Солнечный опреснитель

Изобретение относится к дистилляции морских, загрязненных или минерализованных вод посредством солнечной энергии. Солнечный опреснитель содержит заполненную жидкостью емкость 1 с оптически прозрачной крышкой 2, теплоприемник 3, выполненный в виде полого металлического стержня, погруженного в жидкость и оснащенного поглощающей излучение головкой 4, расположенной в зоне фокуса линзы 5. В углубление дна емкости 1 введен соляной пруд 6. В стержне выполнены нижняя опора 7 и боковые отверстия. Одно боковое отверстие 8 расположено в воздушной зоне между крышкой и уровнем 9 жидкости. Второе боковое отверстие 10 размещено вне емкости 1 и соединено с паропроводом 11 на конденсацию. Третье боковое отверстие 13 расположено в поверхностном слое жидкости и закрывается дополнительно введенным подвижным штоком 14. Линзы 5 на головке стержня выполнены в виде фоклинов. Между головкой 4 и нижней опорой 7 стержня дополнительно введена тепловая труба 15. В головке 4 стержня выполнена полость, заполненная теплоаккумулирующим материалом 17. Изобретение позволяет повысить производительность опреснителя. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам бассейнового типа для дистилляции морских, загрязненных или минерализованных вод посредством использования солнечной энергии.

Известны простые по конструкции солнечные опреснители: Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М., 1991, с. 119, рис. 63 [1]; Кульский П.П. Технология очистки природных вод. К. 1986, с. 268, рис. 19.8 [2]; Джубалиева П.А., Абдуллина Н.Д. Солнечный опреснитель. Авторское свидетельство СССР №1248961. МПК C02F 1/14 [3].

Данные опреснители имеют общие признаки: бассейн с минерализованной водой, стеклянную крышу над бассейном, приемный желоб для конденсата и отводящую конденсат трубку.

Однако подобные установки имеют низкую производительность и могут использоваться только в районах с жарким климатом.

Известен «Солнечный опреснитель парникового типа» авторов Воронцова М.Ю. и др. по патенту РФ №2437840, МПК C02F 1/14, содержащий корпус в виде теплоизолированной емкости с морской водой, изготовленный в форме бассейна, светопроницаемую крышу с каналами прямоугольной формы, заполненными осушенным воздухом и заглушеннымми по концам, а на дне емкости имеется светопоглощающее покрытие из полимерного материала, помещенное в водонепроницаемую оболочку [4].

Недостатком данного устройства является его низкая производительность по выработке дистиллированной воды, так как требуется интенсивное солнечное излучение для прогрева массы воды до стадии ее парообразования, поэтому данный опреснитель может эффективно работать только в южных широтах.

Известен солнечный нагреватель для получения пара [5] по патенту США №3985118, кл. 126-127, 1976 г., содержащий заполненную жидкостью емкость с оптически прозрачной крышкой и приемник, выполненный в виде, по меньшей мере, одного погруженного в жидкость металлического стержня с поглощающей излучение головкой, расположенной в фокусе линзы. Тепловая энергия от солнечного облучения в данном устройстве передается жидкости от металлического стержня.

Недостатком этого солнечного нагревателя является его низкая производительность, поскольку прогревание жидкости происходит только на поверхности ее контакта со стержнем. Повысить производительность нагревателя было бы возможным, если обеспечивать перемешивание (турболизацию) жидкости.

Развитием патента США является «Солнечный нагреватель для получения пара В.Е. Тройнина», по авторскому свидетельству СССР №853310, МПК F24J 3/02, выбранный в качестве прототипа [6].

Солнечный нагреватель содержит заполненную жидкостью емкость с оптически прозрачной крышкой и теплоприемник, выполненный в виде, по меньшей мере, одного погруженного в жидкость полого металлического стержня с поглощающей головкой, расположенной в фокусе линзы, установленной на внутренней стороне наклонной крышки. Стержень снабжен дополнительными перфорированными трубками, расположенными в испаряемой жидкости.

