RU216261U1 - SOLAR DETAILER WITH PARABOLOCYLINDRICAL REFLECTORS - Google Patents

SOLAR DETAILER WITH PARABOLOCYLINDRICAL REFLECTORS Download PDF

Info

Publication number
RU216261U1
RU216261U1 RU2022110318U RU2022110318U RU216261U1 RU 216261 U1 RU216261 U1 RU 216261U1 RU 2022110318 U RU2022110318 U RU 2022110318U RU 2022110318 U RU2022110318 U RU 2022110318U RU 216261 U1 RU216261 U1 RU 216261U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solar
water
reflectors
parabolic
trough
Prior art date
Application number
RU2022110318U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Олегович Когновицкий
Дмитрий Андреевич Малевский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU216261U1 publication Critical patent/RU216261U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области использования энергии солнечного излучения, в частности к установкам для дистилляции воды за счет энергии солнечного излучения, например для опреснения морской воды. Заявленный солнечный опреснитель с параболоцилиндрическими отражателями (1) включает испарительную камеру в виде расположенной в фокусе отражателей (1) трубы, в нижней по потоку воды зоне (11), выполненной в виде U-образного желоба (16), закрытого сверху

Figure 00000016
-образным желобом (17) с зеркальными нижними поверхностями внутренних граней (18) для конденсации пара, нижние торцы которого изнутри снабжены желобами (19) для сбора дистиллята, прикрепленными к нижним концам
Figure 00000017
-образного желоба (17). Солнечный опреснитель снабжен одноосной системой слежения за Солнцем с однокоординатным датчиком (21) положения Солнца. Параболоцилиндрические отражатели (1) закреплены в эквидистантно и соосно расположенных и соединенных плоской рамой (23) кольцах (3), центры которых совпадают с фокальной линией параболоцилиндрических отражателей (1). Кольца (3) установлены на опорной раме с возможностью вращения по роликам (21) посредством закрепленного на опорной раме (8) электродвигателя (4), имеющего возможность соединения с первой солнечной фотоэлектрической батареей (6). Подключенный к водоему опресняемой воды трубопровод соединен с
Figure 00000018
-образным желобом (17) для конденсации пара и с электронасосом (13) для подачи опресняемой воды, подключенным ко второй солнечной фотоэлектрической батарее (15), закрепленной на плоской раме (23). Технический результат - повышение эффективности и надежности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Figure 00000019
The utility model relates to the field of using solar radiation energy, in particular to installations for distilling water using solar radiation energy, for example, for desalination of sea water. The claimed solar distiller with parabolic-cylindrical reflectors (1) includes an evaporation chamber in the form of a pipe located at the focus of the reflectors (1), in the zone (11) downstream of the water flow, made in the form of a U-shaped chute (16), closed from above
Figure 00000016
-shaped trough (17) with mirrored lower surfaces of inner faces (18) for steam condensation, the lower ends of which are internally equipped with troughs (19) for collecting distillate, attached to the lower ends
Figure 00000017
-shaped chute (17). The solar distiller is equipped with a single-axis solar tracking system with a single-coordinate sensor (21) of the position of the sun. Parabolic-cylindrical reflectors (1) are fixed in equidistant and coaxially located and connected by a flat frame (23) rings (3), the centers of which coincide with the focal line of the parabolic-cylindrical reflectors (1). The rings (3) are mounted on the support frame with the possibility of rotation along the rollers (21) by means of an electric motor (4) fixed on the support frame (8), which can be connected to the first solar photovoltaic battery (6). The pipeline connected to the desalinated water reservoir is connected to
Figure 00000018
-shaped chute (17) for steam condensation and with an electric pump (13) for supplying desalinated water connected to a second solar photovoltaic battery (15) mounted on a flat frame (23). The technical result is an increase in efficiency and reliability. 2 w.p. f-ly, 3 ill.
Figure 00000019

Description

Полезная модель относится к области использования энергии солнечного излучения, в частности, к установкам для дистилляции воды за счет энергии солнечного излучения, например, для опреснения морской воды.The utility model relates to the field of using solar radiation energy, in particular, to installations for distilling water using solar radiation energy, for example, for desalination of sea water.

Известен солнечный опреснитель (см. патент RU 182041, МПК C02F 1/14, опубл. 01.08.2018), содержащий испарительную камеру с плоским дном, крышку, фокусирующую солнечный свет в испарительную камеру и водосборники. Испарительная камера выполнена в виде буйков, расположенных по периметру плоского перфорированного дна. На буйках закреплена крышка, а водосборники расположены на буйках вплотную к внутренней стороне крышки. Испарительная камера располагается в водоеме с соленой водой и ее поверхность выполнена в виде линз Френеля, фокусирующих солнечный свет на поверхность испарительной камеры.A solar distiller is known (see patent RU 182041, IPC C02F 1/14, publ. 08/01/2018), containing an evaporation chamber with a flat bottom, a cover that focuses sunlight into the evaporation chamber and water collectors. The evaporation chamber is made in the form of buoys located along the perimeter of a flat perforated bottom. The cover is fixed on the buoys, and the water collectors are located on the buoys close to the inside of the cover. The evaporation chamber is located in a reservoir with salt water and its surface is made in the form of Fresnel lenses that focus sunlight on the surface of the evaporation chamber.

Недостатками известного солнечного опреснителя являются относительно низкая кратность концентрирования солнечного излучения и затенение гранями фоклинов части теплоаккумулирующего материала при учете не стопроцентного отражения фоклином излучения на поверхность открытой части теплоаккумулирующего материала, отсутствие слежения концентрирующей системы за направлением на Солнце, что уменьшает продолжительность функционирования опреснителя в течение светлого времени суток.The disadvantages of the known solar distiller are the relatively low multiplicity of concentrating solar radiation and the shading of a part of the heat-storage material by the fokline faces when taking into account the non-100% reflection of radiation by the fokline on the surface of the open part of the heat-storage material, the lack of tracking of the concentrating system for the direction to the Sun, which reduces the duration of the distiller operation during daylight hours. days.

Известен солнечный опреснитель (см. патент RU 2651003, МПК C02F 1/14, опубл. 18.04.2018), включающий заполненную соленой водой емкость с оптически прозрачной крышкой, теплоприемник, выполненный в виде полого металлического стержня, погруженного в соленую воду и оснащенного поглощающей излучение головкой, расположенной в зоне фокуса линз, выполненных в виде фоклинов. В стержне выполнены нижняя опора и боковые отверстия, одно из которых расположено в воздушной зоне между крышкой и уровнем жидкости. Второе отверстие размещено вне емкости и соединено с паропроводом на конденсацию. Третье отверстие расположено в поверхностном слое жидкости и закрывается дополнительно введенным подвижным штоком. Между головкой и нижней опорой стержня дополнительно введена тепловая труба, причем в головке стержня выполнена полость, заполненная теплоаккумулирующим материалом.A solar distiller is known (see patent RU 2651003, IPC C02F 1/14, publ. 04/18/2018), including a container filled with salt water with an optically transparent lid, a heat sink made in the form of a hollow metal rod immersed in salt water and equipped with absorbing radiation head located in the focus area of lenses made in the form of foklines. The rod has a lower support and side holes, one of which is located in the air zone between the cover and the liquid level. The second hole is located outside the tank and is connected to the steam line for condensation. The third hole is located in the surface layer of the liquid and is closed by an additionally introduced movable rod. A heat pipe is additionally inserted between the head and the lower support of the rod, and a cavity filled with a heat-accumulating material is made in the rod head.

