ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2200281
СОЛНЕЧНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА
Имя изобретателя: Исаев Пайзулла Исаевич
Имя патентообладателя: Исаев Пайзулла Исаевич
Адрес для переписки: 367013, Республика Дагестан, г.Махачкала, ул.Ермошкина, 92, П.И.Исаеву
Дата начала действия патента: 2001.12.24
Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для
получения воды из воздуха в условиях безводных районов в любой точке планеты, например
пустынных, с использованием солнечной энергии. Установка выполнена непрерывного или
периодического действия, корпус установки выполнен в виде вертикальной или наклонной
теплоизолированной шахты, либо с четырьмя стенками, либо частично открытый с теневой
северной стороны, окно ввода воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в
нижней части шахты, испаритель холодильной машины выполнен преимущественно
многоступенчатым в виде змеевиковых труб, расположенных и на одном уровне и по высоте
шахты на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб
расположены выше или ниже выходных концов для обеспечения самотечного течения
хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета гофрированных поверхностей, плотно
соединенных с трубами и перпендикулярно расположенных к этим трубам и вдоль труб
вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете, солнечные
элементы выполнены в виде солнечных коллекторов, содержащих абсорбент или
теплоноситель для регенерации хладагента, при этом солнечные коллекторы могут быть
соединены с генератором, выполненным в виде котла для испарения хладагента, состоящего
из смеси двух жидкостей, подключенного в свою очередь к конденсатору и к змеевиковым
трубам испарителя, другой вход труб которого соединен с конденсатором, а их выход - с
генератором через теплообменник, при этом трубы конденсатора могут быть выполнены
плоскими и изогнутыми. Изобретение должно обеспечить наиболее экономичное из
известных путей получение воды из воздуха с использованием солнечной энергии.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для
получения воды из воздуха в условиях безводных районов в любой точке планеты, например,
пустынных, с использованием солнечной энергии.
Известна установка для осушки газа, содержащая магистраль осушаемого газа с
влагоотделителями, регенеративными теплообменниками и многокаскадным
термоэлектрическим холодильником, при этом осушка производится многоступенчатым
вымораживанием в результате взаимодействия с холодными ребрами теплообменника (SU 1180655
А, 23.09.1985).
Недостатком данной установки является невозможность использования ее в условиях
пустыни.
Известен способ производства воды из воздуха и устройство для его осуществления, в
котором сформированный по меньшей мере одним вентилятором поток влажного воздуха
охлаждают в первом теплообменнике промежуточным теплоносителем и в охлаждающем
элементе холодильной машины до температуры ниже точки росы с последующим отводом
сконденсированной воды, далее поток воздуха нагревают во втором теплообменнике
промежуточным теплоносителем и в элементе холодильной машины, предназначенном для
отвода тепла, при этом расходы промежуточного теплоносителя и влажного воздуха могут
регулироваться одновременно или последовательно в зависимости от климатических
параметров атмосферного воздуха, при охлаждении влажного воздуха ниже температуры
замерзания воды направление потока влажного воздуха периодически изменяют, направляя
его сначала в испаритель холодильной машины, предназначенный для отвода тепла, а затем
в конденсатор, при этом сконденсированную воду очищают, фильтруют и минерализуют (RU
2151973 С1, 27.06.2000).
Данная установка позволяет повысить производительность по выходу воды, но является
сложной и не применима в условиях малонаселенных пустынь с отсутствием электроэнергии.
Наиболее близкой к предложенной является гелиоустановка для cбopа питьевой воды из
воздуха, содержащая корпус в виде пирамиды, в нижней части которого установлен
резервуар для сбора и хранения воды, наружная поверхность корпуса выполнена в виде
фрамуг с приводом, образующих воздухозаборники, покрытые снаружи солнечными
элементами, внутри корпуса около воздухозаборников установлены фильтры, далее по
воздуху - ребристые испарители для получения воды из воздуха, по оси корпуса
установлена труба для вывода осушенного воздуха с вентилятором в верхней части (SU 1751608
А1, 30.07.1992).
Данное устройство является сложным в обслуживании и имеет в наличии электроприборы.
Технической задачей изобретения является получение воды из воздуха в условиях пустыни
и обезвоженных районов в простой по конструкции установке, без использования
электроприборов и минимальном техобслуживании, но с использованием солнечной энергии.
