EA035928B1 - Solar and air source of water supply - Google Patents
Solar and air source of water supply Download PDFInfo
- Publication number
- EA035928B1 EA035928B1 EA201900254A EA201900254A EA035928B1 EA 035928 B1 EA035928 B1 EA 035928B1 EA 201900254 A EA201900254 A EA 201900254A EA 201900254 A EA201900254 A EA 201900254A EA 035928 B1 EA035928 B1 EA 035928B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- air
- solar
- glass
- rows
- vertical
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к водоснабжению, и может быть использовано в районах с жарким климатом с дефицитом воды.The proposed invention relates to agriculture, namely to water supply, and can be used in areas with a hot climate with a shortage of water.
Известно устройство для конденсации влаги из атмосферного воздуха, содержащее конденсатор, герметично соединенный с резервуаром, имеющим отверстия в верхней стенке для стекания конденсата, причем воздуховыводная труба свободно установлена между ребрами, образованными стенками конденсатора, а в верхней ее части имеется горизонтальный дефлектор, а заборная труба насоса опущена в резервуар с пресной водой (конденсатом воздушных водяных паров) через его верхнюю стенку, который с конденсатором погружены в колодец (шахту) с соленой водой на дне (Патент РФ № 2006592, МПК F28 B3/00, 1991).Known is a device for condensation of moisture from atmospheric air, containing a condenser hermetically connected to a reservoir having holes in the upper wall for condensate drainage, and the air outlet pipe is freely installed between the fins formed by the walls of the condenser, and in its upper part there is a horizontal deflector, and the intake pipe pump is lowered into a reservoir with fresh water (condensate of air water vapor) through its upper wall, which with a condenser is immersed in a well (mine) with salt water at the bottom (RF Patent No. 2006592, IPC F28 B3 / 00, 1991).
Недостатками известного устройства являются необходимость обеспечения насоса электроэнергией от постороннего источника и наличия охлаждающей воды для конденсатора, что снижает его эффективность.The disadvantages of the known device are the need to provide the pump with electricity from an external source and the availability of cooling water for the condenser, which reduces its efficiency.
Более близким к предлагаемому изобретению является установка для получения биологически чистой пресной воды при конденсации влаги из атмосферного воздуха, содержащая солнечные (гелио) батареи, холодильную систему, водосборник, воздуховод, вентиляционную систему и конденсатор, отличающаяся тем, что в качестве конденсатора в нее введена изготовленная из нержавеющей стали изогнутая в змеевик трубка, на внешней стороне которой выдавлены сферические лунки, а прямолинейные участки которой расположены вертикально и сплющены в направлении, перпендикулярном воздушному потоку (Патент РФ № 2185485 МПК E03B 3/28, B01D 5/00, C02F 1/00, F28F 1/16, 2000).Closer to the proposed invention is an installation for producing biologically pure fresh water by condensation of moisture from the atmospheric air, containing solar (solar) batteries, a refrigeration system, a water collector, an air duct, a ventilation system and a condenser, characterized in that the manufactured made of stainless steel a tube bent into a coil, on the outside of which spherical dimples are extruded, and the straight sections of which are located vertically and flattened in the direction perpendicular to the air flow (RF Patent No. 2185485 IPC E03B 3/28, B01D 5/00, C02F 1/00 , F28F 1/16, 2000).
Основными недостатками известной установки являются использование для охлаждения воздуха сложной холодильной системы, использующей синтетические хладоагенты, конденсатора исполненного в форме змеевика, что усложняет и удорожает конструкцию и, в конечном счете, снижает продолжительность, надежность и эффективность работы установки.The main disadvantages of the known installation are the use of a complex refrigeration system using synthetic refrigerants for air cooling, a condenser made in the form of a coil, which complicates and increases the cost of the design and, ultimately, reduces the duration, reliability and efficiency of the installation.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и экономической эффективности солнечно-воздушного источника водоснабжения.The technical result of the proposed invention is to improve the reliability and economic efficiency of the solar-air source of water supply.