При попадании сконцентрированного солнечного излучения на головку стержня последний прогревается и тепловая энергия передается перфорированным трубкам, в которых происходит испарение жидкости и выход пузырьков пара, что приводит к турболизации процесса кипения жидкости.

Недостатки данного опреснителя следующие:

- при слабом прогреве жидкости пузырьки пара при выходе из перфорированных трубок сразу конденсируются, не выходя на поверхность;

- происходит запотевание внутренней стороны прозрачной крышки при парообразовании, что резко снижает интенсивность солнечного излучения, проникающего вовнутрь емкости на поверхность жидкости;

- расположение линзы на внутренней поверхности односкатной прозрачной крышки требует непрерывного отслеживания положения солнца путем периодического поворачивания всей конструкции опреснителя.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание солнечного опреснителя бассейнового типа с более высокой производительностью.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- увеличена производительность опреснителя за счет введения соляного пруда, размещенного в углублении дна емкости, что позволяет аккумулировать тепловую энергию и обеспечить более длительный период работы опреснителя;

- увеличена производительность опреснителя за счет непосредственного испарения поверхностного слоя жидкости внутри полого стержня, вывод пара из него и также из воздушной зоны между крышкой и поверхностью жидкости через паропровод на конденсацию;

- увеличена производительность за счет установки линз (линзы), типа фоклинов, непосредственно на головке стержня;

- увеличена производительность за счет введения тепловой трубы между головкой и нижней опорой стержня;

- увеличена производительность за счет усиления теплоаккумулирующих свойств головки стержня путем размещения на ней теплоаккумулирующего материала.

Технический результат достигается за счет того, что в солнечный опреснитель, содержащий заполненную жидкостью емкость с прозрачной крышкой, теплоприемник, выполненный в виде полого металлического стержня, погруженного в жидкость и оснащенного поглощающей излучение головкой, расположенной в зоне фокуса линзы, дополнительно введены соляной пруд, расположенный в углублении дна емкости, в стержне выполнены нижняя опора, размещенная в соляном пруду, и боковые отверстия, одно из которых расположено в воздушной зоне между крышкой и уровнем жидкости, второе размещено вне емкости и соединено с паропроводом на конденсацию, третье отверстие расположено в поверхностном слое жидкости и в зоне закрывающего его дополнительно введенным подвижным штоком, причем линзы, выполненные в виде фоклинов, располагаются непосредственно на головке стержня вне емкости, для усиления теплопередачи между головкой и нижней опорой стержня установлена тепловая труба, а в головке стержня выполнена полость, заполненная теплоаккумулирующим материалом.

На чертеже изображен предлагаемый «Солнечный опреснитель».

В опреснитель, содержащий заполненную жидкостью термостатированную емкость 1 с оптически прозрачной крышкой 2, теплоприемник 3 в виде полого стержня, имеющего поглощающее излучение головку 4, расположенную в зоне фокуса линзы 5 с формой зеркальной поверхности, например фоклин. В углубление дна емкости введен соляной пруд 6, а в стержне выполнены нижняя опора 7 и боковые отверстия. Одно отверстие 8 расположено в зоне между крышкой и уровнем 9 жидкости, другое отверстие 10 размещено вне емкости и соединено с паропроводом 11 на конденсацию, подключенном к накопительной емкости 12 для опреснения воды, и третье отверстие 13 расположено в поверхностном слое слабоминерализованной жидкости. Последнее отверстие может быть выполнено, например, конусным и запираться конусным наконечником подвижного штока 14. Тепловая труба 15 устанавливается между головкой и нижней опорой стержня, а ввод в емкость жидкости для опреснения осуществляется через патрубок 16.

Головка стержня теплоприемника выполнена чашеобразной и в ней размещен теплоаккумулирующий материал 17. Для уменьшения тепловых потерь стержень и головка теплоприемника, расположенные за прозрачной крышкой опреснителя, имеют теплоизоляцию 18.

