RU2622441C1

RU2622441C1 - Stand-alone solar distiller-electric generator

Info

Publication number: RU2622441C1
Application number: RU2016114562A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2017-06-15

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: stand alone solar distiller-electric generator includes a rectangular housing, made of the material with high thermal conductivity. The housing roof 2 is covered with the photocells with the storage unit 4. Inside the housing there is the inclined evaporation tray 5, dividing the housing cavity into evaporative 7 and condensation chamber 8, communicating between each other at the housing ribs through the vertical slots. At the housing and tray 5end faces there is the intake manifold, connected to the submerged feed pump 12, the outlet horizontal slot. The housing bottom is connected to the condensate collecting tank 15, in which the condensate pump 16 is placed. The condensation chamber 8 is immersed in the pool 13. The tray 5 slope is directed towards the feedwater release. The inner surfaces of the end faces, rims and bottom of the condensation chamber 8 are made with the vertical and horizontal corrugated tubes. The thermoelectric transducers are inserted in the horizontal corrugated tubes grooves, in the array of which the thermo emission elements are placed, representing the pair wire pieces 21 and 22, made from different metals and soldered on the ends between each other under the angle 90°, forming the U-shaped rows. The outermost wire pieces of each U-shaped rows pair are interconnected by bridges. At the opposite end each pair of U-shaped rows is interconnected in series through the electric condensers. The first and the last of the condensers and photocells are connected to the output collectors, the storage unit, the feed and condensate pumps.

EFFECT: invention makes possible to increase the efficiency of the stand alone solar distiller-electric generator.

10 dwg

Description

Изобретение относится к технике опреснения морских и соленых (минерализованных) вод и может быть использовано для получения опресненной воды и попутной генерации электрической энергии.The invention relates to techniques for desalination of sea and salt (mineralized) waters and can be used to produce desalinated water and the associated generation of electrical energy.

Известен гелиодистиллятор, содержащий корпус с прозрачным покрытием, дефлектор, установленную в корпусе испарительную тарелку с бортиками (испаритель), снабженную питательным патрубком (распределителем) и покрытую снизу слоем гидротеплоизоляции, конденсатор (конденсационная камера), размещенный в нижней части корпуса под тарелкой, погруженный в воду бассейна [АС СССР №1554290, МПК C02F 1/14, 1993].Known heliodilator containing a housing with a transparent coating, a deflector, an evaporator plate with bumpers installed in the housing (evaporator), equipped with a feed pipe (distributor) and covered with a layer of thermal insulation, a condenser (condensation chamber) located in the lower part of the housing under the plate, immersed in pool water [USSR AS No. 1554290, IPC C02F 1/14, 1993].

Недостатками известного гелиодистиллятора являются невозможность использования его конструкции для масштабного получения опресненной воды, необходимость периодической очистки поверхности тарелки от солевых отложений и рассола, для чего процесс дистилляции необходимо часто прерывать, необходимость наличия постороннего энергетического источника для насоса откачки полученного дистиллята, что снижает его эффективность.The disadvantages of the known solar distillator are the impossibility of using its design for large-scale production of desalinated water, the need for periodic cleaning of the surface of the plate from salt deposits and brine, for which the distillation process must be often interrupted, the need for an external energy source for the pump for pumping the obtained distillate, which reduces its effectiveness.