Технический результат достигается солнечно-воздушным источником водоснабжения, содержащим группу расположенных по окружности, помещенных ниже уровня поверхности грунта, вертикальных щелевых стеклоблочных теплообменников, каждый из которых состоит из вертикальных продольных однорядных перегородок, выполненных из связанных между собой рядов одноканальных стеклоблоков с воздушными каналами, нижние ряды которых уложены на наклонную опорную плиту, перфорированную отверстиями, верхние ряды закрыты соединительной плитой, также перфорированной отверстиями, промежутки между рядами заполнены грунтом, торцы однорядных перегородок с одной стороны соединены воздушными каналами стеклоблоков с входным воздушным коллектором через прямоугольные отверстия, выполненным из коррозионностойкого материала, состоящим из короба с пирамидальной крышкой, соединенной с вертикальной заборной трубой, на входе которой устроен осевой вентилятор, а на ее верхнем торце на опорах закреплена горизонтальная гелиотермоэлектрическая батарея с образованием между ней и верхним торцом заборной трубы заборной щели, причем противоположные торцы вертикальных щелевых стеклоблочных теплообменников соединены воздушными каналами стеклоблоков выходным воздушным коллектором через прямоугольные отверстия, выполненным из коррозионностойкого материала и состоящим из приемного короба с пирамидальным днищем, уклон опорной плиты и, соответственно, щелевых стеклоблочных теплообмеников выполнен в сторону приемного короба, а величина его должна быть не меньше величины угла естественного откоса вода, приемные коробы выходных воздушных коллекторов каждого щелевого стеклоблочного теплообменника сверху соединены выхлопными воздуховодами, снабженными отсечными клапанами с центральной вытяжной шахтой, соединенной выше уровня поверхности грунта с вытяжной трубой, снабженной дефлектором, а пирамидальные днища выходных воздушных коллекторов через трубопроводы с запорной арматурой соединены с закрытым конденсатным баком, снабженным вантузом, внутри которого помещен погружной насос, соединенный трубопроводом с запорной арматурой с потребителем; гелиотермоэлектрическая батарея представляет собой горизонтальную панель, составленную из фотоэлементов, присоединенных своей тыльной стороной к верхним торцам термоэлектрических преобразователей, выполненных из прямоугольных пластин диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которых помещена контурная арматура, состоящая из термоэлектрических элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, изготовленные 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 торца корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, сами проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П-образные ряды, крайние проволочные отрезки каждого П-образного ряда, соединены перемычками с коллекторами одноименных электрических зарядов, которые наряду с фотоэлементами соединены через выходные коллекторы с вентиляторами, насосом и другими потребителями.The technical result is achieved by a solar-air source of water supply, containing a group of vertical slotted glass-block heat exchangers located along the circumference, placed below the ground surface level, each of which consists of vertical longitudinal single-row partitions made of interconnected rows of single-channel glass blocks with air channels, the lower rows which are laid on an inclined base plate, perforated with holes, the upper rows are closed with a connecting plate, also perforated with holes, the gaps between the rows are filled with soil, the ends of the single-row partitions on one side are connected by air channels of glass blocks with the inlet air collector through rectangular holes made of corrosion-resistant material, consisting of from a box with a pyramidal cover connected to a vertical intake pipe, at the inlet of which an axial fan is arranged, and a horizontal solar thermoelectric is fixed on its upper end on the supports tric battery with the formation of an intake gap between it and the upper end of the intake pipe, and the opposite ends of the vertical slotted glass block heat exchangers are connected by the air channels of the glass blocks by the outlet air collector through rectangular holes made of corrosion-resistant material and consisting of a receiving box with a pyramidal bottom, the slope of the base plate and, accordingly, slotted glass-block heat exchangers are made towards the intake duct, and its value should not be less than the value of the angle of repose water, intake ducts of the outlet air collectors of each slotted glass-block heat exchanger are connected from above by exhaust ducts equipped with shut-off valves with a central exhaust shaft connected above the surface level ground with an exhaust pipe equipped with a deflector, and the pyramidal bottoms of the outlet air collectors through pipelines with shutoff valves are connected to a closed condensate tank equipped with a ntuz, inside which a submersible pump is placed, connected by a pipeline with shut-off valves to the consumer; A solar-thermoelectric battery is a horizontal panel made up of photocells connected with their back side to the upper ends of thermoelectric converters made of rectangular plates of dielectric material with high thermal conductivity, in the array of which there is a contour armature consisting of thermoelectric elements, which are paired wire segments made from different metals M1 and M2, soldered at the ends to each other in such a way that their joints are bent at an angle of 90 ° and are located near the outer surface of the end of the thermoelectric converter housing parallel to it, the wire segments themselves are located parallel to each other, forming U-shaped rows, extreme wire sections of each U-shaped row are connected by jumpers with collectors of the same electric charges, which, along with photocells, are connected through outlet collectors with fans, a pump and other consumers.
