RU2278929C1 - Vortex system for condensing moisture from atmospheric air - Google Patents

Vortex system for condensing moisture from atmospheric air Download PDF

Info

Publication number
RU2278929C1
RU2278929C1 RU2005101255/03A RU2005101255A RU2278929C1 RU 2278929 C1 RU2278929 C1 RU 2278929C1 RU 2005101255/03 A RU2005101255/03 A RU 2005101255/03A RU 2005101255 A RU2005101255 A RU 2005101255A RU 2278929 C1 RU2278929 C1 RU 2278929C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plates
rods
vertical
air
tangential
Prior art date
Application number
RU2005101255/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Викторович Алексеев (RU)
Вячеслав Викторович Алексеев
Ольга В чеславовна Алексеева (RU)
Ольга Вячеславовна Алексеева
Олег Анатольевич Новосельцев (RU)
Олег Анатольевич НОВОСЕЛЬЦЕВ
Эльди р Токтогулович Усенов (RU)
Эльдияр Токтогулович Усенов
Original Assignee
Вячеслав Викторович Алексеев
Ольга Вячеславовна Алексеева
Олег Анатольевич НОВОСЕЛЬЦЕВ
Эльдияр Токтогулович Усенов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Викторович Алексеев, Ольга Вячеславовна Алексеева, Олег Анатольевич НОВОСЕЛЬЦЕВ, Эльдияр Токтогулович Усенов filed Critical Вячеслав Викторович Алексеев
Priority to RU2005101255/03A priority Critical patent/RU2278929C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2278929C1 publication Critical patent/RU2278929C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: plants for getting sweat water of atmospheric air.
SUBSTANCE: vortex system for condensing moisture from atmospheric air has water collector and dew condenser which has set of vertical rods. Lengths of rods are much longer than their lateral sizes and distance among rods is approximately equal to their lateral sizes. Vertical rods are placed in such a way that they form tangential plates; surfaces of plates are made of mineral fibers. Vertical pipe is disposed along central axis. Vertical pipe is provided with fan or with heating elements disposed onto its inner surface. Tangential plates are made for adjustment of angle of inclination of the plates to vertical surface of vertical pipe. Set can have several levels of tangential plates separated by horizontal plates. Basalt fiber is used as mineral fiber.
EFFECT: improved efficiency of operation; increased condensing surface; uniform controlled flow of moistened air.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха, в частности к установкам, использующим возобновляемые источники энергии.The invention relates to installations for producing fresh water from atmospheric air, in particular to installations using renewable energy sources.

Известна установка для получения пресной воды из влажного воздуха, в работе которой используется солнечная энергия (1). Она содержит аккумулятор холода, воздуховод и водосборник и снабжена тепловыми трубами, солнечным коллектором и соединенным с ним нагревателем воздуха. Аккумулятор холода выполнен из твердого материала, расположен на водосборнике и образует объем с большой внутренней конденсационной поверхностью и хорошей проницаемостью для воздушных потоков. Воздуховод выполнен в виде вытяжной трубы, расположенной над аккумулятором холода, внутри которой находится нагреватель воздуха, и воздушных каналов, расположенных в нижней части аккумулятора, в котором находятся оребренные концевые части тепловых труб, при этом другие оребренные концевые части расположены в воздухе.A known installation for producing fresh water from moist air, which uses solar energy (1). It contains a cold accumulator, an air duct and a water collector and is equipped with heat pipes, a solar collector and an air heater connected to it. The cold accumulator is made of solid material, located on the catchment and forms a volume with a large internal condensation surface and good permeability to air flows. The air duct is made in the form of a chimney located above the cold accumulator, inside which there is an air heater, and air channels located in the lower part of the accumulator, in which there are finned end parts of the heat pipes, while other finned ends are located in the air.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Ночью температура поверхности земли и воздуха начинает уменьшаться за счет радиационного излучения. Когда температура воздуха становится ниже температуры в месте заложения тепловой трубы, последний начинает охлаждать аккумулятор холода изнутри. Для того чтобы процесс переноса тепла шел интенсивнее, части тепловой трубы, находящиеся в аккумуляторе и в воздухе, снабжены ребрами.At night, the surface temperature of the earth and air begins to decrease due to radiation. When the air temperature drops below the temperature at the location of the heat pipe, the latter begins to cool the cold accumulator from the inside. In order for the heat transfer process to go more intensively, the parts of the heat pipe located in the battery and in the air are equipped with fins.