Недостатками известного солнечного опреснителя являются относительно низкая кратность концентрирования солнечного излучения и затенение гранями фоклинов части теплоаккумулирующего материала при учете не стопроцентного отражения фоклином излучения на поверхность открытой части теплоаккумулирующего материала, отсутствие слежения концентрирующей системы за направлением на Солнце, что уменьшает продолжительность функционирования опреснителя в течение светлого времени суток.The disadvantages of the known solar distiller are the relatively low multiplicity of concentrating solar radiation and the shading of a part of the heat-storage material by the fokline faces when taking into account the non-100% reflection of radiation by the fokline on the surface of the open part of the heat-storage material, the lack of tracking of the concentrating system for the direction to the Sun, which reduces the duration of the distiller operation during daylight hours. days.

Известен автономный солнечный опреснитель морской воды (см. патент RU 2646004, МПК C02F 1/14, опубл. 22.08.2018), включающий автономный источник электричества и последовательно соединенные концентратор солнечной энергии, испаритель воды, охладитель водяного пара, конденсатный насос для вывода конденсата, емкость для сбора пресной воды, емкость для сбора рассола с выгружным насосом и коллектор с запорной арматурой для раздачи пресной воды. Концентратор солнечной энергии выполнен в виде зеркальной системы. Зеркальная система концентратора выполнена из вогнутых зеркал, установленных на общем силовом приводе слежения за пространственным положением Солнца или на отдельных автономных электроприводах отдельных зеркал. В фокусе зеркальной системы концентратора установлен испаритель морской воды. Испаритель выполнен в виде герметизированной емкости. Испаритель снабжен патрубком для вывода пара в сопло турбогенератора электрического тока. Турбогенератор электрического тока является автономным источником электричества и содержит турбину, установленную по потоку водяного пара между испарителем и охладителем паров воды. Вал турбины кинематически соединен с валом электромеханического генератора тока, к электрическим выводам которого подключены блок управления, привод слежения за Солнцем, запорная арматура, конденсатный, питающий (подающий свежую морскую воду) и откачной насосы.A self-contained solar water maker of sea water is known (see patent RU 2646004, IPC C02F 1/14, publ. 08/22/2018), including an autonomous source of electricity and connected in series with a solar energy concentrator, a water evaporator, a water vapor cooler, a condensate pump for condensate removal, a tank for collecting fresh water, a tank for collecting brine with an unloading pump and a collector with shutoff valves for distributing fresh water. The solar energy concentrator is designed as a mirror system. The mirror system of the concentrator is made of concave mirrors mounted on a common power drive for tracking the spatial position of the Sun or on separate autonomous electric drives of individual mirrors. A seawater evaporator is installed at the focus of the mirror system of the concentrator. The evaporator is made in the form of a sealed container. The evaporator is equipped with a branch pipe for steam output to the nozzle of the electric current turbogenerator. The electric current turbine generator is an autonomous source of electricity and contains a turbine installed along the water vapor flow between the evaporator and the water vapor cooler. The turbine shaft is kinematically connected to the shaft of the electromechanical current generator, to the electrical outputs of which the control unit, the sun tracking drive, shutoff valves, condensate, supply (supplying fresh sea water) and exhaust pumps are connected.

Недостатком солнечного известного опреснителя его ненадежная работа при нахождении Солнца не в расчетной позиции или при затенении Солнца переменной облачностью.The disadvantage of the known solar desalter is its unreliable operation when the Sun is not in the calculated position or when the Sun is obscured by variable clouds.

Известен солнечный опреснитель (см. патент RU 150516, МПК C02F 1/04, опубл. 20.02.2015), содержащий камеру испарения воды, связанную с магистралью подачи морской воды, оборудованной насосом, и с магистралью слива рассола, камеру конденсации пара, снабженную насосом, теплообменником и трубопроводом вывода опресненной воды. Камера испарения воды выполнена в виде парогенератора улиточного типа, входной патрубок которого соединен магистралью подачи морской воды с коллектором, установленным выше парогенератора улиточного типа для создания напора воды, а коллектор также соединен с солнечными батареями, соединенными магистралью или магистралями с солнечным или солнечными насосами для подачи морской воды из приповерхностных слоев через входной патрубок, установленный в теплообменнике.Known solar distiller (see patent RU 150516, IPC C02F 1/04, publ. 02/20/2015), containing a water evaporation chamber connected to a sea water supply line equipped with a pump, and with a brine drain line, a steam condensation chamber equipped with a pump , heat exchanger and desalinated water outlet pipeline. The water evaporation chamber is made in the form of a volute-type steam generator, the inlet pipe of which is connected by a sea water supply line to a collector installed above the volute-type steam generator to create water pressure, and the collector is also connected to solar panels connected by a main line or lines to solar or solar pumps for supplying sea water from the surface layers through the inlet pipe installed in the heat exchanger.

Недостатком известного солнечного опреснителя является отсутствие системы ориентации (наклона) солнечного коллектора по направлению на Солнце, которая позволила бы более эффективно аккумулировать солнечную энергию на протяжении всего светлого времени суток.The disadvantage of the known solar desalination plant is the lack of a system of orientation (tilt) of the solar collector in the direction of the Sun, which would allow more efficient accumulation of solar energy throughout the daylight hours.

Известен солнечный опреснитель (см. патент RU 2044692, МПК C02F 1/04, опубл. 27.09.1995), содержащий корпус, установленный на опорном устройстве, размещенные в нем концентратор солнечного излучения и испарительную камеру, заполненную жидкостью, нижняя стенка которой образует с корпусом емкость. Центральная часть испарительной камеры установлена в фокусе концентратора и снабжена селективным покрытием со стороны концентратора, а со стороны емкости поглотителем солнечного излучения и паропроводом, введенным в емкость, сообщенную трубопроводом со сборником дистиллята. Наружная поверхность емкости является конденсирующей поверхностью. Опреснитель снабжен воздухоотводным клапаном, установленным в верхней части сборника дистиллята, и системой слежения за Солнцем, включающей расположенные симметрично относительно оси симметрии концентратора сверху центральной части испарительной камеры, по крайней мере, три баллона с легкокипящей жидкостью, соединенные посредством трубопроводов с полостями соответствующих гидроцилиндров по числу баллонов. Гидроцилиндры установлены на нерабочей поверхности корпуса для ориентации концентратора на опорном устройстве при перемещении штоков гидроцилиндров и жестко закреплены на соответствующих неподвижных поплавковых элементах.A solar distiller is known (see patent RU 2044692, IPC C02F 1/04, publ. 09/27/1995), containing a housing mounted on a supporting device, a solar radiation concentrator and an evaporation chamber filled with liquid, the lower wall of which forms with the housing capacity. The central part of the evaporation chamber is installed at the focus of the concentrator and is provided with a selective coating on the side of the concentrator, and on the side of the tank with a solar radiation absorber and a steam pipeline introduced into the tank connected by a pipeline with a distillate collector. The outer surface of the container is a condensing surface. The desalter is equipped with an air vent valve installed in the upper part of the distillate collector, and a solar tracking system, including at least three cylinders with a low-boiling liquid, located symmetrically relative to the axis of symmetry of the concentrator on top of the central part of the evaporation chamber, connected by pipelines to the cavities of the corresponding hydraulic cylinders in number cylinders. The hydraulic cylinders are installed on the non-working surface of the body for the orientation of the concentrator on the support device when the rods of the hydraulic cylinders are moved and are rigidly fixed to the corresponding fixed float elements.