Указанная техническая задача решается тем, что в солнечной установке для получения
воды из воздуха, содержащей корпус с окнами ввода и вывода воздуха, солнечные элементы
на наружной поверхности корпуса и размещенный внутри него испаритель холодильной
машины с внутренней ребристой поверхностью, а в нижней части - сборник воды, согласно
изобретению, установка выполнена непрерывного или периодического действия, корпус
установки выполнен в виде вертикальной или наклонной теплоизолированной шахты либо с
четырьмя стенками, либо частично открытой с теневой северной стороны, окна ввода
воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в нижней части шахты, испаритель
холодильной машины выполнен преимущественно многоступенчатым в виде змеевиковых труб,
расположенных и на одном уровне и по высоте шахты на определенном расстоянии друг от
друга, при этом входные концы труб расположены или выше или ниже выходных концов для
обеспечения самотечного течения хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета
гофрированных поверхностей, плотно соединенных с трубами и перпендикулярно
расположенных к этим трубам и вдоль труб вертикально вниз и установленных на
расстоянии друг от друга в пакете, солнечные элементы выполнены в виде солнечных
коллекторов, содержащих абсорбент или теплоноситель для регенерации хладагента. В
установке солнечные коллекторы могут быть соединены с генератором, выполненным в виде
котла для испарения хладагента, состоящего из смеси двух жидкостей, подключенного в
свою очередь к конденсатору и к змеевиковым трубам испарителя, другой вход труб
которого соединен с конденсатором, а их выход - с генератором через теплообменник.
Также в установке трубы конденсатора могут быть выполнены плоскими и изогнутыми.
|
|
Фиг. 1 изображен общий вид солнечной установки; на фиг.2 - второй вариант выполнения
установки.
Фиг.3 - третий вариант выполнения установки.
|
|
|
|
|
Фиг. 4 - четвертый вариант
выполнения установки, на фиг.5 - вид спереди пятого варианта заполнения установки, на
фиг.6 - пятый вариант выполнения установки, вид сзади.
Солнечная установка для получения воды из воздуха содержит вертикальный или наклонный
корпус в виде теплоизолированной шахты 1 с окном в верхней части для ввода воздуха и
окном для вывода воздуха в нижней части, расположенный там же сборник воды, солнечные
коллекторы 5, содержащие абсорбент или жидкость для регенерации хладагента, и
размещенный внутри шахты 1 испаритель холодильной машины, выполненный
многоступенчатым в виде змеевиковых труб 4, расположенных на одном уровне и по высоте
корпуса на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб 4
расположены или выше или ниже выходных концов труб для обеспечения самотечного
течения хладагента, и оребрения в виде пакета гофрированных поверхностей 6, плотно
соединенных и расположенных перпендикулярно к трубам 4 вертикально вниз и
установленных на расстоянии друг от друга в пакете. Холодильная установка содержит
генератор 7 в виде котла.
|
СОЛНЕЧНАЯ УСТАНОВКА РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Теплоноситель солнечного коллектора, разогреваясь от инсоляции, конвективно
перемещается под генератор 7 и доводит до кипения раствор, составляющие которого при
смешивании выделяют холод. Пар наилегчайшей составляющей раствора превращается в
жидкость в конденсаторе 2 и течет в нижерасположенный теплообменник 3, а затем в трубы 4,
выполняющие роль охладителей - смесителей, для смешивания с тяжелой составляющей
раствора генератора 7, которая вливается в трубы теплообменника 3 со дна котла
генератора 7 и, охладившись, вливается в смесители - трубы 4. Разогретая смесь из
теплообменника 3 выливается в генератор 7. Направления этих течений в холодильнике
установки показаны стрелками. Охлажденный в теплообменнике 3 шахты 1 воздух тяжелеет,
отдает воду пластинам труб 4 и стремится вниз, увлекая за собой все новые порции воздуха.
Часть нисходящих потоков проходит через конденсатор 2, интенсифицируя его охлаждение и
тем самым ускоряя движение потока смеси, а следовательно, и увеличивая производство
холода.