Поскольку в нагревателе воздуха находится теплая вода, нагретая за день с помощью солнечного коллектора, в вытяжной трубе создается поток теплого воздуха. В результате создается разность давлений, и атмосферный воздух по воздушным каналам поступает в нижнюю часть аккумулятора холода, поднимается вверх и выходит в вытяжную трубу. Если влажность воздуха составляет 100%, то предварительно воздух охлаждается до температуры, когда пар становится насыщенным. Процесс конденсации водяного пара продолжается также и днем, только сначала теплый атмосферный воздух охлаждается аккумулятором холода до температуры, при которой находящийся в нем пар становится насыщенным. В таком режиме установка работает в дневное время. Днем образованию воздушных потоков через аккумулятор холода способствует также его нагрев солнечными лучами, что создает внутри него градиент температур.Since there is warm water in the air heater heated in a day by the solar collector, a stream of warm air is created in the chimney. As a result, a pressure difference is created, and atmospheric air through the air channels enters the lower part of the cold accumulator, rises up and exits into the exhaust pipe. If the humidity is 100%, then the air is pre-cooled to a temperature when the steam becomes saturated. The process of condensation of water vapor also continues during the day, only at first the warm atmospheric air is cooled by the cold accumulator to a temperature at which the steam in it becomes saturated. In this mode, the installation works in the daytime. During the daytime the formation of air flows through the cold accumulator is also facilitated by its heating by the sun, which creates a temperature gradient inside it.

Недостатками данной установки являются неравномерность и сложность управления воздушными потоками внутри системы, а также сложность конструкции, что приводит к накоплению пыли в ее узлах и в конечном итоге к существенному ослаблению конвективных потоков и резкому снижению производительности.The disadvantages of this installation are the unevenness and complexity of controlling the air flows inside the system, as well as the complexity of the design, which leads to the accumulation of dust in its nodes and ultimately to a significant weakening of convective flows and a sharp decrease in performance.

Наиболее близкой к изобретению является установка для интенсификации образования и сбора росы (2), содержащая водосборник и конденсатор росы. Поверхность конденсатора представляет собой систему вертикально расположенных стержней, длины которых во много раз превышают их поперечные размеры, а расстояние между ними того же порядка, что и горизонтальные размеры стержней. Стержни опираются на водонепроницаемый поддон и в совокупности имитируют абсолютно черное тело.Closest to the invention is a device for intensifying the formation and collection of dew (2), containing a water collector and a dew condenser. The surface of the capacitor is a system of vertically arranged rods, the lengths of which are many times greater than their transverse dimensions, and the distance between them is of the same order as the horizontal dimensions of the rods. The rods are supported by a waterproof pallet and together simulate a completely black body.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В ночное время происходит выхолаживание верхней поверхности конденсатора, и температура в этой области оказывается существенно ниже, чем с его боков, что приводит к интенсивной конвекции влажного воздуха, влага из которого конденсируется на стенках стержней и стекает на поддон и далее в водосборник. Система может работать также и днем, особенно эффективно в утренние часы, когда влажность оказывается равной 100%. При этом конвективные потоки интенсифицируются за счет разогрева боковой поверхности конденсатора, обращенной к солнцу. Существенным фактором является возможность несложно совершать регламентные работы по очистке системы от запыления. Благодаря ее структуре пыль будет концентрироваться только на поддоне, откуда может быть смыта потоком воды. Во время работы системы пыль не будет забивать пространство между стержнями и препятствовать конвекции влажного воздуха.At night, the upper surface of the condenser cools down, and the temperature in this region turns out to be significantly lower than from its sides, which leads to intense convection of moist air, the moisture from which condenses on the walls of the rods and flows onto a drain pan and further into the water collector. The system can also work during the day, especially effectively in the morning, when the humidity is 100%. In this case, convective flows are intensified due to the heating of the side surface of the capacitor facing the sun. A significant factor is the ability to easily perform routine cleaning of the system from dust. Due to its structure, the dust will concentrate only on the sump, from where it can be washed off by a stream of water. During operation of the system, the dust will not clog the space between the rods and prevent convection of moist air.

