RU2117634C1

RU2117634C1 - Solar desalination plant

Info

Publication number: RU2117634C1
Application number: RU96106181A
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Потапов; Виктор Григорьевич Горшенев; Юрий Григорьевич Жулев; Михаил Эхильевич Шварц
Original assignee: Михаил Эхильевич Шварц
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: heat engineering, in particular, low-capacity solar desalination plants of brines in household application. SUBSTANCE: plant consists of solar collector and multisectional vacuum distiller. Evaporating heat-exchanger and evaporation-condensation heat exchangers of distiller are made in the form of spiral tubes. Distiller is evacuated with the help of water-air ejector. Specific capacity of plant depends on the number of section used in the plant and amount of 5-15 l of distillate per day from square meter of collector. EFFECT: higher efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к солнечным опреснителям соленой воды небольшой производительности, используемым в быту. The invention relates to heat engineering, namely to solar desalination salt water of small productivity, used in everyday life.

Известны гелиоопреснители небольшой производительности, выполненные по схеме с одноразовым циклом испарение-конденсация (Кахаров С., Батиров К. Результаты многолетних натурных испытаний солнечных опреснительных установок. Гелиотехника, N 4, 1985, АН УССР). Используемая в этих опреснителях схема дистилляции обеспечивает им простоту и надежность при индивидуальной эксплуатации в быту. Small-capacity solar desalters are known, made according to the scheme with a one-time evaporation-condensation cycle (Kakharov S., Batirov K. Results of long-term field tests of solar desalination plants. Solar technology, N 4, 1985, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR). The distillation scheme used in these desalination plants provides them with simplicity and reliability for individual household use.

Недостатком таких опреснителей является невысокая удельная производительность (2 - 5 л/м²•сутки).The disadvantage of such desalination plants is the low specific productivity (2 - 5 l / m ² • day).

Из известных гелиоопреснителей наиболее близким по технической сути является опреснитель с производительностью приблизительно 100 л/сутки, включающий солнечный коллектор и многосекционный с вертикальным расположением секций дистиллятор, соединенных между собой с помощью прямого и обратного трубопроводов, описанный в работе (Jose L., Fernadez and Norberto Chargoy, Multi-Stage, indirectly Heated Solar still, Solar Energy, 44(4), 1990) в котором дистиллят образуется в многоступенчатом процессе испарения и конденсации не поверхностях дистиллятора при нормальном давлении в атмосфере воздуха. Of the known solar desalters, the closest in technical essence is a desalination plant with a capacity of approximately 100 l / day, including a solar collector and a multi-section distiller with a vertical arrangement of sections, interconnected by direct and return pipelines, described in (Jose L., Fernadez and Norberto Chargoy, Multi-Stage, indirectly Heated Solar still, Solar Energy, 44 (4), 1990) in which the distillate is formed in a multi-stage process of evaporation and condensation on the surfaces of the distiller at normal atmospheric pressure during zduha.

Недостатком такого опреснителя является невысокая удельная производительность

, объясняемая низкой эффективностью используемых теплообменников и наличием в полости дистиллятора атмосферного воздуха.The disadvantage of such a desalination plant is its low specific productivity

, explained by the low efficiency of the used heat exchangers and the presence in the cavity of the distiller of atmospheric air.

Задачей настоящего изобретения является увеличение удельной производительности бытового опреснителя. The objective of the present invention is to increase the specific productivity of a household desalination plant.

Техническим результатом изобретения является выполнение более эффективной за счет создаваемого разряжения конструкции теплообменников дистиллятора при обеспечении надежности их работы. The technical result of the invention is the implementation of more efficient due to the created vacuum design of the heat exchangers of the distiller while ensuring the reliability of their work.

Указанный технический результат достигается тем, что в гелиоопреснительной установке, содержащей солнечный коллектор и многосекционный с вертикальным расположением секций дистиллятор, соединенных между собой по теплоносителю с помощью прямого и обратного трубопроводов, испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок, к теплообменнику конденсатора подсоединен водовоздушный эжектор, а оросители выполнены в виде съемных разбрызгивателей и устанавливаемых под ними растекателей. The specified technical result is achieved by the fact that in a solar desalination plant containing a solar collector and a multi-section distiller with a vertical arrangement of sections connected to each other by a heat transfer medium using direct and return pipelines, the evaporator and evaporative condensation heat exchangers of the distiller are made in the form of spiral tubes to a condenser heat exchanger a water-air ejector is connected, and the sprinklers are made in the form of removable sprinklers and a raster installed under them televisions.

Испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок с нанизанными на них шайбами. The evaporative and evaporative condensation heat exchangers of the distiller are made in the form of spiral tubes with washers strung on them.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой гелиоопреснительной установки; на фиг. 2 - конструктивная схема теплообменников дистиллятора; на фиг. 3 и 4 - фрагмент испарительно-конденсационного теплообменника; на фиг. 5 и 6 - конструктивная схема оросителя. In FIG. 1 shows a diagram of a proposed solar desalination plant; in FIG. 2 - structural diagram of the heat exchangers of the distiller; in FIG. 3 and 4 — a fragment of an evaporative condensation heat exchanger; in FIG. 5 and 6 - structural design of the irrigator.

Гелиоопреснительная установка (фиг. 1) содержит солнечный коллектор 1, многосекционный дистиллятор 2, включающий входной испаритель 3 с теплообменником 4 и оросителем, состоящим из разбрызгивателя 5 и растекателя 6, выходной конденсатор 7 с теплообменником 8 и секции совмещенных испарительно-конденсационных устройств 9, 10, водовоздушный эжектор 11, насосы для прокачки теплоносителя и соленой воды 12, 13, 14, емкости для дистиллята 15 и рассола 16 и систему слива дистиллята 17. The solar desalination plant (Fig. 1) contains a solar collector 1, a multi-section distiller 2, including an inlet evaporator 3 with a heat exchanger 4 and an irrigator consisting of a sprayer 5 and a spreading device 6, an output condenser 7 with a heat exchanger 8 and sections of combined evaporative-condensing devices 9, 10 , a water-air ejector 11, pumps for pumping a heat carrier and salt water 12, 13, 14, containers for distillate 15 and brine 16, and a distillate discharge system 17.

Число секций дистиллятора зависит от производительности установки. Для опреснителей с производительностью порядка приблизительно 100 л/сутки число секций 4 - 6. На фиг. 1 для примера показан 4-х секционный дистиллятор. The number of sections of the distiller depends on the performance of the installation. For desalination plants with a capacity of about 100 l / day, the number of sections is 4 to 6. In FIG. 1 for example, shows a 4-section distiller.

Гелиоопреснительная установка работает следующим образом. Solar desalination plant operates as follows.

Теплоноситель, циркулирующий с помощью насоса 12 в контуре солнечного коллектора 1, обеспечивает подвод тепла к теплообменнику 4 испарителя 3 (фиг. 1). Соленая вода из бака 16 насосом 14 подается к разбрызгивателю 5 оросителя испарителя и с помощью растекателя 6 разбрызгивается на поверхности теплообменника 4. Часть воды испаряется, а часть стекает в нижерасположенную секцию и там с помощью оросителя разбрызгивается на поверхности теплообменника испарительно-конденсационного устройства 9. Образуемый в верхней секции пар отводится в нижерасположенную секцию и там конденсируется внутри спиральной трубки, испаряя текущую по ее поверхности соленую воду (фиг. 2). Образовавшийся конденсат поступает в систему слива 17 и сливается в нижнюю часть конденсатора, а затем самотеком в емкость 15. Такая процедура повторяется во всех секциях, кроме нижней. Рассол из предпоследней секции самотеком сливается в емкость 16. Теплота конденсации, выделяемая при конденсации пара в конденсаторе 7, забирается теплоносителем контура теплообменника 8. The coolant circulating through the pump 12 in the circuit of the solar collector 1, provides heat to the heat exchanger 4 of the evaporator 3 (Fig. 1). Salt water from the tank 16 is pumped by pump 14 to the evaporator sprinkler 5 and is sprayed onto the surface of the heat exchanger 4 using a spreader 6. Part of the water evaporates and part flows into the downstream section and is sprayed on the surface of the heat exchanger of the evaporation-condensation device 9. Formed in the upper section, the steam is diverted to the downstream section and there it condenses inside the spiral tube, evaporating the salt water flowing along its surface (Fig. 2). The resulting condensate enters the drain system 17 and is discharged into the lower part of the condenser, and then by gravity into the tank 15. This procedure is repeated in all sections except the lower one. The brine from the penultimate section by gravity merges into the tank 16. The condensation heat generated during the condensation of steam in the condenser 7, is taken by the heat transfer medium of the heat exchanger circuit 8.