К недостаткам известного солнечного опреснителя можно отнести неполное концентрирование солнечного излучения, падающего в пределах внешнего диаметра концентратора, неспособность возобновлять работу солнечного опреснителя, включая функцию слежения за положением Солнца, после относительно продолжительного затенения Солнца, а так же низкую скорость реакции системы слежения за Солнцем, связанную с инертностью нагрева баллонов с легкокипящей жидкостью.The disadvantages of the known solar distiller include incomplete concentration of solar radiation falling within the outer diameter of the concentrator, the inability to resume the operation of the solar distiller, including the function of tracking the position of the Sun, after a relatively long shadowing of the Sun, as well as the low response rate of the solar tracking system associated with the inertia of heating cylinders with a low-boiling liquid.

Известно устройство для перегонки различных видов воды с использованием солнечного тепла (см. заявка US 20120318658, МПК C02F 1/14, B01D 3/04, опубл. 20.12.2012), включающее солнечный тепловой коллектор с одноосно следящим за Солнцем параболоцилиндрическим отражающим зеркалом, задающим фокальную ось, на которой фокусируется отраженный солнечный свет; бак для охлаждающей воды, расположенный вдоль фокальной оси солнечного теплового коллектора; трубопровод для расширяющейся воды, размещенный на фокальной оси солнечного теплового коллектора; трубопровод для охлаждающейся воды, установленный в баке для сжатия расширившейся воды; бак для испаряемой воды, расположенный на фокальной оси солнечного теплового коллектора. Вода из трубопровода для охлаждающейся воды используется для выработки пара солнечным теплом в баке для испаряемой воды. Устройство включает также трубопровод для повторного нагрева пара, расположенный на фокальной оси солнечного теплового коллектора, при этом пар из бака для испаряемой воды дополнительно нагревается солнечным теплом для получения высокотемпературного пара в трубопроводе для повторного нагрева пара; трубопровод греющего пара, установленный в баке для испаряемой воды, так что высокотемпературный пар, подаваемый в трубопровод греющего пара, используется в качестве дополнительного источника тепла для испарения в баке для испаряемой воды; теплообменник, осуществляющий теплообмен между дистиллированной водой и перегоняемой водой; ручной насос для заполнения водой всех емкостей устройства при начальной эксплуатации.A device is known for the distillation of various types of water using solar heat (see application US 20120318658, IPC C02F 1/14, B01D 3/04, publ. a focal axis on which the reflected sunlight is focused; a cooling water tank located along the focal axis of the solar thermal collector; an expanding water conduit disposed on a focal axis of the solar thermal collector; a cooling water pipeline installed in the tank for compressing the expanded water; an evaporative water tank located on the focal axis of the solar thermal collector. The water from the cooling water line is used to generate steam from the solar heat in the evaporative water tank. The apparatus also includes a steam reheating conduit located on the focal axis of the solar thermal collector, wherein the vapor from the evaporative water tank is further heated by solar heat to produce high temperature steam in the steam reheating conduit; a heating steam pipe installed in the evaporating water tank so that the high temperature steam supplied to the heating steam pipe is used as an additional heat source for evaporating in the evaporating water tank; a heat exchanger that performs heat exchange between distilled water and distilled water; hand pump for filling all the containers of the device with water during initial operation.

К недостатку известного устройства можно отнести высокую плотность нагреваемых элементов устройства на единицу длины оси параболического зеркала, что снижает производительность устройства, ограничиваемую поступающей мощностью солнечного излучения на удельную по длине оси апертуру параболического зеркала.A disadvantage of the known device is the high density of the heated elements of the device per unit length of the axis of the parabolic mirror, which reduces the performance of the device, which is limited by the incoming power of solar radiation per specific aperture of the parabolic mirror along the length of the axis.

Известен солнечный опреснитель (см. патент US 10654726, МПК C02F 1/14, B01D 1/22, C02F 1/10, C02F 1/52, F24S 23/71, опубл. 19.05.2020), преобразующий загрязненную воду в питьевую, включающий цилиндрический солнечный коллектор, ось которого совпадает с линией фокуса параболоцилиндрического зеркала, концентрирующего солнечное излучение на солнечном коллекторе, конденсатор воды, два электронасоса для подачи загрязненной воды на вход солнечного коллектора и в конденсатор воды для охлаждения пара, образуемого в солнечном коллекторе, бак для дистиллированной воды, паровую турбину (опционально) для выработки электроэнергии для питания насосов. Солнечный коллектор содержит внутренний прозрачный цилиндрический трубопровод с загрязненной водой, окруженный внешней прозрачной соосной цилиндрической оболочкой с вакуумным пространством между ними. Верхняя часть внутреннего трубопровода закрыта пробкой, предотвращающей вытекание воды, но пропускающей пар в конденсатор воды. Внутри внутреннего трубопровода размещен энергопоглощающий материал, например, из меди в виде спиралей, поперечных стержней или сетки, для поглощения солнечного излучения и передачи тепла загрязненной воде. На входном патрубке в нижней части внутреннего трубопровода закреплен резервуар для осадка, например, солей, откладывающегося при образовании пара.A solar distiller is known (see US patent 10654726, IPC C02F 1/14, B01D 1/22, C02F 1/10, C02F 1/52, F24S 23/71, publ. 05/19/2020), which converts contaminated water into drinking water, including a cylindrical solar collector whose axis coincides with the focus line of a parabolic trough mirror concentrating solar radiation on the solar collector, a water condenser, two electric pumps for supplying polluted water to the inlet of the solar collector and into the water condenser to cool the steam generated in the solar collector, a tank for distilled water , a steam turbine (optional) to generate electricity to power the pumps. The solar collector contains an internal transparent cylindrical pipeline with polluted water, surrounded by an external transparent coaxial cylindrical shell with a vacuum space between them. The upper part of the inner piping is closed with a plug that prevents water from flowing out, but allows steam to pass into the water condenser. An energy-absorbing material, such as copper in the form of spirals, transverse rods or mesh, is placed inside the inner pipeline to absorb solar radiation and transfer heat to contaminated water. On the inlet pipe in the lower part of the internal pipeline, a reservoir is fixed for sediment, for example, salts, which are deposited during the formation of steam.

Недостатками известного солнечного опреснителя являются отсутствие ориентации параболоцилиндрического зеркала на Солнце и негоризонтальное расположение оси зеркала, что уменьшает эффективность нагрева потоком солнечного излучения энергопоглощающего материала внутри прозрачного трубопровода, а также выбор меди в качестве энергопоглощающего материала, помещаемого в загрязненную воду, например, в морскую, которая будет коррозировать, приводя к понижению теплопроводности и пропускной способности трубопровода.The disadvantages of the known solar distiller are the lack of orientation of the parabolic-cylindrical mirror to the Sun and the non-horizontal location of the mirror axis, which reduces the efficiency of heating the energy-absorbing material inside the transparent pipeline by the solar radiation flux, as well as the choice of copper as an energy-absorbing material placed in polluted water, for example, in sea water, which will corrode, leading to a decrease in thermal conductivity and throughput of the pipeline.

Известен дистиллятор (см. заявка KR 20200001379, МПК C02F 1/04, C02F 1/14, C02F 103/08, опубл. 25.06.2020), включающий резервуар для морской воды со стеклянными вакуумированными трубками, размещаемыми в резервуаре для повышения температуры испаряемой воды; резервуар для пресной воды, отражающую пластину в форме одной ветви параболы, изготавливаемой с применением светоотражающей пленки; прозрачную боковую стенку, изготавливаемую из стекла, лексана или акриловой пластины, через которую солнечное излучение падает на полупараболическое зеркало и направляется на резервуар с морской водой и вакуумированными трубками.A distiller is known (see application KR 20200001379, IPC C02F 1/04, C02F 1/14, C02F 103/08, publ. 06/25/2020), including a sea water tank with evacuated glass tubes placed in the tank to increase the temperature of the evaporated water ; a fresh water tank, a reflective plate in the form of one branch of a parabola, made using a reflective film; a transparent side wall made of glass, lexan or acrylic plate, through which solar radiation falls on a semi-parabolic mirror and is directed to a reservoir with sea water and evacuated tubes.