Недостатком данной установки является неравномерность воздушных потоков внутри системы, в результате чего ее различные участки работают с разной эффективностью.The disadvantage of this installation is the unevenness of the air flow inside the system, as a result of which its various sections operate with different efficiencies.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении эффективности работы системы за счет существенного увеличения конденсирующей поверхности для получения пресной воды из атмосферного воздуха и создания равномерного и управляемого потока влажного воздуха, омывающего стержни тангенциальных пластин.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the efficiency of the system by significantly increasing the condensing surface to produce fresh water from atmospheric air and creating a uniform and controlled flow of moist air washing the rods of the tangential plates.

Технический результат достигается тем, что вихревая система для конденсации влаги из атмосферного воздуха содержит водосборник и конденсатор росы, который состоит из системы вертикальных стержней, длины которых много больше их поперечного размера, а расстояние между стержнями того же порядка, что и их поперечный размер, вертикальные стержни расположены так, что они образуют тангенциальные пластины, при этом их поверхности выполнены из минеральных волокон.The technical result is achieved by the fact that the vortex system for condensing moisture from atmospheric air contains a water collector and a dew condenser, which consists of a system of vertical rods, the lengths of which are much greater than their transverse size, and the distance between the rods is of the same order as their transverse size, vertical the rods are arranged so that they form tangential plates, while their surfaces are made of mineral fibers.

По центральной оси системы может быть расположена вертикальная труба с вентилятором в ней или нагревательными элементами на ее внутренней поверхности.A vertical pipe with a fan in it or heating elements on its inner surface can be located along the central axis of the system.

Тангенциальные пластины выполнены с возможностью регулирования угла их наклона к вертикальной поверхности вертикальной трубы. При этом установка содержит несколько уровней тангенциальных пластин, разделенных горизонтальными пластинами.The tangential plates are made with the possibility of adjusting the angle of their inclination to the vertical surface of the vertical pipe. The installation contains several levels of tangential plates separated by horizontal plates.

В качестве минерального волокна использовано базальтовое волокно.The mineral fiber used is basalt fiber.

На фиг.1, 2 приведена конструкция вихревой системы для конденсации влаги из атмосферного воздуха.Figure 1, 2 shows the design of the vortex system for condensation of moisture from atmospheric air.

Она содержит водосборник 1 и конденсатор росы 2, который состоит из тангенциальных пластин 3, образующих боковые поверхности тангенциальных окон 4 (окон Фитцжеральда) для завихрения потока воздуха. Сверху и снизу тангенциальные окна ограничены горизонтальными пластинами 5, 6. Тангенциальные пластины состоят из стержней 7. Длины стержней много больше их поперечного размера, а расстояние между стержнями того же порядка, что и их поперечный размер. Стержни представляют собой полые трубки, поверхности которых состоят из вертикально расположенных минеральных волокон, образующих капилляры. В частности, стержни могут быть выполнены из базальтового волокна. Стержни скреплены между собой, и центральный стержень закреплен в пластинах 5 и 6. Емкость для сбора воды (водосборник) 1 расположена в нижней части устройства. Устройство может иметь вертикальную трубу 8 с отсасывающим вентилятором, расположенную в центре.It contains a catchment 1 and a dew condenser 2, which consists of tangential plates 3 forming the side surfaces of the tangential windows 4 (Fitzgerald windows) for swirling the air flow. The tangential windows are bounded above and below by horizontal plates 5, 6. Tangential plates consist of rods 7. The lengths of the rods are much larger than their transverse size, and the distance between the rods is of the same order as their transverse size. The rods are hollow tubes whose surfaces consist of vertically arranged mineral fibers that form capillaries. In particular, the rods may be made of basalt fiber. The rods are fastened together, and the central rod is fixed in the plates 5 and 6. A tank for collecting water (water collector) 1 is located at the bottom of the device. The device may have a vertical pipe 8 with a suction fan located in the center.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В ночное время происходит охлаждение наружной поверхности конденсатора росы, что приводит к интенсивной конденсации влаги из влажного воздуха, поступающего между тангенциальными пластинами, на их поверхности. Влага стекает в водосборник. Благодаря волнистой поверхности тангенциальных пластин, собранных из стержней, возникает завихрение воздуха, которое усиливает конденсацию влаги на поверхности тангенциальных пластин. Сужение входящих потоков воздуха между пластинами также приводит к дополнительной интенсификации процесса осаждения влаги. Капиллярные структуры, образованные минеральными волокнами, позволяют формировать при поднятии воды внутри капилляров мениски, на которых может происходить конденсация при влажности меньше 100%. Отвод выделяющегося конденсационного тепла усиливается при наличии вертикальной трубы в центре устройства, в которой расположен вентилятор. При этом увеличение температуры воздуха за счет конденсации усиливает вертикальный отток воздуха. Мощность входящих потоков воздуха может быть увеличена за счет создания многоуровневой конструкции тангенциальных пластин При этом уровни отделяются друг от друга горизонтальными пластинами, которые ограничивают тангенциальные окна сверху и снизу, а отвод воздуха с каждого уровня осуществляется за счет вложенных друг в друга вертикальных труб, как это показано на фиг.1. При этом усиление конвективного потока между трубами может происходить с помощью специальных нагревателей, расположенных на внутренней поверхности вертикальных труб. Управление потоками может осуществляться за счет поворота тангенциальных пластин (пластин Фитцжеральда) на разные углы по отношению к периферии конструкции.At night, the outer surface of the dew condenser is cooled, which leads to intense condensation of moisture from the moist air entering between the tangential plates on their surface. Moisture drains into the catchment. Due to the wavy surface of the tangential plates assembled from the rods, a swirl of air occurs, which enhances the condensation of moisture on the surface of the tangential plates. The narrowing of the incoming air flows between the plates also leads to additional intensification of the process of moisture deposition. Capillary structures formed by mineral fibers make it possible to form menisci when water rises inside the capillaries, on which condensation can occur when humidity is less than 100%. The removal of the generated condensation heat is enhanced by the presence of a vertical pipe in the center of the device in which the fan is located. In this case, an increase in air temperature due to condensation enhances the vertical outflow of air. The power of the incoming air flows can be increased by creating a multilevel design of tangential plates. In this case, the levels are separated from each other by horizontal plates, which limit the tangential windows from above and below, and the air is removed from each level due to vertical pipes inserted into each other, like this shown in figure 1. In this case, the convective flow between the pipes can be strengthened with the help of special heaters located on the inner surface of the vertical pipes. Flow control can be carried out by turning the tangential plates (Fitzgerald plates) at different angles with respect to the periphery of the structure.