Дистиллятор работает при давлении ниже атмосферного. Необходимое разряжение обеспечивается с помощью водовоздушного эжектора 11, включенного в контур теплообменника 8 конденсатора 7. The distiller operates at a pressure below atmospheric. The necessary vacuum is provided using a water-air ejector 11, included in the circuit of the heat exchanger 8 of the condenser 7.

Теплообменники испарительно-конденсационных устройств выполнены в виде спиральных трубок (фиг. 2). Соленая вода стекает по поверхности верхности трубок сверху вниз в виде тонкой пленки, что обеспечивает высокую эффективность процессов тепло- и массопереноса. Возможное стекание соленой воды вдоль трубки, что может привести к ее частичному осушению, если не сделать угол наклона спирали небольшим, предотвращается установкой шайб 18 (фиг. 3 и 4), нанизываемых на трубку и закрепленных через определенные промежутки. The heat exchangers of the evaporation and condensation devices are made in the form of spiral tubes (Fig. 2). Salt water flows down the surface of the tube surface from top to bottom in the form of a thin film, which ensures high efficiency of heat and mass transfer processes. The possible drainage of salt water along the tube, which can lead to its partial drainage, if the spiral angle is not small, is prevented by the installation of washers 18 (Figs. 3 and 4), strung on the tube and fixed at regular intervals.

Оросители дистиллятора выполнены по схеме, показанный на фиг. 5 и 6. Они включают легко снимаемый и устанавливаемый разбрызгиватель 5 и располагаемый под ним растекатель 6. Distiller sprinklers are made according to the circuit shown in FIG. 5 and 6. They include an easily removable and mounted sprinkler 5 and a spreader 6 located below it.

Исполнение теплообменников испарительно-конденсационных устройств в виде спиральных трубок (фиг. 2) существенно упрощает конструкцию дистиллятора по сравнению с другими известными вакуумными дистилляторами, обеспечивая при этом высокую эффективность тепло- и массопереноса. The design of the heat exchangers of the evaporation and condensation devices in the form of spiral tubes (Fig. 2) significantly simplifies the design of the distiller compared to other known vacuum distillers, while ensuring high efficiency of heat and mass transfer.

Включение водовоздушного эжектора в контур теплообменника конденсатора позволяет одновременно обеспечить эффективный отвод тепла и необходимое разряжение в секциях дистиллятора. В отличие от механических вакуумных насосов, которые имеют небольшой ресурс работы в атмосфере водяного пара, водовоздушный эжектор прост и надежен в эксплуатации. The inclusion of a water-air ejector in the circuit of the condenser heat exchanger allows you to simultaneously provide efficient heat dissipation and the necessary vacuum in the sections of the distiller. Unlike mechanical vacuum pumps, which have a short service life in a water vapor atmosphere, a water-air ejector is simple and reliable in operation.

Выполнение разбрызгивателя 5 оросителя (фиг. 5) легко снимаемым и устанавливаемым повышает надежность и долговечность работы установки. Долговечность и надежность работы опреснителей во многом определяется надежностью работы оросителей очень чувствительных к отложению солей. В промышленных установках вопрос с засолением решается за счет предварительного смягчения соленой воды, что совершенно невыполнимо для бытовых опреснителей индивидуального пользования. Выполнение разбрызгивателя легко снимаемым и устанавливаемым решает проблему засоления путем периодического его снимания и очищения от соли. The implementation of the sprinkler 5 sprinkler (Fig. 5) is easily removable and installed increases the reliability and durability of the installation. The longevity and reliability of desalination plants is largely determined by the reliability of the irrigators very sensitive to salt deposition. In industrial plants, the issue of salinization is solved by the preliminary softening of salt water, which is completely impossible for household desalination plants for individual use. The implementation of the sprayer is easily removable and installable solves the problem of salinization by periodically removing it and cleaning it from salt.

Claims

A solar desalination plant containing a solar collector, a multi-section distiller with a vertical arrangement of sections connected to each other through a heat carrier using direct and return pipelines, evaporative and evaporative-condensing heat exchangers and a condenser heat exchanger, characterized in that the evaporative and evaporative-condensing heat exchangers are made in the form of spiral tubes with washers mounted on them; a water-air ejector connected to a condenser heat exchanger connected them successively into the loop, and the sprinklers are in the form of removable and sprinklers installed underneath rastekateley.