Недостатком известного дистиллятора является низкая производительность из-за отсутствия ориентации на Солнце, а также из-за использования светопропускающей пластины, обращенной к Солнцу, в качестве поверхности, на которой должны образовываться капли конденсата, что будет приводить к высыханию части капель до их попадания в приемник конденсата и дополнительному паразитному рассеянию солнечного излучения на каплях конденсата и уменьшению поступления излучения на резервуар с испаряемой морской водой.The disadvantage of the known distiller is low productivity due to the lack of orientation to the Sun, and also due to the use of a light-transmitting plate facing the Sun as a surface on which condensate drops should form, which will lead to the drying of some of the drops before they enter the receiver. condensate and additional parasitic scattering of solar radiation on condensate drops and a decrease in the radiation input to the reservoir with evaporated sea water.

Известно устройство (см. заявка WO 2019142026, МПК C02F 1/14, F24S 23/71, опубл. 25.07.2019) для очистки морской воды для сельского хозяйства, промышленности и питья путем перегонки с использованием солнечной энергии, включающее зеркальный параболический концентратор света с двух-координатной автоматической ориентацией на Солнце или массив плоских зеркал на двух-координатных автоматических системах ориентации, собирающих солнечное излучение на центральном приемнике, содержащем прозрачный резервуар для испаряемой воды со съемной частью для удаления выпадающих при перегонке осадков, закрепляемый в медном держателе с покрытием из «черного» кремния для эффективного поглощения энергии концентрируемого солнечного излучения, на внешнюю поверхность которого намотан нагревательный элемент для нагрева и выпаривания воды при отсутствии Солнца на небосводе. Под дном держателя установлен термоэлектрический генератор, вырабатывающий электроэнергию для нужд функционирования устройства совместно с солнечной батареей, закрепленной на системе слежения за Солнцем. Также устройство включает конденсатор воды - трубу в виде змеевика, опущенный в морскую воду, промежуточный резервуар для очищенной воды, поднятый на некоторую высоту для придания находящейся в нем воде потенциальной энергии, которая будет в отсутствие Солнца на небосводе преобразовываться в электрическую в турбогенераторе при перетоке воды в низко расположенный конечный резервуар для пресной воды, а также три электронасоса для подачи воды в резервуар для испаряемой воды и в промежуточный резервуар, как из конечного резервуара пресной воды, так и из конденсатора воды, создавая разряжение в испарительном резервуаре и понижая температуру испарения.A device is known (see application WO 2019142026, IPC C02F 1/14, F24S 23/71, publ. 07/25/2019) for purifying sea water for agriculture, industry and drinking by distillation using solar energy, including a mirror parabolic light concentrator with two-coordinate automatic orientation to the Sun or an array of flat mirrors on two-coordinate automatic orientation systems that collect solar radiation on a central receiver containing a transparent reservoir for evaporating water with a removable part to remove precipitation during distillation, fixed in a copper holder coated with " black" silicon for efficient absorption of the energy of concentrated solar radiation, on the outer surface of which a heating element is wound for heating and evaporating water in the absence of the Sun in the sky. A thermoelectric generator is installed under the bottom of the holder, which generates electricity for the needs of the operation of the device together with a solar battery mounted on a solar tracking system. The device also includes a water condenser - a pipe in the form of a coil, lowered into sea water, an intermediate tank for purified water, raised to a certain height to give potential energy to the water in it, which will be converted into electrical energy in the turbogenerator during the flow of water in the absence of the Sun in the sky to the low end fresh water tank, as well as three electric pumps for supplying water to the evaporating water tank and to the intermediate tank, both from the final fresh water tank and from the water condenser, creating a vacuum in the evaporation tank and lowering the evaporation temperature.

Недостатками известного устройства являются изготовление змеевика конденсатора воды из полиуретановых труб, обладающих низкой теплопроводностью и снижающих производительность процесса конденсирования, применение термоэлектрического генератора, утяжеляющего вынесенный центральный приемник, отбирающего тепловую энергию от испарительного резервуара и нагревательного элемента при его включении, и обладающего низким КПД полного цикла фотоэлектрического преобразования по сравнению с солнечными батареями, которые предусматриваются в составе устройства.The disadvantages of the known device are the manufacture of a water condenser coil from polyurethane pipes, which have low thermal conductivity and reduce the productivity of the condensation process, the use of a thermoelectric generator that makes the remote central receiver heavier, takes thermal energy from the evaporation reservoir and the heating element when it is turned on, and has a low efficiency of the full cycle of the photovoltaic conversion compared to solar panels, which are provided as part of the device.

Известен солнечный опреснитель с параболоцилиндрическими отражателями (см. патент RU2668249, МПК C02F 1/14, опубл. 27.09.2018), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Солнечный опреснитель-прототип содержит концентратор солнечного излучения, испарительную камеру, заполненную жидкостью, установленную в фокусе концентратора, водоем (резервуар) опресняемой воды, трубопровод, паропровод, конденсатор со сборником дистиллята и систему слежения за Солнцем, управляющую перемещением концентратора на солнце посредством штока гидроцилиндра. Концентратор солнечного излучения содержит параболоцилиндрические отражатели, оснащенные консолями с отверстиями, в которых размещены испаряющие трубы испарительной камеры, расположенные в фокусе отражателей. Система слежения состоит из гидроцилиндра, шток которого механически соединен с его поршнем и через рычаги с консолями отражателей, герметичного бака, содержащего минеральное масло с рабочим телом и маслопроводом, соединяющим гидроцилиндр с баком. Конденсатор со сборником дистиллята выполнен из прозрачного корпуса, погруженного частично в резервуар опресняемой воды, и содержит теплоаккумулирующий материал с дополнительной испарительной поверхностью, над которой размещен один конец паропровода, другой его конец соединен с выходами испаряющих труб, входы последних посредством трубопровода подключены к резервуару опресняемой воды.A solar distiller with parabolic trough reflectors is known (see patent RU2668249, IPC C02F 1/14, publ. 09/27/2018), coinciding with the present technical solution in the largest number of essential features and taken as a prototype. The prototype solar distiller contains a solar radiation concentrator, an evaporation chamber filled with liquid, installed at the focus of the concentrator, a desalinated water reservoir (reservoir), a pipeline, a steam pipeline, a condenser with a distillate collector and a solar tracking system that controls the movement of the concentrator in the sun by means of a hydraulic cylinder rod. The solar radiation concentrator contains parabolic-cylindrical reflectors equipped with consoles with holes, in which the evaporating tubes of the evaporation chamber are placed, located at the focus of the reflectors. The tracking system consists of a hydraulic cylinder, the rod of which is mechanically connected to its piston and through levers to reflector consoles, a sealed tank containing mineral oil with a working fluid and an oil pipeline connecting the hydraulic cylinder to the tank. The condenser with a distillate collector is made of a transparent body, partially immersed in a desalinated water tank, and contains a heat storage material with an additional evaporating surface, above which one end of the steam pipeline is located, its other end is connected to the outlets of the evaporating pipes, the inlets of the latter are connected to the desalinated water tank through a pipeline .