Предлагаемый солнечно-воздушный источник водоснабжения (СВИВС) представлен на фиг. 1-11 (на фиг. 1-4 - общий вид СВИВС и его разрезы, на фиг. 5 - одноканальный стеклоблок, на фиг. 6, 7 - общий вид гелиотермоэлектрической батареи и ее разрезы, на фиг. 8-11 - общий вид, разрезы и узел термоThe proposed solar-air source of water supply (SVIVS) is shown in Fig. 1-11 (in Fig. 1-4 - a general view of SVIVS and its sections, in Fig. 5 - a single-channel glass block, in Fig. 6, 7 - a general view of the solar thermoelectric battery and its sections, in Fig. 8-11 - a general view , cuts and thermo knot
- 1 035928 электрического преобразователя.- 1 035928 electrical converter.
СВИВС содержит группу расположенных по окружности, помещенных ниже уровня поверхности грунта 1 вертикальных щелевых стеклоблочных теплообменников 2, каждый из которых состоит из вертикальных продольных однорядных перегородок 3, выполненных из связанных между собой рядов одноканальных стеклоблоков 4 с воздушными каналами 5, нижние ряды которых уложены на наклонную опорную плиту 6, перфорированную отверстиями 7, верхние ряды закрыты соединительной плитой 8, также перфорированной отверстиями 7, промежутки между рядами заполнены грунтом 1, торцы однорядных перегородок 3 с одной стороны соединены воздушными каналами 5 стеклоблоков 4 с входным воздушным коллектором 9 через прямоугольные отверстия (на фиг. 1-11 не показаны), выполненным из коррозионностойкого материала, состоящим из короба 10 с пирамидальной крышкой 11, соединенной с вертикальной заборной трубой 12, на входе которой устроен осевой вентилятор 13. На верхнем торце заборной трубы 12 на опорах 14 закреплена горизонтальная гелиотермоэлектрическая батарея (ГТЭБ) 15 с образованием между ней и верхним торцом заборной трубы 11 заборной щели 16. Противоположные торцы вертикальных щелевых стеклоблочных теплообменников 2 соединены воздушными каналами 5 стеклоблоков 4 с выходным воздушным коллектором 17 через прямоугольные отверстия (на фиг. 1-11 не показаны), выполненным из коррозионностойкого материала, состоящим из приемного короба 18 с пирамидальным днищем 19, причем уклон опорной плиты 6 и щелевых стеклоблочных теплообмеников 2 выполнен в сторону приемного короба 18, а величина его должна быть не меньше величины угла естественного откоса воды. При этом приемные коробы 18 выходных воздушных коллекторов 17 каждого щелевого стеклоблочного теплообменника 2 сверху соединены выхлопными воздуховодами 20, снабженными отсечными клапанами 21 с центральной вытяжной шахтой 22, соединенной выше уровня поверхности грунты с вытяжной трубой 23, снабженной дефлектором 24, а пирамидальные днища выходных воздушных коллекторов 19 через конденсатные трубопроводы 25 с запорной арматурой 26 соединены с закрытым конденсатным баком 27, снабженным вантузом 28, внутри которого помещен погружной насос 29, соединенный трубопроводом 30 с запорной арматурой 26 с потребителем (на фиг. 1-11 не показаны). ГТЭБ 15 представляет собой горизонтальную панель, составленную из фотоэлементов 31, присоединенных своей тыльной стороной к верхним торцам термоэлектрических преобразователей (ТЭП) 32 (узлы крепления на фиг. 1-11 не показаны), выполненных из прямоугольных пластин диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которых помещена контурная арматура, состоящая из термоэлектрических элементов (ТЭЭ) 33, представляющих собой парные проволочные отрезки 34 и 35, изготовленные из разных металлов M1 и M2, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи 36 согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности торца корпуса ТЭП 32 параллельно ей, сами проволочные отрезки 34 и 35 расположены параллельно друг другу, образуя Побразные ряды, крайние проволочные отрезки 34 и 35 каждого П-образного ряда ТЭП 32, соединены перемычками 36 с коллекторами одноименных электрических зарядов 37 и 38, которые наряду с фотоэлементами 31 соединены через выходные коллекторы 39 и 40 с вентиляторами 13, насосом 29 и другими потребителями (соединительные электропровода и другие потребители (на фиг. 1-11 не показаны).SVIVS contains a group of vertical slotted glass-block heat exchangers 2 located in a circle, placed below the ground surface level 1, each of which consists of vertical longitudinal single-row partitions 3, made of interconnected rows of single-channel glass blocks 4 with