[go: up one dir, main page]

RU2832810C1 - Solar-powered desalination unit of pool type - Google Patents

Solar-powered desalination unit of pool type Download PDF

Info

Publication number
RU2832810C1
RU2832810C1 RU2024112739A RU2024112739A RU2832810C1 RU 2832810 C1 RU2832810 C1 RU 2832810C1 RU 2024112739 A RU2024112739 A RU 2024112739A RU 2024112739 A RU2024112739 A RU 2024112739A RU 2832810 C1 RU2832810 C1 RU 2832810C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solar
absorber
water
desalination
condensation
Prior art date
Application number
RU2024112739A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ильич Попов
Сергей Евгеньевич Щеклеин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2832810C1 publication Critical patent/RU2832810C1/en

Links

Abstract

FIELD: water desalination.
SUBSTANCE: invention relates to solar engineering and specifically to devices for desalination of sea, contaminated and mineralized water in the presence of sufficient solar insolation. Solar-powered desalination unit of the pool type contains a vessel for desalinated water, an inclined roof with a translucent coating, trays for collecting distillate, which are installed along the condensation surface, and a heat pipe for use of condensation heat. Heat pipe is made in the form of absorber with adjustable inclination by means of rotary telescopic stop. Lower surface of the absorber and the lower part of the condensation surface are coated with a layer of hydrophilic material. In the upper part of the vessel of the desalination unit there is a drop catcher and an outlet nozzle of hot dehydrated air.
EFFECT: simplicity of design and manufacture, mobility, higher efficiency.
1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к гелиотехнике и конкретно к устройствам для опреснения морских, загрязненных и минерализованных вод при наличии достаточной солнечной инсоляции.The present invention relates to solar engineering and specifically to devices for desalination of sea, polluted and mineralized waters in the presence of sufficient solar insolation.

Известны устройства аналогичного назначения, например, «Солнечный опреснитель бассейнового типа» автора Попова А.И. по патенту РФ № 2655892, МПК CO2F 1/14; F 24J 2/32.There are known devices of similar purpose, for example, “Pool-type solar desalination plant” by A.I. Popov under Russian patent No. 2655892, IPC CO2F 1/14; F 24J 2/32.

Данное устройство содержит бассейн с минерализованной водой, оснащенный прозрачной наклонной кровлей, соляной пруд, размещенный в углублении дна бассейна, в котором размещен теплообменник с двумя испарительными трубопроводами на его концах, причем верхний конец первого трубопровода размещен на уровне минерализованной воды, а конец второго трубопровода выведен в воздушную зону наклонной кровли, причем для поддержания заданного уровня воды, установлен регулятор, соединенный с патрубком подачи воды.This device contains a pool with mineralized water, equipped with a transparent sloping roof, a salt pond located in a depression in the bottom of the pool, in which a heat exchanger is located with two evaporation pipelines at its ends, wherein the upper end of the first pipeline is located at the level of mineralized water, and the end of the second pipeline is led out into the air zone of the sloping roof, and in order to maintain a given water level, a regulator is installed, connected to the water supply pipe.

Данное устройство имеет высокую производительность, в том числе, за счет соляного пруда, выполняющего функцию теплового аккумулятора, что позволяет работать ему и в период отсутствия солнечной инсоляции.This device has high productivity, including due to the salt pond, which functions as a heat accumulator, which allows it to operate even during periods of no solar insolation.

Недостатком данной конструкции является ее техническая сложность и необходимость стационарного размещения. Кроме того, по мере усиления процесса испарения капельки воды после их конденсации на прозрачной кровле создают затенение для солнечных лучей, проникающих во внутрь бассейна, что снижает КПД опреснителя.The disadvantage of this design is its technical complexity and the need for permanent placement. In addition, as the evaporation process intensifies, water droplets after their condensation on the transparent roof create shading for the sun's rays penetrating into the pool, which reduces the efficiency of the desalinator.

Известен также «Солнечный опреснитель» авторов Ефремова Г.А., Кушнера Б.И. и др. по патенту РФ № 2126770, МПК C02F 1/14.Also known is the “Solar Desalination Plant” by Efimov G.A., Kushner B.I. and others, according to Russian patent No. 2126770, IPC C02F 1/14.

Данный опреснитель содержит корпус со светопропускающей поверхностью, емкость с минерализованной водой и емкость для сбора конденсата, причем теплоизолированная емкость с минерализованной водой установлена с зазором к боковым стенкам и днищу корпуса.This desalination plant contains a housing with a translucent surface, a container with mineralized water and a container for collecting condensate, with the heat-insulated container with mineralized water installed with a gap to the side walls and the bottom of the housing.