Недостатком известного солнечного опреснителя является низкая эффективность солнечного опреснителя, обусловленная отсутствием возможности сохранения ориентации параболоцилиндрических отражателей на Солнце после временного затенения Солнца, например, в условиях переменной облачности, а также совмещением прозрачной конусообразной верхней частью конденсатора пара функции пропускания солнечного излучения на теплоаккумулирующий материал внутри конденсатора с функцией конденсации пара на внутренних поверхностях стенок конденсатора. Такое совмещение функций приводит к тому, что солнечное излучение, проходя через прозрачные стенки конденсатора, будет нагревать воду, конденсирующуюся на поверхности стенок, ухудшая условия конденсации. В то же время, конденсирующаяся влага будет способствовать поглощению и рассеянию проходящего солнечного излучения, уменьшая радиационный нагрев термоаккумулирующего материала внутри конденсатора,A disadvantage of the known solar distiller is the low efficiency of the solar distiller, due to the inability to maintain the orientation of the parabolic trough reflectors on the Sun after temporary shading of the Sun, for example, under variable cloudiness, as well as the combination of the transparent cone-shaped upper part of the steam condenser of the function of transmitting solar radiation to the heat storage material inside the condenser with function of steam condensation on the inner surfaces of the condenser walls. Such a combination of functions leads to the fact that solar radiation, passing through the transparent walls of the condenser, will heat the water condensing on the surface of the walls, worsening the condensation conditions. At the same time, the condensing moisture will contribute to the absorption and scattering of the passing solar radiation, reducing the radiation heating of the thermal storage material inside the condenser,

Задачей настоящего технического решения является разработка солнечного опреснителя с параболоцилиндрическими отражателями, который бы обеспечивал повышение эффективности солнечного опреснителя, заключающееся в повышении отношения количества выработанной опреснителем опресненной воды в кубометрах к суммарной энергии солнечного излучения в кВт⋅ч, приходящей на горизонтальную земную поверхность, занимаемую конструкцией опреснителя, в течение длительного периода наблюдения.The objective of this technical solution is to develop a solar desalter with parabolic trough reflectors, which would provide an increase in the efficiency of the solar desalination plant, which consists in increasing the ratio of the amount of desalinated water produced by the desalination plant in cubic meters to the total energy of solar radiation in kWh coming to the horizontal earth's surface occupied by the desalination plant design over a long period of observation.

Поставленная задача решается тем, что солнечный опреснитель с параболоцилиндрическими отражателями включает концентратор солнечного излучения из параболоцилиндрических отражателей, испарительную камеру в виде трубы, расположенной в фокусе отражателей, трубопровод, подключенный к водоему опресняемой воды, паропровод, соединенный со сборником дистиллята, и систему слежения за Солнцем. Новым является то, что труба в нижней по потоку воды зоне выполнена в виде U-образного желоба, закрытого сверху

Figure 00000001
желобом для конденсации пара, нижние торцы которого снаружи снабжены желобами для сбора дистиллята, прикрепленными к нижним концам
Figure 00000002
желоба, параболоцилиндрические отражатели закреплены в эквидистантно и соосно расположенных и соединенных плоской рамой кольцах, центры которых совпадают с фокальной линией параболоцилиндрических отражателей. В солнечном опреснителе кольца установлены на опорной раме с возможностью вращения посредством закрепленного на опорной раме электродвигателя, имеющего возможность соединения с первой солнечной фотоэлетрической батареей через регулятор заряда, и блок управления, подключенный к однокоординатному датчику положения Солнца. Подключенный к водоему опресняемой воды трубопровод соединен с
Figure 00000003
желобом для конденсации пара и с электронасосом для подачи опресняемой воды, подключенным к второй солнечной фотоэлектрической батарее, закрепленной на плоской раме.The problem is solved by the fact that a solar distiller with parabolic trough reflectors includes a solar radiation concentrator from parabolic trough reflectors, an evaporation chamber in the form of a pipe located at the focus of the reflectors, a pipeline connected to a desalinated water reservoir, a steam pipeline connected to a distillate collector, and a solar tracking system . What is new is that the pipe in the downstream zone is made in the form of a U-shaped gutter closed from above
Figure 00000001
a trough for steam condensation, the lower ends of which are externally equipped with troughs for collecting distillate attached to the lower ends
Figure 00000002
gutters, parabolic-cylindrical reflectors are fixed in equidistantly and coaxially located and connected by a flat frame rings, the centers of which coincide with the focal line of the parabolic-cylindrical reflectors. In the solar desalter, the rings are mounted on the support frame with the possibility of rotation by means of an electric motor fixed on the support frame, which can be connected to the first solar photovoltaic battery through a charge regulator, and a control unit connected to a single-coordinate solar position sensor. The pipeline connected to the desalinated water reservoir is connected to
Figure 00000003
a trough for steam condensation and with an electric pump for supplying desalinated water connected to a second solar photovoltaic array mounted on a flat frame.

Параболоцилиндрические отражатели могут быть выполнены из коррозионностойкого металлического сплава или из металлизированного пластика.Parabolic-cylindrical reflectors can be made of a corrosion-resistant metal alloy or metallized plastic.

Настоящее техническое решение поясняется чертежом, где:This technical solution is illustrated by a drawing, where:

на фиг. 1 приведено в аксонометрии схематическое изображение настоящего солнечного опреснителя;in fig. 1 is a perspective view of a real solar desalter;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение нижней зоны трубопроводной системы опреснителя с опорной рамой, параболоцилиндрическим отражателем и кольцом для вращения в разрезе по А-А;in fig. 2 shows a schematic representation of the lower zone of the pipeline system of the distiller with a support frame, a parabolic trough reflector and a ring for rotation in the section along A-A;

на фиг. 3 изображен в увеличенном масштабе в разрезе по А-А

Figure 00000004
желоб.in fig. 3 is shown on an enlarged scale in section along A-A
Figure 00000004
gutter.

Солнечный опреснитель (см. фиг. 1 - 3) включает концентратор солнечного излучения из соосных параболоцилиндрических отражателей 1 с ребрами 2 жесткости колец 3; реверсивный электродвигатель 4 постоянного тока, однокоординатный датчик 5 положения Солнца; неподвижную первую солнечную фотоэлектрическую батарею 6; электронный блок 7 управления; опорную раму 8; трубопроводную систему для нагрева и выпаривания воды, включающую верхнюю по потоку воды зону 9, состоящую из трубы 10 для нагрева соленой воды, и нижнюю по потоку воды зону 11, накопитель (емкость) для сбора пресной волы 12, электронасос 13, поддерживающие трубы стойки 14; одноосно ориентируемую плоскую вторую солнечную фотоэлектрическую батарею 15; U-образный желоб 16;