air channels 5, the lower rows of which are laid on an inclined base plate 6, perforated with holes 7, the upper rows are closed with a connecting plate 8, also perforated with holes 7, the gaps between the rows are filled with soil 1, the ends of single-row partitions 3 are connected on one side by air channels 5 of glass blocks 4 with an inlet air collector 9 through rectangular holes (on Fig. 1-11 are not shown), made of corrosion-resistant material, consisting of a box 10 with a pyramidal cover 11 connected to a vertical intake pipe 12, at the inlet of which an axial fan 13 is arranged. At the upper end of the intake pipe 12, a horizontal heliote is fixed on the supports 14 an electric battery (GTEB) 15 with the formation between it and the upper end of the intake pipe 11 of the intake slot 16. The opposite ends of the vertical slotted glass-block heat exchangers 2 are connected by air channels 5 of glass blocks 4 with the outlet air collector 17 through rectangular holes (in Fig. 1-11 are not shown), made of corrosion-resistant material, consisting of a receiving box 18 with a pyramidal bottom 19, and the slope of the base plate 6 and slotted glass-block heat exchangers 2 is made towards the receiving box 18, and its value should not be less than the angle of repose water. In this case, the receiving boxes 18 of the outlet air collectors 17 of each slotted glass-block heat exchanger 2 are connected from above by the exhaust ducts 20 equipped with shut-off valves 21 with the central exhaust shaft 22 connected above the ground surface level with the exhaust pipe 23 provided with a deflector 24, and the pyramidal bottoms of the outlet air collectors 19 through condensate pipelines 25 with shutoff valves 26 are connected to a closed condensate tank 27 equipped with a plunger 28, inside which a submersible pump 29 is placed, connected by a pipeline 30 with shutoff valves 26 to a consumer (not shown in Figs. 1-11). GTEB 15 is a horizontal panel composed of photocells 31, connected with their back side to the upper ends of thermoelectric converters (TEC) 32 (attachment points are not shown in Figs. 1-11), made of rectangular plates of dielectric material with high thermal conductivity, in an array of which the contour reinforcement is placed, consisting of thermoelectric elements (TEE) 33, which are paired wire segments 34 and 35 made of different metals M1 and M2, soldered at the ends to each other in such a way that their junctions 36 are bent at an angle of 90 ° and are located near the outer surface of the end face of the TPE 32 body parallel to it, the wire segments 34 and 35 themselves are located parallel to each other, forming U-shaped rows, the extreme wire segments 34 and 35 of each U-shaped row of the TPE 32, connected by jumpers 36 with collectors of the same electric charges 37 and 38 , which, along with photocells 31, are connected through outlet collectors 39 and 40 with fans 13, pump 29 and other consumers (connecting electric wires and other consumers (in Fig. 1-11 not shown).
В основу работы предлагаемого СВИВС положены: особенности температурного профиля по глубине грунта 1 в жарких регионах, где температура грунта 1 на глубине H, величина которой выбирается в зависимости от геологических и географических особенностей региона, значительно ниже температуры наружного воздуха, использование в конструкции щелевого стеклоблочного теплообменника 2, работающего как пластинчатый теплообменник и изготовление его из одноканальных стеклоблоков 4, обеспечивающее долговечность его функционирования и обеспечение вентиляторов 13 и насоса 29 электричеством за счет использовании солнечной энергии и эффекта термоэлектричества.The work of the proposed SVIVS is based on: features of the temperature profile along the depth of soil 1 in hot regions where the temperature of soil 1 at a depth H, the value of which is chosen depending on the geological and geographical features of the region, is significantly lower than the outside air temperature, the use of a slotted glass block heat exchanger in the structure 2, working as a plate heat exchanger and manufacturing it from single-channel glass blocks 4, ensuring the durability of its operation and providing fans 13 and pump 29 with electricity due to the use of solar energy and the effect of thermoelectricity.