Данное устройство достаточно простое в изготовлении. Благодаря наличию зазора между емкостью с минерализованной водой и корпусом опреснителя, образующийся на стенке и боковых поверхностях конденсат беспрепятственно стекает в днище корпуса и отводится в емкость для сбора конденсата. Таким образом, это позволяет более полезно использовать поверхность опреснителя для конденсации паров воды.This device is quite simple to manufacture. Due to the gap between the container with mineralized water and the desalination unit body, the condensate formed on the wall and side surfaces flows freely into the bottom of the body and is discharged into the condensate collection tank. Thus, this allows for more efficient use of the desalination unit surface for condensing water vapor.

Однако, в данном опреснителе также не устранен тот же недостаток: пар и сконденсированные капли воды на светопропускающей поверхности препятствуют проникновению солнечных лучей во внутрь опреснителя и снижают его производительность.However, this desalination plant also has the same drawback: steam and condensed water droplets on the light-transmitting surface prevent sunlight from penetrating into the desalination plant and reduce its productivity.

Известен также «Солнечный опреснитель парникового типа» авторов Воронцова М.Ю., Писарева А.Ф. и др. по патенту РФ № 2437840, МПК C02F 1/14; C02F 103/08.Also known is the “Greenhouse-type solar desalination plant” by M. Yu. Vorontsov, A. F. Pisarev, and others, according to Russian Federation patent No. 2437840, IPC C02F 1/14; C02F 103/08.

Опреснитель содержит корпус в виде теплоизолированной емкости, изготовленный в форме бассейна, светопроницаемую крышу, на которой имеются периодические прозрачные ребра жесткости с каналами прямоугольной формы, заполненные осушенным воздухом и заглушенные по концам.The desalination plant contains a body in the form of a heat-insulated container, made in the shape of a pool, a translucent roof on which there are periodic transparent stiffening ribs with rectangular channels filled with dried air and sealed at the ends.

Особенность этого устройства в том, что солнечный свет пропускает в опреснитель преимущественно через воздушные каналы в ребрах жесткости, нижняя поверхность которых не запотевает. За счет этого удается повысить производительность опреснителя.The peculiarity of this device is that sunlight passes into the desalinator mainly through air channels in the stiffening ribs, the lower surface of which does not fog up. Due to this, it is possible to increase the productivity of the desalinator.

Однако недостатком данного опреснителя является техническая сложность изготовления множества прозрачных ребер жесткости с каналами, заполненными осушенным воздухом.However, the disadvantage of this desalination plant is the technical complexity of manufacturing multiple transparent stiffening ribs with channels filled with dried air.

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является «Солнечный дистиллятор» авторов Байрамова Г., Леонтьева А.И. и др. по изобретению СССР № 648799, МПК F24J 3/02; C02B 1/02.The closest analogue to the proposed invention is the “Solar Distiller” by authors G. Bayramov, A.I. Leontyev and others, according to USSR invention No. 648799, IPC F24J 3/02; C02B 1/02.

Данный дистиллятор содержит емкость для опреснения воды, наклонную кровлю со светопрозрачным покрытием, лотки для сбора дистиллята, установленные вдоль поверхности конденсации, причем с внутренней стороны кровли установлена тепловая труба, передающая тепло опресняемой воде, а камера для предварительного подогрева примыкает к поверхности обогрева.This distiller contains a water desalination tank, a sloping roof with a translucent covering, trays for collecting distillate installed along the condensation surface, with a heat pipe installed on the inside of the roof that transfers heat to the desalinated water, and a preheating chamber adjacent to the heating surface.

Недостатком данного дистиллятора также является запотевание кровли паром и капельками воды, уменьшающее производительность устройства.Another disadvantage of this distiller is the fogging of the roof with steam and water droplets, which reduces the productivity of the device.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности процесса опреснения морских, технических и минерализованных вод.The objective of the proposed invention is to increase the productivity of the process of desalination of sea, industrial and mineralized waters.