Более близким к предлагаемому изобретению является автономный солнечный опреснитель, включающий прямоугольный корпус, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, крыша которого покрыта сверху фотоэлементами, соединенными с накопительным блоком, внутри корпуса размещен наклонный испарительный лоток с бортиками, днище которого снизу покрыто слоем гидротеплоизоляции, делящий полость корпуса на испарительную и конденсационную камеры, сообщающихся между собой у бортов корпуса через вертикальные щели, внутренняя поверхность конденсационной камеры покрыта решеткой из полос пористого материала, в верхнем торце лотка у правого торца корпуса расположен впускной коллектор, представляющий собой, заглушенную на торцах, горизонтальную перфорированную трубу, соединенную трубопроводом с погружным питательным насосом, помещенным в водоеме с морской (минерализованной, соленой) водой, нижний торец лотка соединен с выпускной горизонтальной щелью, устроенной в левом торце корпуса, днище корпуса в центре соединено с емкостью для сбора конденсата, в которой помещен конденсатный насос, при этом большая часть корпуса, в которой расположена конденсационная камера, погружена в водоем, питательный и конденсатный насосы снабжаются электроэнергией из накопительного блока фотоэлементов, а уклон лотка направлен в сторону выпуска питательной воды с уклоном равным углу естественного откоса воды [Патент РФ №2567895, МПК C02F 1/14, 2015].Closer to the proposed invention is an autonomous solar desalination plant, comprising a rectangular casing made of a material with high thermal conductivity, the roof of which is covered on top with photocells connected to the storage unit, an inclined evaporation tray with sides is placed inside the casing, the bottom of which is covered with a thermal insulation layer dividing the cavity the housing to the evaporation and condensation chambers communicating with each other at the sides of the housing through vertical slots, the inner surface the densification chamber is covered with a lattice of strips of porous material, in the upper end of the tray at the right end of the housing there is an inlet manifold, which is a horizontal perforated pipe plugged at the ends, connected by a pipeline to a submersible feed pump placed in a pond with sea (mineralized, salt) water , the bottom end of the tray is connected to the outlet horizontal slot located in the left end of the case, the bottom of the case in the center is connected to the condensate collection tank in which the conduit is placed a jet pump, with most of the housing in which the condensation chamber is located, immersed in a pond, the feed and condensate pumps are supplied with electricity from the storage unit of the photocells, and the slope of the tray is directed towards the release of feed water with a slope equal to the angle of natural slope of the water [RF Patent No. 2567895, IPC C02F 1/14, 2015].

Основным недостатком известного автономного солнечного опреснителя является недостаточное использование низкопотенциальной энергии воды для генерации электрической энергии, что снижает его эффективность.The main disadvantage of the known autonomous solar desalination plant is the insufficient use of low potential energy of water to generate electrical energy, which reduces its effectiveness.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности автономного солнечного опреснителя-электрогенератора.The technical task of the invention is to increase the efficiency of a stand-alone solar desalination plant-generator.

Техническая задача реализуется автономным солнечным опреснителем-электрогенератором, включающим прямоугольный корпус, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, крыша которого покрыта сверху фотоэлементами с накопительным блоком, внутри корпуса размещен наклонный испарительный лоток с бортиками, днище которого снизу покрыто слоем гидротеплоизоляции, делящий полость корпуса на верхнюю испарительную камеру и нижнюю конденсационную камеру, сообщающихся между собой у бортов корпуса через вертикальные щели, в верхнем торце наклонного испарительного лотка у правого торца корпуса расположен впускной коллектор, представляющий собой, заглушенную на торцах, горизонтальную перфорированную трубу, перфорация которой выполнена в направлении движения питательной воды, соединенную трубопроводом с погружным питательным насосом, помещенным в водоеме с морской (минерализованной, соленой) водой, нижний торец наклонного испарительного лотка соединен с выпускной горизонтальной щелью, устроенной в левом торце корпуса, днище корпуса в центре соединено с емкостью для сбора конденсата, в которой помещен конденсатный насос, большая часть корпуса, в которой расположена конденсационная камера, погружена в водоем, уклон наклонного испарительного лотка направлен в сторону выпуска питательной воды с уклоном равным углу естественного откоса воды, причем внутренняя поверхность торцов, бортов и днища нижней конденсационной камеры выполнена с вертикальными и горизонтальными гофрами, внутри каждого гофра размещены вертикальные и горизонтальные пазы, в каждый из которых вставлен вертикальный или горизонтальный термоэлектрический преобразователь, выполненный из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов M1 и М2, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее, а сами проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П-образные ряды, крайние проволочные отрезки каждой пары П-образных рядов термоэлектрических преобразователей, соединены между собой перемычками, на противоположном конце каждая пара П-образных рядов, соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы, первый и последний из которых и фотоэлементы соединены с выходными коллекторами, накопительным блоком, питательным и конденсатным насосами.The technical task is carried out by an autonomous solar desalination plant-generator, including a rectangular case made of material with high thermal conductivity, the roof of which is covered with photocells with a storage unit on top, an inclined evaporation tray with sides is placed inside the case, the bottom of which is covered with a layer of thermal insulation, dividing the body cavity into the upper the evaporation chamber and the lower condensation chamber, communicating with each other at the sides of the housing through vertical slots, in the upper end of the inclined evaporation tray at the right end of the housing there is an inlet manifold, which is a horizontal perforated pipe plugged at the ends, the perforation of which is made in the direction of movement of the feed water, connected by a pipeline to a submersible feed pump, placed in a pond with sea (mineralized, salt) water, the bottom end of the inclined evaporation tray is connected to the outlet horizontal slot located in the left end of the housing, the bottom of the housing in the center is connected to a container for the condensate nozzle in which the condensate pump is placed, the majority of the housing in which the condensation chamber is located, is immersed in a pond, the slope of the inclined evaporation tray is directed towards the discharge of feed water with a slope equal to the angle of repose of the water, and the inner surface of the ends, sides and bottom of the bottom the condensation chamber is made with vertical and horizontal corrugations, inside each corrugation there are vertical and horizontal grooves, each of which is inserted vertically or horizontally thermoelectric transducer made of a dielectric material with high thermal conductivity, in the array of which there is a contour reinforcement consisting of thermionic elements, which are paired wire segments made of different metals M1 and M2, welded together at the ends so that their junctions are bent under angle of 90 ° and are located close to the outer surface of the thermoelectric converter case parallel to it, without touching it, and the wire segments themselves are parallel to d to a friend, forming U-shaped rows, the extreme wire segments of each pair of U-shaped rows of thermoelectric converters are connected by jumpers, at the opposite end each pair of U-shaped rows are connected together in series through electric capacitors, the first and last of which photocells are connected to the output collectors, storage unit, feed and condensate pumps.