Предлагаемый СВИВС работает следующим образом. Во избежание перегрева грунта 1 вокруг теплообменников 2 из них всегда работает только один. В остальных установках отключены вентиляторы 13, закрыты отсечные клапаны 21 выхлопных труб 20 и запорная арматура 26 конденсатных трубопроводов 25. В работающем теплообменнике 2 включен вентилятор 13, открыты отсечный клапан 21 выхлопного воздуховода 20 и запорная арматура 26 конденсатного трубопровода 25. Наружный воздух с температурой t1 и влагосодержанием d1 при поступает через заборную щель 16 в заборную трубу 12 и через воздушный коллектор 9 распределяется по каналам 5 стеклоблоков 4 и перемещается по ним в выходной воздушный коллектор 17. В процессе движения воздуха по каналам 5 между ним и грунтом 1, имеющим более низкую температуру tr, через стенки каналов 5 стеклоблоков 4 происходит теплообмен, в результате чего температура воздуха уменьшается до t2, а образующийся при этом водный конденсат стекает за счет уклона каналов 5 в пирамидальное днище 19. Охлажденный и осушенный воздух собирается в выходном воздушном коллекторе 17 и через выхлопной трубопровод 20 поступает в центральную вытяжную шахту 22 и вытяжную трубу 23, снабженную дефлектором 24, откуда выбрасывается в атмосферу. В то же время происходит удаление водного конденсата из пирамидального днища 19 по конденсатному трубопроводу 25 в конденсатный бак 27, снабженный вантузом 28 (вантуз 28 служит для поддержания постоянного атмосферного давления в баке 27, откуда конденсат по мере накопления насосом 29 подается потребителю.The proposed SVIVS works as follows. To avoid overheating of the ground 1 around heat exchangers 2 of them only one always works. In other installations, fans 13 are turned off, shut-off valves 21 of exhaust pipes 20 and shut-off valves 26 of condensate pipelines 25. In a working heat exchanger 2, fan 13 is turned on, shut-off valve 21 of exhaust air duct 20 and shut-off valves 26 of condensate pipe 25 are open. Outside air with temperature t1 and moisture content d1 when it enters through the intake slot 16 into the intake pipe 12 and through the air collector 9 is distributed along the channels 5 of the glass blocks 4 and moves along them into the outlet air collector 17. In the process of air movement along the channels 5 between it and the soil 1, which has a lower temperature tr, heat exchange occurs through the walls of channels 5 of glass blocks 4, as a result of which the air temperature decreases to t 2 , and the resulting water condensate flows down due to the slope of channels 5 into the pyramidal bottom 19. The cooled and dried air is collected in the outlet air collector 17 and through the exhaust pipe 20 enters the center a separate exhaust shaft 22 and an exhaust pipe 23 equipped with a deflector 24, from where it is discharged into the atmosphere. At the same time, water condensate is removed from the pyramidal bottom 19 through the condensate pipeline 25 into the condensate tank 27 equipped with a plunger 28 (plunger 28 serves to maintain constant atmospheric pressure in the tank 27, from where the condensate is supplied to the consumer as it accumulates by the pump 29.
Одновременно верхняя поверхность фотоэлементов 31 ГТЭБ 14 нагревается солнечными лучами,At the same time, the upper surface of photocells 31 of the GTEB 14 is heated by the sun's rays,
- 2 035928 генерируя электричество, а их нижняя поверхность охлаждается в результате контакта с верхними торцами поверхности ТЭП 32, нагревает ее, отдавая тепло верхним спаям 36, выделившееся в результате генерации электричества. Одновременно торцы нижней поверхности и нижние спаи 36 ТЭЭ 32 рядов ТЭП 32 охлаждаются в результате контакта с потоком наружного воздуха, поступающего в заборную трубу 12. То есть, тепло, выделяющееся в результате работы фотоэлементов 31 от солнечных лучей, тратится на нагрев верхних спаев 36 ТЭЭ 33, а воздух, омывающий нижние торцы ТЭП 32, охлаждает нижние спаи 36 этих же ТЭЭ 33. В результате вышеописанных процессов в противоположных спаях 36 ТЭЭ 33 ТЭП 32 возникает разность температур и происходит генерация термоэлектричества (С.Г. Калашников. Электричество. - М: Наука, 1970, с. 502-506). Полученное под воздействием солнечных лучей электрическая энергия из фотоэлементов 31 и термоэлектричество из ТЭП 32 через коллекторы 39, 40 поступает в накопительный блок, вентилятор 13, насос 29 и другим потребителям (на фиг. 1-11 не показаны).- 2 035928 generating electricity, and their lower surface is cooled as a result of contact with the upper ends of the surface of the TPE 32, heats it, giving off heat to the upper junctions 36, released as a result of electricity generation. At the same time, the ends of the lower surface and the lower junctions 36 TEE 32 rows of TEI 32 are cooled as a result of contact with the flow of outside air entering the intake pipe 12. That is, the heat released as a result of the operation of photocells 31 from the sun's rays is spent on heating the upper junctions 36 TEE 33, and the air washing the lower ends of the TEE 32 cools the lower junctions 36 of the same TEE 33. As a result of the above processes in the opposite junctions 36 TEE 33 TEP 32, a temperature difference arises and thermoelectricity is generated (SG Kalashnikov. Electricity. - M : Nauka, 1970, p. 502-506). Electric energy obtained under the influence of sunlight from photocells 31 and thermoelectricity from TPE 32 through collectors 39, 40 enters the storage unit, fan 13, pump 29 and other consumers (not shown in FIGS. 1-11).