Figure 00000005
желоб 17 с зеркальными поверхностями 18 внутренних граней; желоб 19 для сбора дистиллята теплоизолирующая прокладка 20 между желобами 16 и 19. Кольца 3, фиксируемые роликами 21 и вращаемые зубчатым колесом 22, установлены на опорной раме 8 с возможностью вращения посредством закрепленного на опорной раме 8 электродвигателя 4, имеющего возможность соединения с первой солнечной фотоэлектрической батареей 6 через регулятор заряда, и блок 7 управления, соединенный с однокоординатным датчиком 5 положения Солнца. Кольца 3 закреплены между собой плоской рамой 23. Комбинация ориентируемой солнечной фотоэлектрической батареи 15 с электронасосом 13 может быть заменена на солнечный насос Мушо, не потребляющий электроэнергию. Трубу 10, желоба 16 и 17 изготавливают из нержавеющей стали или из алюминиево-магниевого сплава, неподверженного коррозии в соленой (морской) воде. Внешнюю сторону трубы 10 и желоба 16 подвергают воронению (чернению) для эффективного нагрева под воздействием концентрированного солнечного излучения. Труба 10, желоба 16 и 17 располагаются неподвижно на стойках 14 таким образом, чтобы продольная ось трубы 10, желобов 16 и 17 образовывала небольшой угол со своей проекцией на горизонтальную плоскость. Величина угла должна обеспечивать медленный самоток воды внутри трубы 10, желобов 16 и 17. Трубопроводная система для нагрева и выпаривания воды вдоль своей оси условно разделяется на две зоны; верхнюю 9 по направлению течения воды и нижнюю 11, при этом отношение длины верхней зоны 9 к длине нижней зоны 11 составляет примерно 1/6. Соотношение длин зон 9 и 11 обусловлено соотношением удельных энергий, необходимых для нагрева (примерно от 15°С) и для испарения единицы массы воды (принимается, что опреснению подвергается морская вода с температурой 15°С). В верхней зоне 9 трубы происходит нагрев соленой воды до температуры, близкой к кипению. Нижняя зона 11 предназначена для испарения воды. Для этого нижняя зона имеет более сложную трубопроводную конструкцию: Труба 10, по которой протекает соленая вода, в нижней зоне 11 переходит в U-образный желоб 16, причем его внешнюю и внутреннюю поверхности выполняют вороненой. Желоб 16 закрыт сверху
Figure 00000006
желобом 17 с зеркальными нижними поверхностями 18 внутренних граней. К нижним концам
Figure 00000007
желоба 17 снаружи прикреплены желоба 19 для сбора дистиллята, обладающие высокой отражательной способностью в видимой и инфракрасной областях солнечного спектра и через теплоизолирующую прокладку 20 (изготавливаемую, например, из пенополиуретана) примыкающие одним из своих краев, обращенным к центру трубопроводной конструкции, к U-образному желобу 16. Примыкание препятствует поступлению окружающего воздуха во внутренний объем U-образного желоба 16 и охлаждению протекающей по нему воды. Внутренние поверхности 18 граней
Figure 00000008
желоба 17 с обращенных к U-желобу 16 сторон выполнены с высоко отражающей способностью для видимой и ИК-части солнечного спектра для отражения на U-образный желоб 16 солнечного излучения, собираемого концентратором и проходящего мимо внешней поверхности U-желоба 16. Такие грани могут быть изготовлены из нержавеющей стали или из сплава алюминия с магнием и кремнием и иметь полированную поверхность, обращенную к U-желобу 16. В случае большой протяженности желоба 19 могут иметь дополнительные промежуточные отводы пресной воды в накопитель 12 для исключения необходимости значительно увеличивать их сечение в нижней части по течению воды.Solar distiller (see Fig. 1 - 3) includes a concentrator of solar radiation from coaxial parabolic-cylindrical reflectors 1 with ribs 2 stiffening rings 3; reversible electric motor 4 direct current, single-coordinate sensor 5 of the position of the Sun; the fixed first solar photovoltaic array 6; electronic control unit 7; support frame 8; a pipeline system for heating and evaporating water, including a zone 9 upstream of the water flow, consisting of a pipe 10 for heating salt water, and a zone 11 downstream of the water flow, an accumulator (tank) for collecting fresh water 12, an electric pump 13, supporting pipes of the rack 14 ; uniaxially oriented flat second solar photovoltaic array 15; U-shaped chute 16;
Figure 00000005
gutter 17 with mirror surfaces 18 internal faces; trough 19 for collecting distillate heat-insulating gasket 20 between troughs 16 and 19. Rings 3, fixed by rollers 21 and rotated by gear wheel 22, are installed on the support frame 8 with the possibility of rotation by means of an electric motor 4 fixed on the support frame 8, which can be connected to the first solar photovoltaic battery 6 through a charge regulator, and a control unit 7 connected to a single-coordinate sensor 5 of the position of the Sun. The rings 3 are fixed to each other by a flat frame 23. The combination of an orientable solar photovoltaic array 15 with an electric pump 13 can be replaced by a Mouchot solar pump that does not consume electricity. Pipe 10, gutters 16 and 17 are made of stainless steel or aluminum-magnesium alloy, not subject to corrosion in salt (sea) water. The outer side of the pipe 10 and the gutter 16 is subjected to bluing (blackening) for efficient heating under the influence of concentrated solar radiation. The pipe 10, the gutters 16 and 17 are fixed on the racks 14 so that the longitudinal axis of the pipe 10, the gutters 16 and 17 forms a small angle with its projection on the horizontal plane. The value of the angle should ensure a slow self-flow of water inside the pipe 10, gutters 16 and 17. The pipeline system for heating and evaporating water along its axis is conditionally divided into two zones; top 9 in the direction of water flow and bottom 11, while the ratio of the length of the upper zone 9 to the length of the lower zone 11 is approximately 1/6. The ratio of the lengths of zones 9 and 11 is due to the ratio of the specific energies required for heating (from about 15°C) and for the evaporation of a unit mass of water (it is assumed that sea water with a temperature of 15°C is subjected to desalination). In the upper zone 9 of the pipe, salt water is heated to a temperature close to boiling. The lower zone 11 is intended for water evaporation. To this end, the lower zone has a more complex piping structure: Pipe 10, through which salt water flows, in the lower zone 11 passes into a U-shaped gutter 16, and its outer and inner surfaces are blued. Gutter 16 is closed at the top
Figure 00000006
gutter
17 with mirror bottom surfaces 18 of the inner faces. To the bottom ends
Figure 00000007
gutters 17 are attached to the outside of the gutters 19 for collecting distillate, which have a high reflectivity in the visible and infrared regions of the solar spectrum and through a heat-insulating gasket 20 (made, for example, from polyurethane foam) adjoining one of their edges, facing the center of the pipeline structure, to the U-shaped gutter 16. The abutment prevents the entry of ambient air into the internal volume of the U-shaped gutter 16 and the cooling of the water flowing through it. Internal surfaces 18 faces
Figure 00000008
the troughs 17 on the sides facing the U-trough 16 are highly reflective for the visible and IR portion of the solar spectrum to reflect on the U-trough 16 solar radiation collected by the concentrator and passing by the outer surface of the U-trough 16. Such faces can be made of stainless steel or an alloy of aluminum with magnesium and silicon and have a polished surface facing the U-chute 16. In the case of a large length of the gutter 19, they can have additional intermediate fresh water outlets to the storage tank 12 to eliminate the need to significantly increase their cross section in the lower part along the water.

Настоящий солнечный опреснитель работает следующим образом. При появлении на небосводе Солнца при выходе из-за облаков или во время его восхода и при возвышении над горизонтом на угол, достаточный для освещения первой солнечной фотоэлектрической батареи 6 и выработки ею электроэнергии с мощностью, позволяющей вращать электродвигатель 4 ориентации параболоцилиндрических отражателей 1, запускается и инициализируется электронный блок 7 управления, в котором определяется ожидаемый азимутальный угол направления на Солнце с учетом локального астрономического времени суток и корректируется по сигналам, поступающим от однокоординатного датчика 5 положения Солнца. Блок 7 управления включает питание реверсивного электродвигателя 4 постоянного тока таким образом, чтобы вал электродвигателя 4 вращался в направлении, обеспечивающем наклон параболоцилиндрических отражателей 1 в сторону Солнца. Вращение вала электродвигателя 4 напрямую или через редуктор (на чертеже не показан) передается зубчатому колесу 22, которое передает вращение кольцу 3 с насечками, и, посредством плоской рамы 23 - синхронно всем кольцам 3, скользящим по фиксирующим роликам 21, закрепленным на опорной раме 8. При достижении ориентации параболоцилиндрических отражателей 1 на Солнце с заданной точностью, что фиксируется блоком 7 управления по сигналу однокоординатного датчика 5, блок 7 управления переходит в режим азимутального слежения за положением Солнца при его движении по небосводу с востока на запад, ориентируясь по сигналам от датчика 5. Вторая солнечная фотоэлектрическая батарея 15 начинает вырабатывать электроэнергию, которая через блок 7 управления поступает на электронасос 13, который начинает подавать морскую воду на вход трубы 10 в верхней зоне 9 и в