Предлагаемый автономный солнечный опреснитель-электрогенератор (АСО-ЭГ) изображен на фиг. 1-6 (на фиг. 1 показан общий вид, на фиг. 2-6 основные узлы и их разрезы).The proposed autonomous solar desalination plant-generator (ASO-EG) is shown in FIG. 1-6 (in Fig. 1 shows a General view, in Fig. 2-6 the main nodes and their sections).

АСО-ЭГ содержит прямоугольный корпус 1, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, крыша 2, покрытая сверху фотоэлементами 3 с накопительным блоком 4, внутри корпуса 1 размещен наклонный испарительный лоток с бортиками 5, днище которого снизу покрыто слоем гидротеплоизоляции 6, делящий полость корпуса 1 на верхнюю испарительную камеру 7 и нижнюю конденсационную камеру 8, сообщающихся между собой у бортов корпуса 1 через вертикальные щели 9, в верхнем торце наклонного испарительного лотка 5 у правого торца корпуса 1 расположен впускной коллектор 10, представляющий собой, заглушенную на торцах, горизонтальную перфорированную трубу, перфорация которой выполнена в направлении движения питательной воды, соединенную трубопроводом 11 с погружным питательным насосом 12, помещенным в водоеме с морской (минерализованной, соленой) водой 13, нижний торец наклонного испарительного лотка 5 соединен с выпускной горизонтальной щелью 14, устроенной в левом торце корпуса 1, днище корпуса 1 в центре соединено с емкостью для сбора конденсата 15, в которой помещен конденсатный насос 16, при этом большая часть корпуса 1, в которой расположена конденсационная камера 8, погружена в водоем 13, а уклон наклонного испарительного лотка 5 направлен в сторону выпуска питательной воды с уклоном, равным углу естественного откоса воды, внутренняя поверхность торцов, бортов и днища нижней конденсационной камеры 8 корпуса 1 выполнены с вертикальными и горизонтальными гофрами 17, внутри каждого гофра 17 размещены вертикальные и горизонтальные пазы 18, в каждый из которых вставлен вертикальный или горизонтальный термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 19, выполненный из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов (ТЭЭ) 20, представляющих собой парные проволочные отрезки 21 и 22, выполненные из разных металлов, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи 23 согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя (ТЭП) 19 параллельно ей, не касаясь ее, а сами проволочные отрезки 21 и 22 расположены параллельно друг другу, образуя П-образные ряды 24, крайние проволочные отрезки 21 и 22 каждой пары П-образных рядов 24 ТЭП 19, соединены между собой перемычками 25, на противоположном конце каждая пара П-образных рядов 24, соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы 26, первый и последний из которых и фотоэлементы 3 соединены с выходными коллекторами 27 и 28, накопительным блоком 4, насосами 12 и 16 и другими потребителями (соединительные электропровода и другие потребители на фиг. 1-10 не показаны).ASO-EG contains a rectangular casing 1 made of a material with high thermal conductivity, a roof 2 coated on top with photocells 3 with a storage unit 4, an inclined evaporation tray with sides 5 is placed inside the casing 1, the bottom of which is covered with a layer of thermal insulation 6, dividing the cavity of the casing 1 on the upper evaporation chamber 7 and the lower condensation chamber 8, communicating with each other at the sides of the housing 1 through vertical slots 9, in the upper end of the inclined evaporation tray 5 at the right end of the housing 1 th collector 10, which is a horizontal perforated pipe, which is plugged at the ends, perforated in the direction of movement of the feed water, connected by a pipe 11 to a submersible feed pump 12, placed in a pond with sea (mineralized, salt) water 13, the lower end of the inclined evaporative tray 5 is connected to the outlet horizontal slit 14 located in the left end of the housing 1, the bottom of the housing 1 in the center is connected to a condensate collecting tank 15 in which the condensate pump 16 is placed, most of the housing 1, in which the condensation chamber 8 is located, is immersed in a reservoir 13, and the slope of the inclined evaporation tray 5 is directed towards the outlet of feed water with a slope equal to the angle of repose of the water, the inner surface of the ends, sides and bottom of the lower condensation chamber 8 of the housing 1 are made with vertical and horizontal corrugations 17, inside each corrugation 17 there are vertical and horizontal grooves 18, in each of which a vertical or horizontal thermoelectric converter is inserted (TEC) 19, made of a dielectric material with high thermal conductivity, in the array of which there is a contour reinforcement consisting of thermionic elements (TEC) 20, which are paired wire segments 21 and 22, made of different metals, soldered at the ends together in such a way that their junctions 23 are bent at an angle of 90 ° and are located near the outer surface of the housing of the thermoelectric converter (TEC) 19 parallel to it, without touching it, and the wire segments 21 and 22 themselves are parallel to each other, ar learning U-shaped rows 24, the outermost wire segments 21 and 22 of each pair of U-shaped rows 24 of TEP 19 are interconnected by jumpers 25, at the opposite end each pair of U-shaped rows 24 are connected together in series through electric capacitors 26, the first and the last of which and the photocells 3 are connected to the output collectors 27 and 28, the storage unit 4, pumps 12 and 16 and other consumers (connecting wires and other consumers in FIG. 1-10 are not shown).