При нагреве окружающего грунта 1 значительно выше расчетной температуры tn ведущей к снижению производительности теплообменника 2 по конденсату, работающий теплообменник 2 выключают и запускают в работу другой теплообменник 2, температура грунта вокруг которого остыла до расчетной tn и вышеописанный процесс повторяется. Количество теплообменников 2 вокруг центральной шахты 22 и их расстояние 1 до нее определяется скоростью нагрева грунта 1 при работе одного из них и техникоэкономическим расчетом.When the surrounding soil 1 is heated significantly higher than the calculated temperature t n leading to a decrease in the condensate performance of the heat exchanger 2, the operating heat exchanger 2 is turned off and another heat exchanger 2 is started up, the temperature of the soil around which has cooled down to the calculated t n and the above process is repeated. The number of heat exchangers 2 around the central shaft 22 and their distance 1 to it is determined by the heating rate of the soil 1 during the operation of one of them and by the technical and economic calculation.
В качестве примера приведен приближенный расчет теплообменника 2 для географического района с температурой наружного воздуха t1=40°C, относительной влажностью φ=40% и температурой на выходе из теплообменника 2 t2=15°C. Принимаем температуру грунта на глубине H=(5-10) м, равной (1012)°С. Изменение параметров воздуха и количество конденсата находим по диаграмме I-d (B.H. Богословский и др. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. - М: Стройиздат, 1985, с. 35). Количество воды, образующейся при конденсации влаги от d1=17 г/кг до d2=10 г/кг при конечной температуре воздуха после теплообменника 2 t^=15°C равно 7 г/кг.As an example, an approximate calculation of heat exchanger 2 is given for a geographical area with an outside air temperature t1 = 40 ° C, relative humidity φ = 40% and an outlet temperature from heat exchanger 2 t 2 = 15 ° C. We take the soil temperature at the depth H = (5-10) m, equal to (1012) ° С. We find the change in air parameters and the amount of condensate from the diagram Id (BH Bogoslovsky et al. Air conditioning and refrigeration. - M: Stroyizdat, 1985, p. 35). The amount of water formed during the condensation of moisture from d1 = 17 g / kg to d 2 = 10 g / kg at the final air temperature after the heat exchanger 2 t ^ = 15 ° C is 7 g / kg.
Ориентировочно принимаем производительность теплообменника 2 по охлаждаемому воздуху, G=10000 кг/ч или 10000/3600=2,87 кг/с.Roughly we take the capacity of heat exchanger 2 for cooled air, G = 10000 kg / h or 10000/3600 = 2.87 kg / s.
Количество конденсируемых водяных паров в секунду g=7x2,87=20 г/с или 0,02 кг/сThe amount of condensed water vapor per second g = 7x2.87 = 20 g / s or 0.02 kg / s
Количество теплоты, снимаемое в теплообменнике 2The amount of heat removed in the heat exchanger 2
Q=gxr(l), где r=2675 кДж/кгхК - теплота конденсации водяного пара при атмосферном давлении;Q = gxr (l), where r = 2675 kJ / kghK is the heat of condensation of water vapor at atmospheric pressure;
Q=0,02x2675=53,5 кДж/с.Q = 0.02x2675 = 53.5 kJ / s.
Часовая производительность теплообменника 2 по конденсатуHeat exchanger 2 condensate hourly capacity
7x10000=70000 г=70 кг/ч.7x10000 = 70,000 g = 70 kg / h.