Предлагаемый «Солнечный опреснитель» работает следующим образом.

В соляном пруду 6 создают насыщенный раствор поваренной соли или смесь солей 95% хлорида магния и 5% хлорида кальция. Дно пруда покрывают темным нерастворимым материалом для лучшего поглощения солнечных лучей. Из теории соляных прудов [7] известно, что соляной пруд является солнечным коллектором - тепловой ловушкой, так как энергия солнечного излучения почти полностью задерживается в нижнем слое пруда, причем верхний слой воды является слабоминерализованным: «Соляной пруд. Солнечный коллектор и тепловой аккумулятор одновременно»[электронный ресурс]: http://energo.kchgov.ru/solar.energy/390/.

В работе: «Солнечный пруд - базовый элемент индивидуальных солнечных установок. Использование солнечной энергии [электронный ресурс] http://vetrodvig/ru/solnechnii-prud-bazovyii-ehlement-ind… [8] и в других подобных указывается, что в зависимости от географической широты получены температуры на дне соляного пруда до 150 градусов Цельсия. Для устойчивого расслоения воды по концентрации соляного раствора подобные пруды выполняются глубиной не менее трех метров.

В процессе работы опреснителя регулируется положение подвижного штока 14, конус которого входит в отверстие 13 теплоприемника 3. Жидкость, поступающая в отверстие 13 и далее вовнутрь полого теплоприемника, вскипает на наиболее горячей его части - нижней опоре 7, прогретой до температуры дна соляного пруда 6. Пары жидкости, перемещаясь вверх в полости теплоприемника, выходят через отверстие 10 и паропровод 11 на конденсацию в накопительную емкость 12 опресненной жидкости. Одновременно по этому же каналу поступают пары с уровня 9 поверхности жидкости через боковое отверстие 8.

Линза 5, например фоклин, выполняет функцию зеркально концентрирующей системы - локализацию солнечного излучения в малом объеме. В опреснителе могут использоваться как одно-, так и многозеркальные системы. Предпочтение отдано фоклину, так как эта зеркальная поверхность малочувствительна к угловой дефокусировке и может работать в течение нескольких часов без слежения за видимым движением солнца, при этом степень концентрации фоклина находится в пределах 120…180 единиц. Это упрощает обслуживание опреснителя.

Теплоаккумулирующий материал 17, размещенный в полости головки 4 стержня, позволяет аккумулировать высокотемпературную тепловую энергию, сконцентрированную в фокусе линзы 5, и уменьшить потери тепла на рассеивание. В зависимости от рабочих температур в качестве теплоаккумулирующего материала могут быть применены вещества, имеющие высокие значения теплоемкости (КДж/кг*К), например глауберова соль, графит, кристаллогидриты и т.д.

Для уменьшения теплопередачи между головкой 4 и нижней опорой 7 теплоприемника 3 устанавливается тепловая труба 15. Пополнение емкости жидкостью осуществляется через патрубок 16.

Предлагаемый «Солнечный опреснитель» является достаточно простым в конструктивном исполнении и имеет большую производительность при малых затратах на эксплуатацию, что позволяет надеяться на его успешную промышленную реализацию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М., 1991, с. 119, рис. 63. «Солнечный опреснитель бассейнового типа».

2. Кульский П.П. Технология очистки природных вод. К., Вища школа. Головное из-во 1986, с. 268, рис. 19.8. «Схема солнечного опреснителя типа «горячий ящик».

3. Джубалиева П.А., Абдуллина Н.Д. Солнечный опреснитель. Авторское свидетельство СССР №1248961. МПК C02F 1/14 (аналог).

4. Воронцов М.Ю., Писарев А.Ф. и др. Солнечный опреснитель парникового типа. Патент РФ №2437840. МПК C02F 1/14 (аналог).

5. Патент США №3985118, кл. 126-127, 1976 (аналог).

6. Тройнин В.Е. Солнечный нагреватель для получения пара В.Е. Тройнина. Авторское свидетельство СССР №853310. МПК F24J 3/02 (прототип).

7. Соляной пруд. Солнечный коллектор и тепловой аккумулятор одновременно [электронный ресурс] http://energo.kchgov.ru/solar.energy/390/.

8. Солнечный пруд - базовый элемент индивидуальных солнечных установок: использование солнечной энергии [электронный ресурс] http://vetrodvig.ru/solnechnii-solyanoii-prud-bazovyii-ehlement-ind.

9. Махлин З.Б. Солнечная установка для очистки и опреснения воды. Патент РФ №2451641. МПК C02F 1/14 (аналог).

10. Патент США №3159554 А, 1964 (аналог).

11. Патент США №3870605 А, 1975 (аналог).

12. Патент США №4135985 А, 1965 (аналог).

13. Патент Японии №60220182 А, 1985 (аналог).

14. Патент ГДР №235717, МПК F24J 2/42 (аналог).

Солнечный опреснитель, содержащий заполненную жидкостью емкость с оптически прозрачной крышкой, теплоприемник, выполненный в виде полого металлического стержня, погруженного в жидкость и оснащенного поглощающей излучение головкой, расположенной в зоне фокуса линзы, отличающийся тем, что в углубление дна емкости введен соляной пруд, в стержне выполнены нижняя опора и боковые отверстия, одно из которых расположено в воздушной зоне между крышкой и уровнем жидкости, второе размещено вне емкости и соединено с паропроводом на конденсацию, третье отверстие расположено в поверхностном слое жидкости и закрывается дополнительно введенным подвижным штоком, линзы на головке стержня выполнены в виде фоклинов, а между головкой и нижней опорой стержня дополнительно введена тепловая труба, причем в головке стержня выполнена полость, заполненная теплоаккумулирующим материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в нефтехимической промышленности для обезвреживания сточных вод производства акриловой кислоты, содержащих медь. Способ включает обработку сточных вод сернисто-щелочным стоком с добавлением коагулянта и последующее отделение образующегося осадка.

Изобретение относится к устройствам для удаления растворенных газов из жидкости и может быть использовано в энергетике для деаэрации воды. Предложено два варианта устройства, которое в первом варианте включает пленочную колонну с верхней и нижней тепломассообменными секциями, струйный эжектор, сепаратор и насосы.

Изобретение может быть использовано в цветной металлургии, золотодобывающей промышленности, гальваническом производстве. Способ регенерации свободного цианида из технологических растворов, содержащих цианиды и тяжелые металлы, включает реагентную обработку растворов в кислой среде сульфид-ионом, или гидросульфид-ионом, или минеральной кислотой.

Изобретение может быть использовано в горнодобывающей отрасли, золотодобывающей промышленности и на предприятиях цветной металлургии для регенерации свободного цианида из вод и пульп, содержащих тиоцианаты, а также для их очистки от этих соединений.
Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для очистки природных вод на фильтрах с зернистой загрузкой для хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, а также для очистки сточных вод.
Изобретение относится к способам и системам для обработки пластовой воды, связанной с бурением, перекачкой и добычей газа и нефти, или других промышленных водных текучих сред.
Изобретение относится к очистке производственно-дождевых сточных вод. Установка очистки сточных вод содержит накопительную емкость 1 с вводом сточных вод и средством аэрации потока сточных вод, соединенную с блоком 2 разделения стоков, и перекачивающие насосы 3, 4, 5.
Изобретение относится к конструкции аппарата получения бидистиллированной воды двойной перегонки в присутствии реагентов, используемой в медицинской, фармацевтической, биотехнической, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности. Способ получения красных железоокисных пигментов включает получение раствора нитрата железа (II) и первого содержащего оксид азота потока путем реакции железа с азотной кислотой.

Заявленная группа изобретений относится к области очистки производственных и бытовых загрязненных вод и предназначена для предотвращения образования запахов дурно пахнущих веществ (ДПВ) в системах транспортировки и очистки сточных вод, в том числе до очистных сооружений.

Изобретение может быть использовано для опреснения морских, минерализованных и загрязненных вод. Гелиодистиллятор содержит корпус с прозрачным покрытием 1 и дном 2, размещенный на плавающей платформе 3, конденсатор 8, зачерненные жгуты 5 из гидрофильного материала, прикрепленные внутри корпуса к подвесам 6 и проходящие наружу дна 2 корпуса до уровня воды через герметично закрепленные на дне трубки 7. Зачерненные жгуты 5 размещены в воздушной зоне корпуса внутри светопрозрачных цилиндров 11, имеющих закрытое верхнее и открытое нижнее дно. На сторонах плавающей платформы установлены светоконцентрирующие зеркальные поверхности 9. Внутри корпуса размещена паровая труба 10, верхний конец которой находится в верхней зоне корпуса, а нижний ее конец опущен в конденсатор 8. Изобретение позволяет упростить конструкцию гелиодистиллятора и увеличить его производительность. 1 ил.

Изобретение относится к области санитарно-технических устройств. Насадка содержит входные и выходные каналы, кран, на обоих концах которого имеются внутренние резьбы для прикручивания к водопроводному гусаку, имеющему на конце наружную резьбу, и вкручивания рассеивателя воды, или втулку-насадку для водопроводного гусака без наружной резьбы на его конце. Для порционного экономного расходования воды установлен шаровой кран с рассеивателем воды в виде душа, а для оздоровления/намагничивания воды в его верхней части над резиновой прокладкой размещен магнитный диск с отверстием для нормального прохождения воды. Наличие резервной закручивающейся трубки к насадке и втулки-насадки для присоединения к водопроводному гусаку без резьбы позволяют без демонтажа съемной насадки присоединить к ним водопроводный шланг с целью использования воды в хозяйственно-бытовых или иных целях. Обеспечивается снижение потерь и оздоровление воды. 3 ил.

Способ относится к области водоподготовки и может использоваться для кондиционирования воды и водных растворов с применением широкополосных гидроакустических источников колебаний. Рабочую емкость 1 заполняют водой или водным раствором и подвергают воздействию акустического поля, обеспечивающего кавитацию при пороговом значении звукового давления с попеременной подачей воздуха в резонаторные камеры 3 излучателя для диспергирования. Образуются пузырьки воздуха с характерным размером 200-300 мкм, при этом струя из выходного сопла 5 излучателя меняет вектор своего направления с периодичностью 0,3-0,4 с, отклоняясь от вертикальной оси выходного сопла 5 на 30°. Способ обеспечивает интенсификацию и упрощение кондиционирования воды и водных растворов. 1 ил.