Технической проблемой, которую решает настоящее изобретение, является создание объекта с высокой производительностью получения дистиллята путем расширения арсенала используемых технических средств, в частности:The technical problem that the present invention solves is the creation of an object with high productivity for obtaining distillate by expanding the arsenal of technical means used, in particular:

- применен абсорбер с регулируемым наклоном по отношению к положению солнца на небосклоне;- an absorber with an adjustable tilt relative to the position of the sun in the sky is used;

- на нижней стороне абсорбера и на части нижней поверхности конденсации размещен слой легкосмачиваемого гидрофильного материала;- a layer of easily wettable hydrophilic material is placed on the lower side of the absorber and on part of the lower condensation surface;

- в верхней части опреснителя размещен каплеуловитель с выходным штуцеров горячего воздуха.- in the upper part of the desalination plant there is a drip collector with a hot air outlet fitting.

Технический результат заключается в том, что в солнечном опреснителе бассейнового типа, содержащим емкость для опресняемой воды, наклонную кровлю со светопрозрачным покрытием, лотки для сбора дистиллята, установленные вдоль поверхности конденсации, и тепловую трубу для использования тепла конденсации, тепловая труба выполнена в виде абсорбера с регулируемым наклоном посредством поворотного телескопического упора, нижняя поверхность абсорбера и нижняя часть поверхности конденсации покрыты легкосмачиваемым слоем гидрофильного материала, причем в верхней части емкости опреснителя установлены каплеуловитель и выходной штуцер горячего обезвоженного воздуха.The technical result consists in the fact that in a pool-type solar desalinator, containing a container for desalinated water, a sloping roof with a translucent covering, trays for collecting distillate, installed along the condensation surface, and a heat pipe for using the heat of condensation, the heat pipe is made in the form of an absorber with an adjustable slope by means of a rotary telescopic stop, the lower surface of the absorber and the lower part of the condensation surface are covered with an easily wettable layer of hydrophilic material, and in the upper part of the container of the desalinator a drip collector and an outlet nozzle of hot dehydrated air are installed.

На чертеже представлен «Солнечный опреснитель бассейнового типа», далее «опреснитель». Опреснитель содержит емкость 1 для опресняемой воды, наклонную кровлю 2 со светопрозрачным покрытием, лотки 3 для сбора дистиллята, установленные вдоль поверхности 4 охлаждения, абсорбер 5 на роликоопоре, нижняя поверхность которого покрыта легкосмачиваемым слоем гидрофильного материала 6, причем абсорбер опирается на телескопический упор 7, также размещенный на роликоопоре 8, а высота выдвижения штока 9 фиксируется винтом 10.The drawing shows a "Pool-type Solar Desalinator", hereinafter referred to as "desalinator". The desalinator comprises a tank 1 for desalinated water, a sloping roof 2 with a translucent covering, trays 3 for collecting distillate installed along the cooling surface 4, an absorber 5 on a roller support, the lower surface of which is covered with an easily wettable layer of hydrophilic material 6, wherein the absorber rests on a telescopic stop 7, also placed on a roller support 8, and the extension height of the rod 9 is fixed by a screw 10.

Слоем гидрофильного материала 11 покрыта также нижняя часть поверхности охлаждения, через которую пропущен штуцер 12, подающий в емкость опресняемую воду., а в верхнюю часть емкости опреснителя установлен каплеуловитель 13 и выходной штуцер 14 горячего обезвоженного воздуха с выходным вентилем 15.The lower part of the cooling surface, through which a nozzle 12 is passed, supplying desalinated water to the container, is also covered with a layer of hydrophilic material 11, and a drip collector 13 and an outlet nozzle 14 of hot dehydrated air with an outlet valve 15 are installed in the upper part of the desalination container.

Опреснитель работает следующим образом. Максимальная производительность опреснителя достигается, когда лучи солнца S перпендикулярны плоскости абсорбера 5. Для этого винтом 10 освобождается передвижение штока 9 из телескопического упора 7 и производится установка абсорбера в наилучшее положение, после чего винт 10 закрепляется.The desalinator operates as follows. The maximum productivity of the desalinator is achieved when the sun's rays S are perpendicular to the plane of the absorber 5. For this purpose, the screw 10 releases the movement of the rod 9 from the telescopic stop 7 and the absorber is set in the best position, after which the screw 10 is secured.

Поступившая через штуцер 12 опресняемая вода заливается в емкость 1 до определенного уровня, причем происходит смачивание слоев гидрофильного материала 6 и 11. Испарение паров воды с гидрофильного материала 11 способствует дополнительному охлаждения поверхности 4.The desalinated water supplied through the nozzle 12 is poured into the container 1 to a certain level, whereby the layers of hydrophilic material 6 and 11 are wetted. The evaporation of water vapor from the hydrophilic material 11 facilitates additional cooling of the surface 4.