Количество теплоты, которое передается через стенки одного стеклоблока 4 теплообменника 2 в грунт 1 от потока воздуха в канале 5 находим по формуле q—WF^-t^xT (1) (В.В. Нащокин. Техническая термодинамика и теплопередача. - М: Высшая школа, 1975, с. 326), где λ=1,1 вт/(м К) - коэффицент теплопроводности стекла;The amount of heat that is transferred through the walls of one glass block 4 of the heat exchanger 2 into the soil 1 from the air flow in channel 5 is found by the formula q-WF ^ -t ^ xT (1) (V.V. Nashchokin. Technical thermodynamics and heat transfer. - M: Higher school, 1975, p. 326), where λ = 1.1 W / (m K) is the coefficient of thermal conductivity of glass;
δ=10 мм - толщина стенки стеклоблока 4;δ = 10 mm - wall thickness of the glass block 4;
F=0,05 м2 - площадь стенок стеклоблока (принимаем размеры стеклоблока 0,25x0,1x0,1) при толщине стенок 5 мм);F = 0.05 m 2 - the area of the glass block walls (we take the dimensions of the glass block 0.25x0.1x0.1) with a wall thickness of 5 mm);
?ст=30°С - температура поверхности канала 5 (принимаем средней от входной и выходной температур воздуха (40°C+15)/2=27,5°C) t2 CT=12°C - температура наружной стенки канала 5 (принимаем равной температуре грунта 1).? st = 30 ° C - surface temperature of channel 5 (we take the average of the inlet and outlet air temperatures (40 ° C + 15) / 2 = 27.5 ° C) t 2 CT = 12 ° C - temperature of the outer wall of channel 5 (take equal to the ground temperature 1).
Количество теплоты, передаваемое потоком воздуха, проходящим по каналу 5 одного стеклоблока 4 в секунду, в грунт q=l ,2/0,005 x0,05 x(27,5-l 2)= 185 bt.The amount of heat transferred by the air flow passing through channel 5 of one glass block 4 per second to the ground q = l, 2 / 0.005 x0.05 x (27.5-l 2) = 185 bt.
Количество стеклоблоков 4 в теплообменнике 2 n=Q/q (3) η=53,5χ103/185=287 шт.The number of glass blocks 4 in the heat exchanger 2 n = Q / q (3) η = 53,5χ10 3/185 = 287 pc.
Принимаем длину ряда теплообменника 2 равной 4 м, высоту - 1 м. При этом количество рядов в одном теплообменнике 2 приближенно равно 3-4.We take the length of the row of heat exchanger 2 equal to 4 m, the height - 1 m. Moreover, the number of rows in one heat exchanger 2 is approximately 3-4.
Производительность установки по конденсату в сутки равна 70x24=1680 кг или 1,5-2 м3/сутки.The condensate capacity of the plant per day is 70x24 = 1680 kg or 1.5-2 m 3 / day.
Для установки в заборной трубе 12 принимаем высоконапорный осевой вентилятор ВО 06-30-5 №5, производительность, V=(9600-1300) м3/ч; давление, P=(213-110) Па; мощность, №=1,1 кВт. МощностьFor installation in the intake pipe 12, we take a high-pressure axial fan VO 06-30-5 No. 5, capacity, V = (9600-1300) m 3 / h; pressure, P = (213-110) Pa; power, № = 1.1 kW. Power
- 3 035928 конденсатного насоса 29 зависит от периодичности его использования и может обеспечиваться аккумулятором, который входит в состав накопительного блока. В ночное время вентилятор работает также за счет аккумулятора. При таких условиях мощность ГТЭБ 15 должна быть (2,5-3,0) кВт. Площадь ГТЭБ 15 такой мощности приблизительно равна (10-15) м2, диаметр заборной трубы 12, d3=0,5 м.- 3 035928 condensate pump 29 depends on the frequency of its use and can be supplied with a battery, which is part of the storage unit. At night, the fan is also powered by a battery. Under such conditions, the power of GTEB 15 should be (2.5-3.0) kW. The area of GTEB 15 of such a capacity is approximately equal to (10-15) m 2 , the diameter of the intake pipe is 12, d 3 = 0.5 m.