В основу работы предлагаемого АСО-ЭГ положено свойство фотоэлементов 3 при воздействии на них солнечных лучей преобразовывать воспринятую солнечную энергию в электрическую и тепловую энергии [АС СССР №1603152, МПК F24J 2/32, 1990]. Кроме того, изготовление контурной арматуры ТЭП 19 в виде П-образных рядов 24, состоящих из парных проволочных отрезков 21 и 22, выполненных из разных металлов, спаянных на концах между собой, то при нагреве внутренних спаев 23 проволочных отрезков 21 и 22 ТЭЭ 20 ТЭП 19 конденсирующимся паром и охлаждении противоположных им спаев 23 снаружи, обращенных к холодной воде, на них устанавливаются разные температуры, в результате чего в П-образных рядах 24 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. - М: «Наука», 1970, с. 502-506]. Компоновка АСО-ЭГ (сверху - фотоэлемент 3, снизу - крышка 2) позволяет одновременно производить съем тепла с фотоэлементов 4, увеличивая эффективность их работы, за счет испарения морской воды, текущей по наклонному испарительному лотку 5, пар которой нагревает при своей конденсации спаи 23 ТЭЭ 21, генерируя термоэлектричество. При этом П-образное расположение ТЭЭ 20 в рядах 24 ТЭП 19 позволяет значительно увеличить их удельное количество, приходящееся на единицу поверхности конденсационной камеры 8, и одновременно увеличить площадь теплообмена, увеличивая скорость конденсации пара, а параллельное расположение спаев 23 относительно наружной поверхности ТЭП 19 увеличивает площадь контакта спаев 23 с охлаждаемой (нагреваемой) поверхностями, что интенсифицирует процесс теплообмена между противоположными спаями 23. Кроме того, соединение ТЭП 19 вертикальных и горизонтальных рядов 24 между собой последовательно через электрические конденсаторы 26 и с выходными коллекторами 27, 28 снижает электрическое сопротивление цепи ТЭП при генерировании термоэлектричества.The proposed ASO-EG is based on the property of photocells 3, when exposed to sunlight, to convert perceived solar energy into electrical and thermal energy [USSR AS No. 1603152, IPC F24J 2/32, 1990]. In addition, the manufacture of contour fittings TEP 19 in the form of U-shaped rows 24, consisting of paired wire segments 21 and 22, made of different metals soldered at the ends between each other, when heating the internal junctions 23 of the wire segments 21 and 22 TEC 20 TEP 19 by condensing steam and cooling the junctions 23 opposite to them outside, facing cold water, different temperatures are set on them, as a result of which thermoelectricity appears in the U-shaped rows 24 [S.G. Kalashnikov. Electricity. - M: "Science", 1970, p. 502-506]. The ASO-EG arrangement (photocell 3 at the top, cover 2 at the bottom) allows simultaneous heat removal from photocells 4, increasing their efficiency due to the evaporation of sea water flowing along the inclined evaporation tray 5, the vapor of which heats the junctions during its condensation 23 TEE 21, generating thermoelectricity. In this case, the U-shaped arrangement of the TEEC 20 in the rows 24 of the TEC 19 can significantly increase their specific amount per unit surface of the condensation chamber 8, and at the same time increase the heat transfer area, increasing the rate of steam condensation, and the parallel arrangement of the junctions 23 relative to the outer surface of the TEC 19 increases the contact area of the junctions 23 with the cooled (heated) surfaces, which intensifies the heat transfer process between opposite junctions 23. In addition, the connection of the TEC 19 vertical and horizontal The series of rows 24 between each other in series through electric capacitors 26 and with output collectors 27, 28 reduces the electrical resistance of the TEC circuit when generating thermoelectricity.

АСО-ЭГ работает следующим образом. Корпус 1 погружается в водоем с морской (минерализованной, соленой) водой 13 таким образом, чтобы большая часть конденсационной камеры 8 корпуса 1 была погружена в водоем 13, выпускная горизонтальная щель 14 находилась над уровнем воды в водоеме 13, а крышка 2 была горизонтальной (для обеспечения равномерного приема солнечных лучей в течение светового дня). Такое положение корпуса 1 обеспечивается или соотношением между его весом и центром тяжести, или установкой его на якоря. Далее к впускному коллектору 10 через трубопровод 11 присоединяют погружной питательный насос 12, глубину погружения которого Н выбирают из условий отсутствия в воде механических загрязнений и включают его в работу. При падении солнечных лучей на поверхность фотоэлементов 3 в них осуществляется преобразование воспринятой солнечной энергии в электрическую и тепловую энергии. Устойчивая и эффективная работы фотоэлементов 3 обеспечивается непрерывным отводом тепла от них, который осуществляется тем, что полученная в фотоэлементах 3 в результате трансформации солнечной энергии тепловая энергия непрерывно отводится через стенку крыши 2, выполненную из материала с высокой теплопроводностью, в испарительную камеру 7. В испарительной камере 7 поступившее тепло расходуется на нагрев минерализованной питательной воды, движущейся по наклонному испарительному лотку 5 в сторону его нижнего торца самотеком за счет его уклона. Последняя подается в наклонный испарительный лоток 5 питательным насосом 12 через впускной коллектор 10, представляющим собой, заглушенную на торцах, горизонтальную перфорированную трубу, перфорация которой выполнена в направлении движения питательной нагреваемой воды, что обеспечивает ее равномерное распределение по ширине полотна наклонного испарительного лотка 5. В процессе нагрева минерализованной воды, которая нагревается до температуры большей, чем температура воды в водоеме 13, часть ее испаряется, а неиспарившаяся часть самотеком перемещается по полотну до нижнего торца наклонного испарительного лотка 5 и через горизонтальную выпускную щель 14 сливается в водоем 13. Полученный в процессе нагрева питательной воды насыщенный водяной пар, через вертикальные щели 9 поступает в нижнюю конденсационную камеру 8 и конденсируется там, в результате чего при выходе на стационарный режим работы опреснителя, давление в конденсационной камере 8 всегда меньше, чем в испарительной камере 7. Конденсация водяного пара, полученного в испарительной камере 7, в конденсационной камере 8 осуществляется в результате процесса теплопередачи от пара через стенки поверхность торцов, бортов и днища нижней конденсационной камеры 8, выполненные с вертикальными и горизонтальными гофрами 17, внутри которых размещены вертикальные и горизонтальные пазы 18, в которые вставлены ТЭП 19, с массивом более холодной воды в водоеме 13, причем полученный насыщенный пар с температурой t_П контактирует при этом с внутренней поверхностью ТЭП 19, нагревая внутренние спаи 23 проволочных отрезков 21 и 22 ТЭЭ 20 ТЭП 19 до температуры t₁. Одновременно, поверхность ТЭП 19, обращенная к воде, охлаждается в результате контакта гофра 17 с водой. При этом тепло, выделяющееся в результате работы фотоэлементов 4 от солнечных лучей, в конечном итоге, тратится на нагрев внутренних спаев 23 ТЭЭ 20, а холод, поступающий от воды, охлаждает наружные спаи 23 этих же ТЭЭ 20 до температуры t₂, в результате чего на противоположных спаях 23 возникает разность температур (t₁-t₂), а в П-образных рядах 24 появляется термоэлектричество, которое суммируется в конденсаторах 26. Полученное под воздействием солнечных лучей электрическая энергия из фотоэлементов 4 и термоэлектричество из ТЭП 19 через коллекторы 27 и 28, поступает в накопительный блок, где осуществляется трансформация напряжения, силы тока и накопление электрической энергии, часть которой расходуется на привод насосов 12 и 16, а другая часть направляется другим потребителям (другие потребители на фиг. 1-10 не показаны).ASO-EG works as follows. The housing 1 is immersed in a body of water with sea (mineralized, salt) water 13 so that most of the condensation chamber 8 of body 1 is immersed in a body of water 13, the horizontal outlet slot 14 is located above the water level in the body of water 13, and the cover 2 is horizontal (for ensuring uniform reception of sunlight during daylight hours). This position of the housing 1 is provided either by the ratio between its weight and the center of gravity, or by installing it on the anchors. Next, to the intake manifold 10 through the pipe 11 is attached a submersible feed pump 12, the immersion depth of which N is selected from the conditions of the absence of mechanical impurities in the water and put it into operation. When sunlight falls on the surface of the photocells 3, they convert the perceived solar energy into electrical and thermal energy. Stable and efficient operation of solar cells 3 is provided by continuous heat removal from them, which is achieved by the fact that thermal energy obtained in solar cells 3 as a result of solar energy transformation is continuously removed through the roof wall 2, made of a material with high thermal conductivity, to the evaporation chamber 7. In the evaporative chamber 7, the incoming heat is spent on heating the mineralized feed water moving along the inclined evaporation tray 5 towards its lower end by gravity due to its bias. The latter is fed into the inclined evaporation tray 5 by the feed pump 12 through the inlet manifold 10, which is a horizontal perforated pipe, which is plugged at the ends, perforated in the direction of movement of the feed heated water, which ensures its uniform distribution across the width of the canvas of the inclined evaporation tray 5. V the process of heating mineralized water, which is heated to a temperature higher than the temperature of the water in the reservoir 13, part of it evaporates, and the non-evaporated part flows by itself m is moved along the web to the lower end of the inclined evaporation tray 5 and is discharged into the reservoir through the horizontal outlet slot 14. The saturated steam obtained during heating of the feed water enters the lower condensation chamber 8 through vertical slots 9 and condenses there, resulting in exit to the stationary mode of operation of the desalination plant, the pressure in the condensation chamber 8 is always less than in the evaporation chamber 7. Condensation of water vapor obtained in the evaporation chamber 7 in the condensation chamber 8 carried out as a result of the process of heat transfer from steam through the walls to the surface of the ends, sides and bottom of the lower condensation chamber 8, made with vertical and horizontal corrugations 17, inside which are placed vertical and horizontal grooves 18, into which TEP 19 is inserted, with an array of colder water in the reservoir 13, the resulting saturated steam having a temperature t _P in contact with the inner surface of the TEC 19, heating the internal junctions 23 of the wire segments 21 and 22 of the TEC 20 of the TEC 19 to a temperature of t ₁ . At the same time, the surface of the TEC 19 facing the water is cooled as a result of the contact of the corrugation 17 with water. In this case, the heat released as a result of the operation of the photocells 4 from sunlight is ultimately spent on heating the internal junctions 23 of the TEE 20, and the cold coming from the water cools the external junctions 23 of the same TEE 20 to a temperature of t ₂ , as a result of which on the opposite junctions 23 a temperature difference arises (t ₁ -t ₂ ), and in the U-shaped rows 24 there appears thermoelectricity, which is summed up in the capacitors 26. The electric energy obtained from solar cells 4 and thermoelectricity from the TEC 19 through collectors 27 and 28, enters the storage unit, where the voltage, current, and electric energy are transformed, part of which is spent on driving the pumps 12 and 16, and the other part is sent to other consumers (other consumers in Figs. 1-10 are not shown).