В установке на фиг.2 тепло от солнечных коллекторов 5 превращается в холод одним из
известных способов в генераторе 7 холодильной машины. Жидкость (хладагент), охлажденная
в этих генераторе 7, заполняет трубы 4 и передает холод на оребренные поверхности 6
испарителей для охлаждения воздуха в шахте 1. По мере охлаждения воздух "тяжелеет"
и стремится вниз тем быстрее, чем ниже его температура, и в образовавшееся разрежение
за нисходящим потоком охлажденного воздуха устремляется свежая порция теплого
воздуха без использования вентилятора.
Стенки шахты 1 надежно теплоизолированы для исключения тормозящего влияния на
скорость нисходящего потока воздуха по шахте 1 вниз тем с большей скоростью, чем
быстрее он охлаждается.
По мере увеличения температуры хладагента в трубах 4 увеличиваются конвективные
потоки и забор холода из генератора 2. Для этого выходные концы труб 4 расположены ниже
входных концов, и чем выше эта разница, тем больше холодной жидкости потечет по трубам 4
самотеком. Прикрепленные к этим трубам поверхности 6 оребрения для увеличения
теплообмена могут иметь различные профили сечения для создания вихревых потоков,
увеличивающие контактирующее число молекул воздуха, а следовательно, и большее
количество молекул воды из него будет оседать на этих пластинах, так как их температура
всегда ниже температуры точки росы. Накопившаяся вода будет стекать вниз вместе с
охлажденным и осушенным воздухом.
Трубы 4 испарителей могут быть выполнены разделенными поверхностями 6 оребрения так,
чтобы расстояние между поверхностями оребрения испарителя не повлияло бы на скорость
падения охлажденного потока из-за повышения температуры молекул воздуха в зоне зазора
между поверхностями.
На фиг. 3-6 изображены другие варианты выполнения установки, работающие аналогичным
образом.
Установка может быть расположена и будет давать воду и охлажденный воздух в любых
зонах нашей планеты, так как не требует электроэнергии и будет работать надежно и долго,
поскольку не имеет движущихся (трущихся) частей. Количество добываемой из воздуха воды
будет зависеть от мощности установки (коллекторов, холодильника, сечения и высоты
корпуса). Все это при одновременном ее упрощении и удешевлении за счет снижения
разности температуры теплоносителя солнечных коллекторов и наружного воздуха.
При этом, возможно добиться высоких скоростей и объемов потока воздуха в шахтах не
только вертикальной их установкой, но и под углом к горизонту с учетом рельефа
местности или домостроений населенных пунктов, чтобы можно было создать искусственный
микроклимат на полях, в ущельях, улицах.
С целью обеспечения резкого увеличения площади поверхности конденсатора 2 и
количества воздуха, проходящего через него, и максимального образования конденсата в
течение всех суток, необходимо установить шахту 1 над центром теплоемкой
воздухопроницаемой со всех сторон пористой структурой и развитой поверхностью (как
составляющих, так и всей конструкции конденсатора).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Солнечная установка для получения воды из воздуха, содержащая корпус с окнами ввода и
вывода воздуха, солнечные элементы на наружной поверхности корпуса и размещенный
внутри него испаритель холодильной машины с внутренней ребристой поверхностью, а в
нижней части - сборник воды, отличающаяся тем, что установка выполнена непрерывного или
периодического действия, корпус установки выполнен в виде вертикальной или наклонной
теплоизолированной шахты, либо с четырьмя стенками, либо частично открытый с теневой
северной стороны, окно ввода воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в
нижней части шахты, испаритель холодильной машины выполнен преимущественно
многоступенчатым в виде змеевиковых труб, расположенных и на одном уровне и по высоте
шахты на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб
расположены выше или ниже выходных концов для обеспечения самотечного течения
хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета гофрированных поверхностей, плотно
соединенных с трубами и перпендикулярно расположенных к этим трубам и вдоль труб
вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете, солнечные
элементы выполнены в виде солнечных коллекторов, содержащих абсорбент или
теплоноситель для регенерации хладагента.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что солнечные коллекторы соединены с генератором,
выполненным в виде котла для испарения хладагента, состоящего из смеси двух жидкостей,
подключенного, в свою очередь, к конденсатору и к змеевиковым трубам испарителя, другой
вход труб которого соединен с конденсатором, а их выход - с генератором через
теплообменник.
3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что трубы конденсатора выполнены плоскими и
изогнутыми.
Версия для печати
Дата публикации 24.02.2007гг
вверх
|