Изобретение относится к двум вариантам способа получения метана. Один из вариантов включает в себя приведение в контакт водной текучей среды, содержащей по меньшей мере одно нежелательное составляющее, с гетерогенным катализатором при давлении от приблизительно 20 атм до приблизительно 240 атм и температуре от 150°C до приблизительно 373°C для гидролиза по меньшей мере одного нежелательного составляющего в текучей среде и генерирования количества метана, причем гетерогенный катализатор содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из рутения, никеля, кобальта, железа и их сочетаний, и твердую подложку, выбранную из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния и карбида. Предлагаемое изобретение позволяет удалять из обрабатываемых вод кинетические ингибиторы гидратов и гидролизованный полиакриламид. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр., 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству управления подачей воды в водоочистительной установке и может быть использовано в водоочистке для получения воды с различными свойствами. Способ управления подачей воды включает следующие этапы: определяют, размещена ли какая-либо емкость в зоне сбора воды в водоочистительной установке 101; есть ли содержимое в емкости 102; получают информацию о распознавании емкости и определяют информацию о категории емкости 103а на основании информации о распознавании; определяют информацию о типе подачи воды 104а, соответствующем емкости, в качестве информации об эталонном типе подачи воды на основе информации о категории емкости; получают информацию о содержимом емкости и определяют информацию о категории содержимого; определяют информацию о типе подачи воды 104b, соответствующем содержимому, в качестве информации об эталонном типе подачи воды на основе информации о категории содержимого; определяют информацию о соответствующей линии подачи воды 105 в соответствии с информацией об эталонном типе подачи воды; в соответствии с информацией о линии подачи воды управляют водоочистительной установкой для подачи воды по соответствующей линии подачи воды 106. Устройство управления подачей воды в водоочистительной установке содержит первый и второй блоки оценки, первый и второй блоки сбора данных, первый и второй блоки распознавания, первый, второй и третий блоки определения, а также блок управления, выполненный с возможностью управления водоочистительной установкой для подачи воды по соответствующей линии подачи воды на основе информации о линии подачи воды. Кроме того, устройство управления подачей воды может содержать процессор и запоминающее устройство. Изобретение позволяет повысить эффективность использования водоочистительной установки. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 15 ил.
Изобретение относится к области разделения эмульсий фильтрацией, в частности к области очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и органических веществ, и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в системах очистки сточных вод. Аппарат для разделения эмульсий содержит корпус с фильтрующей загрузкой. В качестве фильтрующей загрузки используют открытопористые гранулы. Открытые поры гранул обладают капиллярным эффектом по отношению к дисперсионной среде. Часть поверхности гранул выполнена несмачиваемой для дисперсной фазы. Несмачиваемость поверхности гранул дисперсной фазой обеспечивается путем предварительной пропитки поверхности дисперсионной средой. В ходе фильтрации в пирамидоподобных полостях между гранулами скорость потока резко снижается и дисперсная фаза начинает оседать на выступах поверхности гранул, постепенно заполняя эти полости полностью. При обратной промывке гранулы смещаются, пространственная структура полостей разрушается, а дисперсная фаза, накопленная в пирамидоподобных полостях и на поверхности гранул, уносится промывочной жидкостью. Технический результат: повышение эффективности работы аппарата, его эксплуатационных характеристик. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам для обессоливания морской воды (опреснительным установкам). Предлагаемая опреснительная установка имеет по меньшей мере две емкости, которые заполняют паром. Термосжатие пара в этих паровых емкостях производится с помощью электронагревателей. Сжатый пар направляют в испарительную установку периодически из первой и второй паровых емкостей. Отвод оставшегося пара из емкостей производят в трубопроводе подачи пара низкого давления, используя теплоту этого пара для нагрева морской воды. Управляющей системой с помощью запорных органов регулируют подачу, вывод и отвод пара из паровых емкостей. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик опреснительной установки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к дистилляции морских, загрязненных или минерализованных вод посредством солнечной энергии. Солнечный опреснитель содержит заполненную жидкостью емкость 1 с оптически прозрачной крышкой 2, теплоприемник 3, выполненный в виде полого металлического стержня, погруженного в жидкость и оснащенного поглощающей излучение головкой 4, расположенной в зоне фокуса линзы 5. В углубление дна емкости 1 введен соляной пруд 6. В стержне выполнены нижняя опора 7 и боковые отверстия. Одно боковое отверстие 8 расположено в воздушной зоне между крышкой и уровнем 9 жидкости. Второе боковое отверстие 10 размещено вне емкости 1 и соединено с паропроводом 11 на конденсацию. Третье боковое отверстие 13 расположено в поверхностном слое жидкости и закрывается дополнительно введенным подвижным штоком 14. Линзы 5 на головке стержня выполнены в виде фоклинов. Между головкой 4 и нижней опорой 7 стержня дополнительно введена тепловая труба 15. В головке 4 стержня выполнена полость, заполненная теплоаккумулирующим материалом 17. Изобретение позволяет повысить производительность опреснителя. 1 ил.

Наверх