Полученный конденсат самотеком за счет сил тяжести движется со всех сторон конденсационной камеры 8 по каналам, образованным рядами ТЭП 19, и стекает в емкость для сбора конденсата 15, расположенную в центре днища камеры 8, стекает туда за счет силы тяжести, накапливается там и насосом 16 подается потребителю.The condensate obtained by gravity due to gravity moves from all sides of the condensation chamber 8 along the channels formed by the TEP 19 rows and flows into the condensate collecting tank 15 located in the center of the bottom of the chamber 8, flows there due to gravity, and accumulates there by the pump 16 served to the consumer.

Высота бортиков Δ₁ наклонного испарительного лотка 5, ширина вертикальных щелей 9 Δ₂ выбираются из условия недопущения перелива питательной воды и свободного прохода пара при максимальной нагрузке опреснителя. Ширина горизонтальной выпускной щели Δ₃ должна обеспечивать свободный слив нагретой питательной воды в водоем 13, но в тоже время ее сопротивление по воздуху должно быть значительно больше, чем сопротивление вертикальных щелей по водяному пару, что проверяется аэродинамическим и гидравлическим расчетами. Длина наклонного испарительного лотка 5 выбирается из условия минимального отложения солей на его поверхности, ширина принимается исходя из условий обеспечения равномерного распределения питательной воды на поверхности по его ширине и длине. Производительность предлагаемого солнечного опреснителя можно увеличить путем размещения параллельно нескольких наклонных испарительных лотков 5 в одном корпусе 1.The height of the sides Δ _{1 of the} inclined evaporation tray 5, the width of the vertical slots 9 Δ ₂ are selected from the condition of preventing overflow of feed water and free passage of steam at the maximum load of the desalination plant. The width of the horizontal outlet slit Δ ₃ should provide a free discharge of heated feed water into the reservoir 13, but at the same time its resistance to air should be much larger than the resistance of vertical slots to water vapor, which is verified by aerodynamic and hydraulic calculations. The length of the inclined evaporation tray 5 is selected from the condition for minimum salt deposition on its surface, the width is taken based on the conditions for ensuring uniform distribution of feed water on the surface along its width and length. The performance of the proposed solar desalination plant can be increased by placing several inclined evaporation trays 5 in one housing 1 in parallel.