Верхняя поверхность абсорбера 5, так же, как и в солнечных коллекторах, выполняется с задачей максимального поглощения солнечной тепловой энергии: зачерняется, пескоструется, покрывается специальными составами.The upper surface of the absorber 5, just like in solar collectors, is made with the task of maximum absorption of solar thermal energy: it is blackened, sandblasted, and covered with special compounds.

После достаточного прогрева абсорбера на его нижней стороне происходит интенсивное испарение воды в слое гидрофильного материала 6. Это происходит следующим образом. Вода постоянно смачивает нижнюю часть гидрофильного материала 6 и далее перемещается вверх по гидрофильному материалу, как по фитилю, вдоль абсорбера 5 в его верхнюю более горячую зону, где испаряется. Паровоздушная смесь, соприкасаясь с поверхностью 4 охлаждения, конденсируется, стекает по ней в лотки 3 и удаляется наружу емкости 1. Передвижение воды в верх по гидрофильному материалу 6 на металлической поверхности абсорбера 5 эквивалентно работе плоской тепловой трубы.After sufficient heating of the absorber, intensive evaporation of water in the layer of hydrophilic material 6 occurs on its lower side. This occurs as follows. Water constantly wets the lower part of the hydrophilic material 6 and then moves upwards along the hydrophilic material, as along a wick, along the absorber 5 to its upper hotter zone, where it evaporates. The steam-air mixture, contacting the cooling surface 4, condenses, flows down it into trays 3 and is removed to the outside of the container 1. The movement of water upwards along the hydrophilic material 6 on the metal surface of the absorber 5 is equivalent to the operation of a flat heat pipe.

В зоне емкости 1 ниже абсорбера над водной поверхностью создается область использования тепла конденсации паров воды, что повышает производительность устройства.In the area of tank 1 below the absorber above the water surface, an area for using the heat of condensation of water vapor is created, which increases the productivity of the device.

Далее, не полностью сконденсированная паровоздушная смесь перемещается в верх емкости 1, проходит через каплеуловитель 13 и через выходной штуцер 14 горячий обезвоженный воздух удаляется наружу. В каплеуловителе, например, «Ультрасеть ЗАО Даль» [электронный ресурс]: www.Daly.ru/каталог/, происходит сгущение пара или тумана до капельной структуры и выпадание в виде крупных капель на поверхность конденсации. Преимущество «Ультрасета» в том, что улавливаются частицы жидкости от 3…5 мкм. Вентилем 15 представляется возможность регулировать величину потока пароводяной смеси вдоль охлаждающей поверхности 4, не позволяя ей отклоняться на кровлю 2 со светопрозрачным покрытием и предотвращая тем самым ее затенение для солнечных лучей.Next, the incompletely condensed steam-air mixture moves to the top of the tank 1, passes through the drip collector 13 and through the outlet nozzle 14 the hot dehydrated air is removed to the outside. In the drip collector, for example, "Ultracet ZAO Dal" [electronic resource]: www.Daly.ru/catalog/, the steam or fog is condensed to a drop structure and falls out in the form of large drops on the condensation surface. The advantage of the "Ultracet" is that it captures liquid particles from 3 ... 5 microns. Valve 15 makes it possible to regulate the flow rate of the steam-water mixture along the cooling surface 4, preventing it from deviating onto the roof 2 with a translucent coating and thereby preventing its shading for sunlight.

В зависимости от интенсивности испарения в емкости 1 минерализованной воды, последняя подается через 12 посредством регулятора уровня (не показан на чертеже).Depending on the intensity of evaporation in tank 1 of mineralized water, the latter is supplied through 12 by means of a level regulator (not shown in the drawing).

Предлагаемый опреснитель прост по конструкции, не сложен в изготовлении и мобилен при перемещениях, поэтому может найти широкое применение в малых хозяйствах и в индивидуальном использовании.The proposed desalination plant is simple in design, easy to manufacture and mobile when moving, therefore it can be widely used in small farms and for individual use.