Figure 00000009
желоб 17 в нижней зоне 11. На основе данных о средних значениях инсоляции в регионе размещения опреснителя и о фактической эффективности фототермического преобразования в опреснителе, мощность электронасоса 13 исходно подбирается и регулируется блоком 7 управления таким образом, чтобы обеспечивать такой «медленный» поток соленой воды в трубе 10 и U-образном желобе 16, при котором значительная часть воды будет выпариваться, а, примерно, 1/10 часть от входящего в трубу 10 потока будет оставаться не испаренной и сливаться обратно в море. Солнечное излучение, падающее на параболоцилиндрические отражатели 1, ориентированные на азимутальное положение Солнца (т.е. когда ось параболы в поперечном сечении параболоцилиндрического отражателя 1 с требуемой точностью ориентирована по направлению на азимутальное положение Солнца), фокусируется на трубу 10 нагрева соленой воды в верхней зоне 9 и на U-образный желоб 16 в нижней зоне 11, установленные на стойках 14. Часть излучения, собираемого параболоцилиндрическими отражателями 1 и проходящего мимо U-образного желоба 16, попадает на внутренние поверхности 18
Figure 00000010
желоба 17 со стороны, обращенной к U-образному желобу 16, и отражается в направлении U-образного желоба 16. Таким образом, концентрируемое параболоцилиндрическими отражателями 1 солнечное излучение будет нагревать трубу 10 в верхней зоне 9, а труба 10, в свою очередь, будет передавать тепловую энергию протекающей по ней соленой воде. Концентрируемое параболоцилиндрическими отражателями 1 солнечное излучение в нижней зоне 11 будет нагревать U-образный желоб 16, при этом излучение, отражаемое внутренними поверхностями 18
Figure 00000010
желоба 17 будет частично поглощаться непосредственно соленой водой, протекающей по U-образному желобу 16. Энергия излучения и тепловая энергия, передающаяся от U-образного желоба 16, будут дополнительно нагревать протекающую по U-образному желобу 16 соленую воду и расходоваться на парообразование. Испаряющаяся влага будет подниматься к
Figure 00000011
желобу 17, охлаждаемому протекающей по нему морской водой, и конденсироваться на поверхностях 18 его внутренних граней, обращенных к U-образному желобу 16, на которых будут образовываться и стекать капли опресненной воды в боковые желоба 19, по которым опресненная вода отводится в накопитель 12 и далее подается потребителю (на чертеже не показан). Неиспарившаяся из U-образного желоба 16 вода с повышенной концентрацией солей в конце нижней зоны 11 смешивается с морской водой, охлаждающей
Figure 00000012
желоб 17, и выпускается в море. При заходе Солнца блок 7 управления выключает электронасос 13, останавливает электродвигатель 4 и переходит в режим ожидания нового появления Солнца.This solar watermaker works as follows. When the Sun appears in the sky when leaving from behind the clouds or during its sunrise and when it rises above the horizon at an angle sufficient to illuminate the first solar photovoltaic battery 6 and generate electricity with a power that allows rotation of the electric motor 4 of the orientation of the parabolic trough reflectors 1, it starts and the electronic control unit 7 is initialized, in which the expected azimuth angle of the direction to the Sun is determined taking into account the local astronomical time of day and is corrected according to the signals coming from the single-coordinate sensor 5 of the position of the Sun. The control unit 7 turns on the power supply of the reversible DC motor 4 so that the shaft of the motor 4 rotates in the direction that ensures the inclination of the parabolic-cylindrical reflectors 1 towards the Sun. The rotation of the motor shaft 4 directly or through a gearbox (not shown in the drawing) is transmitted to the gear wheel 22, which transmits rotation to the ring 3 with notches, and, by means of a flat frame 23, synchronously to all rings 3, sliding along the fixing rollers 21, mounted on the support frame 8 When the orientation of the parabolic trough reflectors 1 to the Sun with a given accuracy is reached, which is fixed by the control unit 7 by the signal of the single-coordinate sensor 5, the control unit 7 switches to the mode of azimuthal tracking of the position of the Sun as it moves across the sky from east to west, guided by the signals from the sensor 5. The second solar photovoltaic battery 15 begins to generate electricity, which, through the control unit 7, enters the electric pump 13, which begins to supply sea water to the pipe inlet 10 in the upper zone 9 and into
Figure 00000009
gutter 17 in the lower zone 11. Based on data on the average insolation values in the region where the desalination plant is located and on the actual efficiency of photothermal conversion in the desalination plant, the power of the electric pump 13 is initially selected and regulated by the control unit 7 in such a way as to provide such a "slow" flow of salt water into pipe 10 and a U-shaped trough 16, in which a significant part of the water will be evaporated, and approximately 1/10 of the flow entering the pipe 10 will remain unevaporated and drain back into the sea. Solar radiation incident on parabolic trough reflectors 1 oriented to the azimuthal position of the Sun (i.e. when the axis of the parabola in the cross section of the parabolic trough reflector 1 is oriented with the required accuracy towards the azimuthal position of the Sun) is focused on the salt water heating pipe 10 in the upper zone 9 and on the U-shaped chute 16 in the lower zone 11, installed on the racks 14. Part of the radiation collected by the parabolic trough reflectors 1 and passing by the U-shaped chute 16 falls on the inner surfaces 18
Figure 00000010
trough 17 from the side facing the U-shaped trough 16 and is reflected in the direction of the U-shaped trough 16. Thus, the solar radiation concentrated by the parabolic-cylindrical reflectors 1 will heat the pipe 10 in the upper zone 9, and the pipe 10, in turn, will transfer heat energy to the salt water flowing through it. Solar radiation concentrated by parabolic-cylindrical reflectors 1 in the lower zone 11 will heat the U-shaped trough 16, while the radiation reflected by the inner surfaces 18
Figure 00000010
the trough 17 will be partially absorbed directly by the salt water flowing through the U-trough 16. The radiant energy and thermal energy transmitted from the U-trough 16 will additionally heat the salt water flowing through the U-trough 16 and will be spent on vaporization. Evaporating moisture will rise to
Figure 00000011
gutter 17, cooled by sea water flowing through it, and condense on the surfaces 18 of its inner faces facing the U-shaped gutter 16, on which drops of desalinated water will form and flow into the side troughs 19, through which the desalinated water is discharged into the accumulator 12 and further served to the consumer (not shown in the drawing). Unevaporated from the U-shaped trough 16 water with a high salt concentration at the end of the lower zone 11 is mixed with sea water, cooling
Figure 00000012
trough 17, and is released into the sea. When the sun sets, the control unit 7 turns off the electric pump 13, stops the electric motor 4 and switches to the standby mode for the new appearance of the sun.