Количество фотоэлементов 3, размеры корпуса 1 и крышки 2, глубина погружения конденсационной камеры 8 в воду, размеры и шаг между гофрами 17, их длину определяют в зависимости от наружных условий места установки (температуры наружного воздуха, температуры воды, солнечного освещения) и требуемой мощности. Величина разности электрического потенциала на коллекторах 21 и 22, сила электрического тока зависит от характеристик фотоэлементов 3, продолжительности и интенсивности солнечного облучения, характеристик пар металлов из которых изготовлены проволочные отрезки 21 и 22, числа ТЭЭ 20 и ТЭП 19 в П-образных рядах 24 и их числа в камере 8, а также разности температур на противоположных спаях 23 ТЭЭ 20. Полученный электрический ток, помимо обеспечения работы насосов 12 и 16, можно использовать для обслуживания различных технических устройств, а также обогрева и освещения жилых и производственных помещений на берегу водоема, таким образом, конструкция предлагаемого АСО-ЭГ позволяет одновременно проводить масштабный процесс опреснения морской или минерализованной (соленой) воды непосредственно в самом водоеме, транспортировку ее потребителю и генерировать электричество за счет использования солнечной энергии и низкопотенциальной энергии минерализованной (морской) воды, что повышает его эффективность.The number of photocells 3, the dimensions of the housing 1 and the cover 2, the depth of immersion of the condensation chamber 8 in water, the size and pitch between the corrugations 17, their length is determined depending on the external conditions of the installation site (outdoor temperature, water temperature, solar lighting) and the required power . The magnitude of the difference in electric potential on the collectors 21 and 22, the strength of the electric current depends on the characteristics of the photocells 3, the duration and intensity of solar radiation, the characteristics of the metal pairs from which the wire segments 21 and 22 are made, the number of TEEs 20 and TEP 19 in the U-shaped rows 24 and their number in the chamber 8, as well as the temperature difference on the opposite junctions 23 of the TEE 20. The obtained electric current, in addition to ensuring the operation of pumps 12 and 16, can be used to service various technical devices, as well as Eva and lighting of residential and industrial premises on the shore of the reservoir, thus, the design of the proposed ASO-EG allows simultaneous large-scale desalination of sea or mineralized (salt) water directly in the reservoir, transporting it to the consumer and generating electricity through the use of solar energy and low potential energy of mineralized (sea) water, which increases its effectiveness.

Claims

An autonomous solar desalination plant-generator, including a rectangular casing made of material with high thermal conductivity, the roof of which is covered on top with photocells with a storage unit, an inclined evaporation tray with sides is placed inside the casing, the bottom of which is covered with a layer of thermal insulation, dividing the casing cavity into the upper evaporation chamber and the lower condensation chamber, communicating with each other at the sides of the housing through vertical slots, in the upper end of the inclined evaporation tray at the inlet manifold is located on the right end of the casing, which is a horizontal perforated pipe plugged at the ends, the perforation of which is made in the direction of feed water movement, connected by a pipeline to a submersible feed pump placed in a pond with sea (mineralized, salt) water, the lower end of the inclined evaporation tray is connected with an outlet horizontal slit arranged in the left end of the housing, the bottom of the housing in the center is connected to a condensate collecting tank in which a densate pump, a large part of the housing in which the condensation chamber is located, is immersed in a reservoir, the slope of the tray is directed towards the outlet of feed water with a slope equal to the angle of repose of the water, characterized in that the inner surface of the ends, sides and bottom of the lower condensation chamber vertical and horizontal corrugations, inside each corrugation there are vertical and horizontal grooves, in each of which a vertical or horizontal thermoelectric converter is inserted, made made of a dielectric material with high thermal conductivity, in the array of which there is a contour reinforcement consisting of thermionic elements, which are paired wire segments made of different metals, brazed together at the ends so that their junctions are bent at an angle of 90 ° and are located close to the outer surface of the thermoelectric converter case parallel to it, without touching it, and the wire segments themselves are parallel to each other, forming U-shaped rows, extreme wire the cuts of each pair of U-shaped rows of thermoelectric converters are connected by jumpers, at the opposite end each pair of U-shaped rows are connected together in series through electric capacitors, the first and last of which are photocells connected to the output collectors, storage unit, feed and condensate pumps .