Claims (1)

Солнечный опреснитель бассейнового типа, содержащий емкость для опресняемой воды, наклонную кровлю со светопрозрачным покрытием, лотки для сбора дистиллята, установленные вдоль поверхности конденсации, и тепловую трубу для использования тепла конденсации, отличающийся тем, что тепловая труба выполнена в виде абсорбера с регулируемым наклоном посредством поворотного телескопического упора, нижняя поверхность абсорбера и нижняя часть поверхности конденсации покрыты слоем гидрофильного материала, причем в верхней части емкости опреснителя установлены каплеуловитель и выходной штуцер горячего обезвоженного воздуха.A pool-type solar desalinator comprising a tank for desalinated water, a sloping roof with a translucent covering, trays for collecting distillate installed along the condensation surface, and a heat pipe for using the heat of condensation, characterized in that the heat pipe is made in the form of an absorber with an adjustable slope by means of a rotary telescopic stop, the lower surface of the absorber and the lower part of the condensation surface are covered with a layer of hydrophilic material, and in the upper part of the tank of the desalinator a drip collector and an outlet nozzle for hot dehydrated air are installed.
RU2024112739A 2024-05-13 Solar-powered desalination unit of pool type RU2832810C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2832810C1 true RU2832810C1 (en) 2025-01-09

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2405877A (en) * 1943-10-06 1946-08-13 Gallowhur Chemical Corp Apparatus for solar distillation
SU648799A1 (en) * 1972-06-12 1979-02-25 Физико-Технический Институт Ан Туркменской Сср Solar distiller
SU648524A1 (en) * 1975-11-27 1979-02-25 Petr N Erokhin Heliodesalination plant
US5628879A (en) * 1994-08-01 1997-05-13 Woodruff; Seth D. Sun actuated automated distillation apparatus
RU2451641C2 (en) * 2010-07-01 2012-05-27 Захар Борисович Махлин Solar plant for water purification and desalination
KR101511715B1 (en) * 2012-11-20 2015-04-13 한국기계연구원 Solar seawater distiller with condensate path on condensation surface
RU2655892C1 (en) * 2017-03-06 2018-05-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Solar pool-type desalter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2405877A (en) * 1943-10-06 1946-08-13 Gallowhur Chemical Corp Apparatus for solar distillation
SU648799A1 (en) * 1972-06-12 1979-02-25 Физико-Технический Институт Ан Туркменской Сср Solar distiller
SU648524A1 (en) * 1975-11-27 1979-02-25 Petr N Erokhin Heliodesalination plant
US5628879A (en) * 1994-08-01 1997-05-13 Woodruff; Seth D. Sun actuated automated distillation apparatus
RU2451641C2 (en) * 2010-07-01 2012-05-27 Захар Борисович Махлин Solar plant for water purification and desalination
KR101511715B1 (en) * 2012-11-20 2015-04-13 한국기계연구원 Solar seawater distiller with condensate path on condensation surface
RU2655892C1 (en) * 2017-03-06 2018-05-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Solar pool-type desalter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kabeel et al. Performance improvement of a tubular solar still using V-corrugated absorber with wick materials: Numerical and experimental investigations
US6001222A (en) Solar heating and evaporation plant
Essa et al. Testing the performance of tubular solar still with flat basin, cords wick basin, and various angle of inclinations
US4138293A (en) Desalination apparatus
Bhargva et al. Factors affecting the performance of a solar still and productivity enhancement methods: a review
US10329167B2 (en) Compact high-efficiency solar distillation device
US10150050B2 (en) Solar powered water purification device with cylindrical structure
US4578898A (en) Solamar water recovery
CA2893367A1 (en) Device and method for solar distillation
CN111994985A (en) Solar seawater desalination device with water storage and condensation functions
RU2832810C1 (en) Solar-powered desalination unit of pool type
Ahmed et al. Performance evaluation of a conventional solar still with different types and layouts of wick materials
Malaiyappan et al. Productivity enhancement of a single basin and single slope solar still coupled with various basin materials
Atteya et al. Performance enhancement of stepped solar still via different sand beds, cooling coil and reflectors
CN211570155U (en) Hemispherical solar still capable of receiving illumination at any angle
RU2668249C1 (en) Solar desalinator with parabolic-cylinder reflectors
RU2651025C1 (en) Helio-distillation unit
KR101721203B1 (en) Desalination apparatus using solar thermal energy and waste heat
Malaiyappan et al. Review of the productivity of various types of solar stills
Maddah Modeling the feasibility of employing solar energy for water distillation
CN211664751U (en) Plate type solar distiller
RU165781U1 (en) Standalone desalination plant
Shakir et al. A new design of solar energy preheating unit with Fresnel lens of augmentation thermal performance of single slope solar still
RU2670928C1 (en) Mobile Solar Helicopter
Aboulfotoh et al. Solar distillation Systems Design and Enhancements Review