Таким образом, предлагаемый солнечно-воздушный источник водоснабжения обеспечивает получение пресной воды из окружающего воздуха, повышение продолжительности и эффективности работы установки за счет устройства под землей группы стеклоблочных теплообменников, позволяет повысить эффективность работы гелиотермоэлектрической батареи за счет ее оснащения термоэлектрическими преобразователями и, таким образом, увеличить его надежность и экономическую эффективность.Thus, the proposed solar-air source of water supply ensures the receipt of fresh water from the ambient air, an increase in the duration and efficiency of the installation due to the arrangement of a group of glass-block heat exchangers under the ground, it makes it possible to increase the efficiency of the solar-thermoelectric battery by equipping it with thermoelectric converters and, thus, its reliability and cost-effectiveness.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900254A EA035928B1 (en) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | Solar and air source of water supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900254A EA035928B1 (en) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | Solar and air source of water supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900254A1 EA201900254A1 (en) | 2020-09-01 |
| EA035928B1 true EA035928B1 (en) | 2020-09-02 |
Family
ID=72615993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900254A EA035928B1 (en) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | Solar and air source of water supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA035928B1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112413906B (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-10 | 玛域(北京)新能源科技有限公司 | Environment-friendly air water taking device based on efficient condensation |
| CN113519376B (en) * | 2021-07-22 | 2023-11-21 | 李鑫鑫 | Ecological protection afforestation sand prevention fence |
| CN115669502A (en) * | 2022-10-10 | 2023-02-03 | 上海鹿特士环保科技有限公司 | Irrigation water vapor recovery device for garden irrigation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2185482C2 (en) * | 2000-07-25 | 2002-07-20 | Алексеев Вячеслав Викторович | Apparatus for receiving biologically pure fresh water at condensation of moisture out of atmospheric air |
| RU63379U1 (en) * | 2005-07-22 | 2007-05-27 | ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет"(ВоГТУ) | DEVICE FOR PRODUCING WATER FROM ATMOSPHERIC AIR |
| RU160016U1 (en) * | 2015-10-05 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | INSTALLATION FOR WATER |
-
2019
- 2019-05-22 EA EA201900254A patent/EA035928B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2185482C2 (en) * | 2000-07-25 | 2002-07-20 | Алексеев Вячеслав Викторович | Apparatus for receiving biologically pure fresh water at condensation of moisture out of atmospheric air |
| RU63379U1 (en) * | 2005-07-22 | 2007-05-27 | ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет"(ВоГТУ) | DEVICE FOR PRODUCING WATER FROM ATMOSPHERIC AIR |
| RU160016U1 (en) * | 2015-10-05 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | INSTALLATION FOR WATER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201900254A1 (en) | 2020-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA035928B1 (en) | Solar and air source of water supply | |
| US11199366B2 (en) | Energy storage systems | |
| KR101084569B1 (en) | Hybrid hot water supplying system using solar collector and heat pump type air conditioner | |
| Fallahzadeh et al. | An experimental investigation on the performance of a new portable active bubble basin solar still | |
| CN203893703U (en) | Evaporative cooler closed circulating cooling water device for thermal power plant | |
| CN109219722B (en) | Air conditioning system | |
| US4993234A (en) | Solar collector absorption cooling system | |
| US20150260434A1 (en) | Air Source Heat Exchange System and Method Utilizing Temperature Gradient and Water | |
| CN101776401B (en) | Air-cooled steam condensing system with natural ventilation and direct water film evaporation | |
| KR100953907B1 (en) | Base plate for evaporating refrigerant and evaporator using thereof | |
| CN101776400A (en) | Forced-draft direct water film evaporative air-cooling condensor system | |
| US4347703A (en) | Rankine cycle system employing seasonal temperature variations | |
| RU160016U1 (en) | INSTALLATION FOR WATER | |
| RU2622441C1 (en) | Stand-alone solar distiller-electric generator | |
| JP3886045B2 (en) | High-efficiency low-temperature heat collection panel and its heat transport system | |
| US20150308717A1 (en) | Improved Element for Processing Solar Radiation, and a Sun Tracker and a Solar Farm Equipped with Such an Element | |
| US4424677A (en) | Rankine cycle system employing seasonal temperature variations | |
| RU2652586C1 (en) | Environment friendly energy saving unit of air conditioning system | |
| KR101423095B1 (en) | Evaporation coils built solar hot water heating system using thermal plate home | |
| CN106812179B (en) | Intelligent air water drawing device and method based on solar power supply | |
| RU2768909C2 (en) | Autonomous self-orienting solar desalter-electric generator | |
| RU2256036C1 (en) | Autonomous device for condensation of fresh water from atmosphere | |
| RU182542U1 (en) | THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE | |
| WO2017002127A1 (en) | Solar collector with absorber integrated heat storage | |
| RU92160U1 (en) | SECTION SECTION TYPE ABC GI AIR COOLING UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |