SU735875A1 - Гелиоопреснитель - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике опреснения соленых вод, а более конкретно - к устройству складных малогабаритных индивидуальных дистилляторов, использующих энергию солнечной радиации и предназначенных для автономного попол- ⁵ нения аварийного запаса пресной воды в малонаселенных районах Земли.

Известен портативный малогабаритный гелиоопреснитепь, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной ¹⁰ полимерной пленки, служащей одновременно поверхностью конденсации, укрепленной на каркасе, состоящем из складных рамок, размещенный в корпусе испари— тельный элемент из черного гигроскопичного материала, трубы для подачи опресняемой воды, слива ее излишков и отвода дистиллята, емкость для опресняемой воды и сборник пресной воды. Рамка с пленкой образует, так называемый 'горячий ящик', в котором за счет парникового эффекта происходит нагрев, испарение опресняемой воды и конденсация ее паров.

Однако такие гелиоопреснители не получили широкого распространения как индивидуальные спасательные средства из-за значительного веса, некомпактности в собранном виде и необходимости систематической ориентации на солнце.

Указанные недостатки устранены в гелиоопреснителях с надувным каркасом из полимерной пленки МНо каркас из надувных наклонных ребер затеняет поверхность испарительного элемента, что уменьшает тепловой поток к поверхности испарения.

Из известных портативных гелиоопреснителей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на каркасе, состоящем из центральной стойки и боковых растяжек, и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испарительный эле мент из гигроскопического черного материала, трубы для подачи опресняемой воды и отвода дистиллята [21.

Однако в этом гелиоопреснителе поверхностью конденсации служит? только кони- 5 ческая верхняя часть пленки, а днище, как и весь внутренний объем аппарата, не принимает участия в работе, что снижает производительность устройства в целом.

Цель изобретения-повышение произво- ¹⁰ дительности гелиоопреснителя за счет предварительного подогрева опресняемой воды и увеличения поверхности конденсации.

Это достигается тем, что гелиоопрес— нитель, содержащий корпус, выполненный ¹⁵ в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испаритель-г ' ный элемент из гигроскопичного черно- ²⁰ го материала, трубы для подачи опресняемой воды и отвода дистиллята, снабжен змёеви ком из эластичного материала, подключенным к трубе для подачи опресняемой воды,, размещенным между;испарительным эле- / ментом и днищем, а днище снаружи снабжено слоем гигроскопичного материала.

Испарительный элемент гелиоопреснителя выполнен в виде соединенных основаниями двух конусов, нижний из которых внутри снабжен паронепроницаемой полимерной пленкой.

На чертеже изображен предложенный гелиоопреснитель, вертикальный разрез.

Гелиоопреснитель состоит из корпуса, выполненного в виде оболочки 1 из прозрачной для солнечной радиации, эластичной полимерной пленки, например, полиэтилентерефталатной, с покрытием из полит

А винилового спирта для улучшения ее смачиваемости. Оболочка 1 укреплена на надувном каркасе, выполненном в йида кольцевого элемента 2 и центральной стойки 3, и образует конические стенки и днище. В корпусе под оболочкой 1 разме щен испарительный элемент, выполненный в виде соединенных основаниями двух конусов 4 и 5 из черного гигроскопичного тонкого материала, натянутых с помощью эластичных растяжек на кольцевой элемент 2. и стойку 3. Угол наклона образующих конусов 4 и 5 определяется требо ваниями хорошего стекания излишков оп ресняемой воды по материалу испарительного элемента и наилучшей освещенности тонкой эластичной паронепроницаемой полимерной пленкой 6, например, лавсановой.

Материал испарительного элемента непрерывно и равномерно увлажняется опресняемой водой через распределительное кольцо 7 из емкости 8. . Между конусом 5 испарительного элемента и днишем размещен змеевиковый теплообменник 9 из эластичного материала, в котором происходит предварительный подогрев подающейся из емкости 8 по трубе 10 опресняемой воды за счет стекающих по трубе 11 нагретых неиспарившихся ее излишков. Днище оболочки 1 снаружи снабжено непрерывно увлажняемым из емкости 8 слоем 12 гигроскопичного ма- . териала для охлаждения за счет испарения.