Проведенные оценки показали, что при интенсивности прямого солнечного излучения 635 Вт/м2, если допустить, что вся солнечная энергия полностью переходит в тепловую энергию воды и расходуется на парообразование практически без потерь, с учетом того, что на выпаривание 1 кг воды с начальной температурой 15°С требуется около 2617 кДж, в случае, если апертура поперечного сечения параболоцилиндрических отражателей составляет 4 м и площадь внутреннего сечения заполненной водой трубы 10 вместе с U-образным желобом 16 составляет немного больше 100 см2, при этом весь опреснитель при размещении трубопроводной системы в виде меандра может занять площадь около 32×25 м2, то такой опреснитель может производить около 0.3 тонны пресной воды в час или примерно 0.3 м3 в час. При пересчете на месячную выработку пресной воды получается значение, соответствующее среднему водопотреблению сельского домохозяйства. Поэтому функционирование солнечного опреснителя позволит иметь достаточный объем пресной воды сельскому домохозяйству, создавая комфортные условия жизни в засушливых регионах, имеющих ресурсы соленой воды и солнечной энергии. The estimates showed that at an intensity of direct solar radiation of 635 W/m2, if we assume that all solar energy is completely converted into the thermal energy of water and spent on vaporization with virtually no losses, taking into account the fact that evaporation of 1 kg of water with an initial temperature of 15 °C, about 2617 kJ is required, if the cross-sectional aperture of the parabolic-cylindrical reflectors is 4 m and the area of the internal section of the pipe 10 filled with water together with the U-shaped trough 16 is slightly more than 100 cm 2 , while the entire desalination plant when the pipeline system is placed in meander can occupy an area of about 32×25 m 2 , then such a desalination plant can produce about 0.3 tons of fresh water per hour, or about 0.3 m 3 per hour. When converted to the monthly production of fresh water, a value corresponding to the average water consumption of a rural household is obtained. Therefore, the operation of a solar desalination plant will allow a rural household to have a sufficient amount of fresh water, creating comfortable living conditions in arid regions with salt water and solar energy resources.

Claims (3)

1. Солнечный опреснитель с параболоцилиндрическими отражателями, включающий испарительную камеру в виде трубы, расположенной в фокусе отражателей, трубопровод, подключенный к водоему опресняемой воды, паропровод, соединенный со сборником дистиллята, и систему слежения за Солнцем, отличающийся тем, что труба в нижней по потоку воды зоне выполнена в виде U-образного желоба, закрытого сверху
Figure 00000013
-образным желобом для конденсации пара, нижние торцы которого изнутри снабжены желобами для сбора дистиллята, прикрепленными к нижним концам
Figure 00000014
-образного желоба, параболоцилиндрические отражатели закреплены в эквидистантно и соосно расположенных и соединенных плоской рамой кольцах, центры которых совпадают с фокальной линией параболоцилиндрических отражателей, кольца установлены на опорной раме с возможностью вращения посредством закрепленного на опорной раме электродвигателя, выполненного с возможностью соединения с первой солнечной фотоэлектрической батареей через регулятор заряда, и блок управления, соединенный с однокоординатным датчиком положения Солнца, подключенный к водоему опресняемой воды трубопровод соединен
Figure 00000015
-образным желобом для конденсации пара и с электронасосом для подачи опресняемой воды, подключенным ко второй солнечной фотоэлектрической батарее, закрепленной на плоской раме.
1. A solar distiller with parabolic trough reflectors, including an evaporation chamber in the form of a pipe located at the focus of the reflectors, a pipeline connected to a desalinated water reservoir, a steam pipeline connected to a distillate collector, and a solar tracking system, characterized in that the pipe is in the downstream water zone is made in the form of a U-shaped trough, closed from above
Figure 00000013
-shaped trough for steam condensation, the lower ends of which are equipped with troughs for collecting distillate from the inside, attached to the lower ends
Figure 00000014
-shaped trough, parabolic trough reflectors are fixed in equidistantly and coaxially located and connected by a flat frame rings, the centers of which coincide with the focal line of parabolic trough reflectors, the rings are mounted on the support frame with the possibility of rotation by means of an electric motor fixed on the support frame, made with the possibility of connection with the first solar photovoltaic battery through a charge regulator, and a control unit connected to a single-coordinate solar position sensor connected to a desalinated water reservoir, the pipeline is connected
Figure 00000015
-shaped trough for steam condensation and with an electric pump for supplying desalinated water connected to a second solar photovoltaic array mounted on a flat frame.
2. Солнечный опреснитель по п. 1, отличающийся тем, что параболоцилиндрические отражатели выполнены из коррозионно-стойкого металлического сплава.2. Solar distiller according to claim 1, characterized in that the parabolic trough reflectors are made of a corrosion-resistant metal alloy. 3. Солнечный опреснитель по п. 1, отличающийся тем, что параболоцилиндрические отражатели выполнены из металлизированного пластика.3. Solar distiller according to claim 1, characterized in that the parabolic trough reflectors are made of metallized plastic.
RU2022110318U 2022-04-15 SOLAR DETAILER WITH PARABOLOCYLINDRICAL REFLECTORS RU216261U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU216261U1 true RU216261U1 (en) 2023-01-25

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080164135A1 (en) * 2005-01-21 2008-07-10 Avraham Slook Solar Desalination Apparatus
CN202558666U (en) * 2012-03-17 2012-11-28 成都奥能普科技有限公司 Fixed point array solar energy seawater desalination system
RU150516U1 (en) * 2014-07-24 2015-02-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) SUNNY DESALER
US20170166455A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Board Of Regents, The University Of Texas System Solar powered thermal distillation with zero liquid discharge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080164135A1 (en) * 2005-01-21 2008-07-10 Avraham Slook Solar Desalination Apparatus
CN202558666U (en) * 2012-03-17 2012-11-28 成都奥能普科技有限公司 Fixed point array solar energy seawater desalination system
RU150516U1 (en) * 2014-07-24 2015-02-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) SUNNY DESALER
US20170166455A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Board Of Regents, The University Of Texas System Solar powered thermal distillation with zero liquid discharge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pabiban Duma* and others "Design of motor control system on the solar distillation of parabolic type to reduce salinity levels of sea water, опубл. [02.09.2022] в сети Интернет по адресу URL: https://cyberleninka.ru/article/n/design-of-motor-control-system-on-the-solar-distillation-of-parabolic-type-to-reduce-salinity-levels-of-sea-water/viewer. Mahmoud Kh. Al-Qedra "Solar System Using Parabolic Trough Collector for Water Desalination ", опубл. [08.06.2014] в сети Интернет по адресу URL: https://https://medrc.org/jdownloads/Alumni%20Research%20Projects/12-CoE-006.pdf. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng Solar energy desalination technology
Hassan et al. Impact of salty water medium and condenser on the performance of single acting solar still incorporated with parabolic trough collector
Singh et al. Performance analysis of specially designed single basin passive solar distillers incorporated with novel solar desalting stills: a review
Kabeel et al. Review of researches and developments on solar stills
US4134393A (en) Solar energy collection
Omara et al. Hybrid of solar dish concentrator, new boiler and simple solar collector for brackish water desalination
US4194949A (en) Solar distillation apparatus
A. E et al. Different parameter and technique affecting the rate of evaporation on active solar still-a review
US4249516A (en) Solar energy collection
Delyannis Status of solar assisted desalination: a review
US20120112473A1 (en) Solar desalination system with reciprocating solar engine pumps
US20180169541A1 (en) Solar desalination device and method
US4191594A (en) Solar energy conversion
Aqlan et al. Solar-powered desalination, a novel solar still directly connected to solar parabolic trough
Kalogirou Recent patents in solar energy collectors and applications
Tawfik et al. Experimental and numerical investigation of thermal performance of a new design solar parabolic dish desalination system
Sharma et al. Investigation and performance analysis of active solar still in colder Indian Himalayan region
US20160233829A1 (en) Solar water-collecting, air-conditioning, light-transmitting and power generating house
RU216261U1 (en) SOLAR DETAILER WITH PARABOLOCYLINDRICAL REFLECTORS
JPS588881B2 (en) Liquid distillation method and device using solar heat
RU2668249C1 (en) Solar desalinator with parabolic-cylinder reflectors
WO2008107875A2 (en) Solar energy convertor
Löf Demineralization of saline water with solar energy
Fadhel et al. A Review on ImprovementTechniques of Freshwater Productivity for Solar Distillation Systems
JP2008232524A (en) Solar energy collector