловленная низким коэффициентом преобразования солнечной энергии, и малая производительность.

Низкий коэффициент преобразования солнечной энергии обусловлен тем, что КПД преобразования солнечной энергии с помощью полупроводниковых элементов в настоящее время не превышает 25%, а низкая производительность установки обусловлена малым временем ее работы, так как она работает только в темное время суток, когда влажность воздуха близка к 100%.

Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования солнечной энергии и повышение производительности установки.

Техническим результатом является высокая эффективность преобразования солнечной энергии и высокая производительность установки.

Технический результат достигается тем, что в установку для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащую водосборник, холодильный агрегат, соединенный через вентиль и гидронасос с термоизолированной емкостью и теплообменником-конденсатором, расположенным в воздуховоде, в котором также находятся каплеуловитель и вентилятор, вводятся гелиостат с системой управления, выполненный из концентрирующих элементов, каждый из которых состоит из линзы с большим фокусным расстоянием F и линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптоволоконного кабеля, кроме того, в установку вводятся емкость с водой и соединенный с ней лоток-испаритель с регулятором уровня воды, расположенный перед теплообменником, при этом в установке холодильный агрегат выполнен в виде адсорбционного холодильника, теплообменник-испаритель которого помещен в охлаждающую емкость, соединенную через введенные вентили и гидронасос с теплообменником-конденсатором, а в концентрирующих элементах линза с фокусом f находится на расстоянии F+f от линзы с фокусом F, выходное отверстие конического фоклина находится у линзы с фокусом f, а к его выходному отверстию присоединен оптоволоконный кабель, диаметр которого равен диаметру выходного отверстия конического фоклина, при этом оптоволоконные кабели всех концентрирующих элементов гелиостата соединены в два пучка, один из которых вводится в адсорбционный холодильник, а другой подводится снизу к лотку-испарителю.

Введение в установку гелиостата с концентрирующими элементами позволяет существенно повысить эффективность преобразования солнечной энергии, поскольку коэффициент преобразования солнечной энергии в тепловую выше, чем преобразование ее в электричество, кроме того, введение оптоволоконных кабелей позволяет подводить концентрированное солнечное излучение в любое заданное место.

Введение лотка-испарителя, расположенного перед теплообменником-конденсатором, соединенного с емкостью с водой, позволяет повысить влажность воздуха в светлое время суток за счет испарения воды из лотка-испарителя, при этом вода может быть любого качества, в том числе соленая.

Изобретение поясняется схемами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2. Как показано на фиг. 1 установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха содержит гелиостат 1 с системой управления, адсорбционный холодильник 2, теплообменник-испаритель которого помещен в охлаждающую емкость 3, соединенную через вентиль 4 и гидронасос 5 с термоизолированной емкостью 6 и теплообменником-конденсатором 7, расположенном в воздуховоде 8, в котором также находятся каплеуловитель 9 и вентилятор 10. Теплообменник-конденсатор 7 через вентили 11 и 12 и через гидронасос 13 соединен с охлаждающей емкостью 3. Установка содержит емкость с водой 14 и соединенный с ней лоток-испаритель 15, расположенный перед теплообменником-конденсатором 7 и содержащий регулятор уровня воды 16. Под воздуховодом 8 расположен водосборник 17.

На фиг. 2 показана схема устройства концентрирующих элементов гелиостата 1. Концентрирующий элемент содержит линзу 18 с большим фокусным расстоянием F, линзу 19 с малым фокусным расстоянием f, конический фоклин полного внутреннего отражения 20 и оптоволоконный кабель 21. Линза 19 находится на расстоянии F+f от линзы 18, что позволяет получить концентрированный параллельный пучек солнечного излучения. Линза 19 может быть выполнена в виде линз Френеля с фокусным расстоянием F порядка 50 см. У линзы 19 расположено входное отверстие конического фоклина 20, выполненного в виде усеченного стеклянного конуса. Основание усеченного конуса, являющееся входным отверстием конического фоклина 20, превышает диаметр линзы 19 примерно в 3 раза, что позволяет уменьшить требования к точности наведения гелиостата 1 на солнце. Параллельный пучок концентрированного солнечного излучения, выходящий из линзы 19, попадает в конический фоклин 20 и в результате полного внутреннего отражения выходит из конического фоклина 20 и попадает в оптоволоконный кабель 21, присоединенный к выходному отверстию конического фоклина 20. Диаметр оптоволоконного кабеля 21 равен диаметру выходного отверстия конического фоклина 20.

Выходные концы оптоволоконных кабелей 21 концентрирующих элементов соединены в 2 пучка, один из которых 1п, как это видно на фиг. 1, входит в адсорбционный холодильник, а другой пучек 2п подводится снизу к лотку-испарителю 15.

Установка работает следующим образом. В исходном положении вентиль 4 соединяет охладительную емкость 3 с термоизолированной емкостью 6, а вентили 11 и 12 соединяют охлаждающую емкость 3 с теплообменником-конденсатором 7. При восходе солнца с помощью системы управления гелиостат устанавливается таким образом, чтобы нормаль к плоскости гелиостата была всегда направлена на солнце. Солнечное излучение, пройдя через линзы 18 и 19 концентрирующих элементов, преобразуется в параллельный поток концентрированного солнечного излучения, который с помощью конического фоклина 20 направляется в оптоволоконные кабели 21, соединенные в пучки 1п и 2п. Через пучек 1п концентрированное солнечное излучение поступает в адсорбционный холодильник, обеспечивая его работу по производству холода. Теплообменник-испаритель холодильника 2, помещенный в охлаждающую емкость 3, начинает охлаждать находящуюся в ней жидкость, которая с помощью гидронасоса 5 закачивается в термоизолированную емкость 6, а с помощью гидронасоса 13 прокачивается через теплообменник-конденсатор 7. Через пучек оптоволоконных кабелей 2п концентрированное солнечное излучение подводится снизу к лотку-испаритею 16, в результате находящаяся в нем вода, поступающая в него из емкости с водой 14, начинает нагреваться, а затем испаряться. Уровень воды в лотке-испарителе поддерживается постоянным с помощью регулятора уровня 15. С помощью пара, поступающего из лотка-испарителя 15, повышается влажность атмосферного воздуха, когда она меньше 100%, в результате установка может работать с большой эффективностью и в светлое время суток. Атмосферный воздух с помощью вентилятора 10 прокачивается через теплообменник-конденсатор 7, где содержащийся в нем пар конденсируется на развитой поверхности теплообменника-конденсатора 7, а находящиеся в нем капли улавливаются каплеуловителем 9, при этом сконденсированная вода стекает в водосборник 17.

После захода солнца вентиль 4 устанавливается так, что холодная жидкость из термоизолированной емкости 6 с помощь гидронасоса 5 поступает в теплообменник- конденсатор 7. При большой влажности атмосферного воздуха установка эффективно работает без дополнительного увлажнения.

Был построен макет установки для получения пресной воды из атмосферного воздуха. Проведенные эксперименты показали работоспособность и эффективность предложенной конструкции.

1. Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая водосборник, холодильный агрегат, соединенный через вентиль и гидронасос с термоизолированной емкостью и с теплообменником-конденсатором, расположенным в воздуховоде, в котором также находятся каплеуловитель и вентилятор, отличающаяся тем, что в установку вводится гелиостат с системой управления, выполненный из концентрирующих элементов, каждый из которых состоит из линзы с большим фокусным расстоянием F и линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптоволоконного кабеля, а также вводятся емкость с водой и соединенный с ней лоток-испаритель с регулятором уровня воды, расположенный перед теплообменником-конденсатором.

2. Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха по п. 1, отличающаяся тем, что холодильный агрегат выполнен в виде адсорбционного холодильника, у которого теплообменик-испаритель помещен в охлаждающую емкость, соединенную через введенные вентили и гидронасос с теплообменником-конденсатором.

3. Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха по п. 1, отличающаяся тем, что в концентрирующих элементах линза с фокусом f находится на расстоянии F+f от линзы с фокусом F, входное отверстие конического фоклина находится у линзы с фокусом f, а к его выходному отверстию присоединен оптоволоконный кабель, диаметр которого равен диаметру выходного отверстия конического фоклина, при этом оптоволоконные кабели концентрирующих элеменов гелиостата соединены в два пучка, один из которых вводится в адсорбционный холодильник, а другой подводится снизу к лотку-испарителю.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Бак содержит одностенный резервуар цистерны, оборудованный водоразборным устройством.

Изобретение относится к водоснабжению. Станция водоснабжения комплектуется блоками-модулями, включающими передвижную водозаборную станцию (1), оборудованную для забора воды из источников водоснабжения (3), водоочистную станцию (4), укомплектованную оборудованием для очистки воды, резервуары чистой воды (5), насосную станцию (6), оснащенную насосами для подачи воды потребителям, трубопроводную станцию (9) с разборными трубопроводами (10), включающими системы труб и арматуру для подачи воды от водоисточника (3) на очистные сооружения и от насосной станции (6) к потребителям (11), станцию электропитания (7), включающую автономный источник электропитания и сетевое оборудование, станцию со вспомогательно-бытовым оборудованием (12), а также землеройными средствами (13) для подготовки площадок для размещения применяемого оборудования и устройств.

Изобретение относится к водоснабжению из подземных источников и касается, в частности, сооружений для забора подземных родниковых вод, используемых в питьевых целях, и регенерации фильтрующего элемента из системы забора воды.

Изобретение относится к водоснабжению из подземных источников и касается сооружений для забора подземных родниковых вод, а также выходящих на поверхность подземных вод в зонах их разгрузок, используемых в плановых целях.

Изобретение относится к системам промышленного водоснабжения системы поддержания пластового давления (ППД). Система промысловой подготовки воды содержит насосную станцию с приводным электродвигателем (1), центробежным (2) и струйным (3) насосами, всасывающий (6) и напорный (7) коллекторы с задвижками, трубы, обратный клапан (8).

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано в качестве резервной системы водоснабжения из поверхностных или подземных источников. Мобильная модульная станция состоит из отдельных блоков-модулей и комплектуется транспортабельными передвижными установками, включающими водозаборную установку (1), буровую установку (3), водоочистную установку (4), резервуар чистой воды (5), насосную установку (6) для подачи воды потребителям, установку электропитания (7), трубопроводную установку с разборными трубопроводами, включающими систему труб и арматуру (9) для подачи воды от водозаборной установки (1) или буровой установки (3), размещенных на источнике водоснабжения (2), на водоочистную установку (4), и систему труб и арматуру (10) для подачи воды от насосной станции (6) к потребителям (11), а также установку со вспомогательным оборудованием.

Изобретение относится к водоснабжению, в частности, из подземных источников. .

Изобретение относится к водоснабжению из подземных источников. .

Изобретение относится к средствам сооружения водозаборов, в частности, из подземных источников в сельской местности, дачных участках, фермерских хозяйствах и частных подворьях.

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к водозаборным устройствам из источников с большим диапазоном колебаний уровня. .
Наверх