. Гелиоопреснитель имеет также фиксаторы 13, трубу 14 для отвода дистиллята, стекающего на днище оболочки 1, трубу 15 для отвода дистиллята, стекающего по пленке 6, и сборник 16 пресной воды.

Гелиоопреснитель работает следующим образом.

Опресняемая вода из емкости 8 подается через теплообменник 9 и распределительное кольцо 7 на гигроскопичный материал верхнего конуса 4 испарительного элемента' (первая ступень йспарителя). Солнечная радиация проходит через конические стенки прозрачной оболочки 1 и поглощается черным увлажненным материалом конуса 4, превращаясь в тепловую энергию, πρΉ этом опресняемая вода нагревается и испаряется, а нагрётые ее излишки стекают по поверхности нижнего конуса 5, на которой происходат дополнительное выпаривание горячего рассола с последующим сливом его в теплообменник 9 и по трубе 11 наружу. В теплообменнике 9 происходит предварительный подогрев подаваемой к поверхности испарительного элемента из емкости 8 через трубу 10 опресняемой воды за счет тепла, .выделяемого ее горячими излишками.

Пар, испарившийся с верхней, обрашен?ной к солнцу, поверхности конуса 4 испарительного элемента, за счет конвекции и диффузии попадает на охлаждаемые наружным воздухом конические стенки оболочки 1 и конденсируется на ее внутренней поверхности в виде непрерывно стекающей пленки дистиллята, а пар, испарившийся с нижней, обращенной к конусу его поверхности прямыми солнечными лучами.

Внутренняя, обращенная к конусу 4, поверхность нижнего конуса 5 снабжена

5, поверхности конуса 4, за счет диффузии попадает на пленку 6 и конденсирует* ся на ней (ее температура ниже температуры конуса 4, так как она находится в теневой зоне). Выделяющаяся при этом 5 скрытая теплота фазового перехода передается влажному материалу нижнего конуса 5, при этом п ар со второй ступени испарителя диффузией переносится к днищу оболочки 1 и здесь кондансируется.Сю- Ю да же через отверстия в растяжках' конусов 4 и 5 за счет конвективных токов попадает паровоздушная смесь из верхнего (между конусом 4 и коническими стенками оболочки 1) пространства, и пар смеси конденсируется на днище оболочки 1. Тепло от днища отводится за счет испарения с его наружного увлажняемого слоя 12.

Образующийся в гелиоопреснителе дис- ²⁰ тиллят стекает по наклонным коническим стенкам оболочки 1 и конической поверхности паронепроницаемой пленки 6 и по трубам 14 и 15 сливается в сборник 16,

Нижний конус 5 второй ступени испа- ²⁵ рительного элемента служит также теплозащитным экраном, уменьшающим теплопотери излучением и теплопроводностью первой ступени испарителя - конуса 4 -. в сторону днища. Испарительное охлажде— ³⁰ ние днища с помощью слоя 12 приводит к понижению температуры поверхности конденсации, увеличивая тем самым’ производительность гелиоопреснителя.

Испытания показанли, что увеличение ³⁵ поверхности конденсации за счет конической непроницаемой пленки внутри нижнего конуса и днища оболочки 1, понижение температуры последней и предваритепь- ный подогрев опресняемой воды повышают ⁴⁰ в целом производительность предложенного гелиоопреснителя более, чем на 30 % по сравнению с прототи-*пом при одном и том же рабочем объеме и весе.

Claims (2)

1. (54) ГЕЛИООПРЕСНИТЕЛЬ Изобретение относитс  к технике опреснени  соленых вод, а более конкретно-к устройству складных малогабаритных индивидуальных дистилл торов, исполь зующих энергию солнечной радиации и предназначеннЬ|1Х дл  автономного пополнени  аварийного запаса пресной воды в малонаселенных районах Земли. Известен портативный малогабаритньп гелиоопреснитель, содержащий корпус, вы полненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, служащей одновременно поверхностью конденсации, укрепленной на каркасе, состо щем из складных рамок, размещенный в корпусе испарительный элемент из черного гигроскопичного материала, трубы дл  подачи опресн емой воды, слива ее излищков и отвода дистилл та, емкость дл  опресн емой воды и сборник пресной воды. Рамка с плен кой образует, так назьгоаемый гор чий  щик, в котором за счет парникового эффекта происхохит нагрев, испарение опресн емой воды и конденсаци  ее паров. Однако такие гелиоопреснители не получили широкого распространени  как индивидуальные спасательные средства иэ-за значительного веса, некомпактности в собранном виде и необходимости систематической ориентации на солнце. Указанные недостатки устранены в гелиропреснител х с надувным каркасом из полимерной пленки l. Но каркас из надувных наклонных ребер затен ет поверхность испарительного элемента, что уменьшает тепловой поток к поверхности испарени . Из известных портативных гелиоопреснителей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному 5шл етс  гелиоопреснитель, содержащий корпус, вьтолненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки , укрепленной на каркасе, состо щем из центральной стойки и боковых раст жек, и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испарительный эле- мент из гигроскопического черного мате риала, трубы дл  подачи опресн емой воды и отвода дистилл та 2J. Однако в этом гелиоопреснителе повер ностью конденсации служит: только коническа  верхн   часть пленки, а днище, как и весь внутренний объем аппарата, не принимает участи  в работе, что снижает производительность устройства в целом. Цель изобретени -повышение производительностйгелиоопрёснител  за счет предварительного подогрева опресн емой воды и увеличени  поверхности конденсации. Это достигаетс  тем, что гелиоопрес- китель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной полиме1 ной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испаритель ный элемент из гигроскопичного черно- го материала, трубы дл  подачи опресн ем вЪды и отвода дистилл та, снабжен змеев ком из эластичного материала, подключен к трубе дл  подачи опресн емой воды размещенным между;испарительным элементом и днищем, а днище снаружи сна жено слоем гигроскопичного материала. Испарительный элемент гелиоопреснител  выполнен в виде соединенных основани ми двух конусов, нижний из которых внутри снабжен паронепроницаемой полимерной пленкой. На чертеже изображен предложенный гелиоопреснитель, вертикальньй разрез. Гелиоопреснитель состоит из корпуса, выполненного в виде оболочки 1 из прозрачной дл  солнечной радиации, эластичной полимерной пленки, например, полиэтилен терефталатной, с покрытием из поли винилового спирта дл  улучшени  ее смачиваемости . Оболочка 1 укреплена на надувном каркасе, выполненном в биде кольцевого элемента 2 и центральной стойки 3, и образует конические стенки и днище, В корпусе под оболочкой 1 размещен испарительный элемент, выполненный в виде соединенных основани ми двух конусов 4 и 5 из черного гигроскопичного тонкого материала, натйнутых с помощью эластичных раст51жек на кольцевой элемент 2.и стойку 3. Угол наклона образующих конусов 4 и 5 определ етс  требовани ми хорошего стекани  излишков опресн емой воды по материалу испарительного элемента и наилучшей освещенности его поверхности пр мыми солнечными лучами Внутренн  , обращенна  к конусу 4, поверхность нимнего конуса 5 снабжена ТОНКОЙ эластичной паронепроницаемой полимерной пленкой 6, например, лавсаногвой . Материал испарительного элемента непрерьтно и равномерно увлажн етс  опресн емой водой через распределительное кольцо 7 из емкости 8.. Между конусом 5 испарительного элемента и днищем размещен змеевиковый теплообменник 9 из эластичного материала, в котором происходит предварительный подогрев подающейс  из емкости 8 по трубе 10 опресн емой воды за счет стекак щих по трубе 11 нагретых неиспарившихс  ее излишков. Днище оболочки 1 снару- жй снабжено непрерьюно увлажн емым из емкости 8 слоем 12 гигроскопичного ма- . териала дл  охлаждени  за счет испарени . . Гелиоопреснитель имеет также фиксаторы 13, трубу 14 дл  отвода дистилл - ( та, стекающего на днище оболочки 1, трубу 15 дл  отвода дистилл та, стекающего по пленке 6, и сборник 16 пресной воды. Гелиоопреснитель работает следующим образом. Опресн ема  вода из емкости 8 подаетс  через теплообменник 9 и распределительное кольцо 7 на гигроскопичный материал верхнего конуса 4 испарительного элемента (перва  ступень испарител ) . Солнечна  радиаци  проходит через конические стенки прозрачной оболочки 1 и поглощаетс  черным увлажненным материалом конуса 4, превраща сь в тепловую энергию, при этом опресн ема  вода нагреваетс  и испар етс , а на- грбтые ее излишки стекают по поверхности HiDKHero конуса 5, на которой происходит дополнительное вьтаривание гор чего рассола с последующим сливом его в теплообменник 9 и по трубе 11 наружу. В теплообменнике 9 происходит предварительный подогрев подаваемой к поверхности испарительного элемента из емкости 8 через трубу 10 опресн емой воды за счет тепла, .выдел емого ее гор чими излишками. Пар, .испарившийс  с верхней, обращенгной к солнцу, поверхности конуса 4 испарительного элемента, за счет конвекции и диффузии попадает на охлаждаемые наружным воздухом конические стенки оболочки I и конденсируетс  на ее внутренней поверхности в виде непрерывно стекающей пленки дистилл та, а пар, испарившийс  с нижней, обращенной к конусу 5, поверхности конуса 4, за счет тффуэин попадает на пленку б и конденсирует с  на ней (ее темпора7ура ниже температуры конуса 4, так как она находитс  в теневой зоне). Выдел юща с  при этом скрыта  теплота фазового перехода передаетс  влажному материалу нижнего кону са 5, при этом п-ар со второй ступени ис парител  .диффузией переноситс  к днищу оболочки I и здесь кондэнсируетс . же через отверсти  в раст жках конусов 4 и 5 за счет конвективных тоКОВ попадает паровоздушна  смесь из верхнего (между конусом 4 и коническими стенками оболочки 1) пространства, и пар смеси конденсируетс  на днише оболочки 1. Тепло от днища отводитс  за счет испарени  с его наружного увлажн е мого сло  12. Образующийс  в гелиоопреснителе дистилл т стекает по наклонным коническим стенкам оболочки 1 и коническрй поверхности паронепроницаемой пленки 6 и по трубам 14 и 15 сливаетс  в сборник 16 Нижний конус 5 второй ступени испарительного элемента служит также теплозащитным экраном, уменьщающим теплопотери излучением и теплопроводностью первой ступени испарител  - конуса 4 -. в -сторону днища. Испарительное охлаждэние днища с помощью сло  12 приводит к понижению температуры поверхности конденсации, увеличива  тем самым производительность гелиоопреснител . Испытани  показанли, что увеличение поверхности конденсации за счет коничео кой непроницаемой пленки внутри нижнего конуса и днища оболочки 1, понижение температуры последаей и предваритель- ный подогрев опресн емой воды повышают в целом производительность предпоженного гелиоопреснител  6twiee, чем на 30 % по сравнению с прототипом при одном и том же рабочем объеме и весе. Формула изобретени  1.Гелиоопреснитель, содержащий корпус , выполненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей конические стенки и даище, размещенный в корпусе испарительный элемент из гигро скопичного черного материала, трубы дл  подачи опресн емой воды и отвода дистилл та , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности за счет предварительного подогрева опресн емой воды и увеличени  поверхности конденсации, он снабжен змеевнковым теплообменником из эластичного материала , подключенным к трубе дл  подачи опресн емой воды, размещенным между испарительным элементом и днищем, а днище , снаружи снабжено слоем гигроскопического материала. 2.Гелиоопреснитель по п. 1, отличающийс  тем, что испарительный элемент выполнен в виде соединенных основани ми двух конусов, нижний из которых внутри снабжен паронепроницаемой полимерной пленкой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе i: Патент США № 3397117, кл. 202-234, 1968.
2. 2. Патент США № 2455835, кл. 202-234, 1948 (прототип).