Технический результат достигается за счетThe technical result is achieved due to

1) создания вихревых потоков внутри системы, что обеспечивает более эффективный отбор влаги из атмосферного воздуха;1) creating vortex flows inside the system, which provides a more efficient selection of moisture from atmospheric air;

2) существенного увеличения конденсирующей поверхности, благодаря развитой поверхности тангенциальных пластин, состоящих из вертикальных стержней;2) a significant increase in the condensing surface, due to the developed surface of the tangential plates, consisting of vertical rods;

3) образования капиллярных структур на конденсирующей поверхности тангенциальных пластин, благодаря выполнению стержней из минеральных волокон.3) the formation of capillary structures on the condensing surface of the tangential plates, due to the implementation of the rods of mineral fibers.

ЛитератураLiterature

1. Патент России №2131000.1. Patent of Russia №2131000.

2. Патент России №2184815 /прототип/.2. Patent of Russia No. 2184815 / prototype /.

Claims (6)

1. Вихревая система для конденсации влаги из атмосферного воздуха, содержащая водосборник и конденсатор росы, который состоит из системы вертикальных стержней, длины которых много больше их поперечного размера, а расстояние между стержнями того же порядка, что и их поперечный размер, отличающаяся тем, что вертикальные стержни расположены так, что они образуют тангенциальные пластины, при этом их поверхности выполнены из минеральных волокон.1. A vortex system for condensation of moisture from atmospheric air, containing a water collector and a dew condenser, which consists of a system of vertical rods, the lengths of which are much greater than their transverse size, and the distance between the rods of the same order as their transverse size, characterized in that vertical rods are arranged so that they form tangential plates, while their surfaces are made of mineral fibers. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что по центральной оси системы расположена вертикальная труба с вентилятором в ней.2. The system according to claim 1, characterized in that along the central axis of the system there is a vertical pipe with a fan in it. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что по центральной оси системы расположена вертикальная труба с нагревательными элементами на ее внутренней поверхности.3. The system according to claim 1, characterized in that along the central axis of the system there is a vertical pipe with heating elements on its inner surface. 4. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что тангенциальные пластины выполнены с возможностью регулирования угла их наклона к вертикальной поверхности вертикальной трубы.4. The system according to claim 2 or 3, characterized in that the tangential plates are made with the possibility of adjusting the angle of their inclination to the vertical surface of the vertical pipe. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что она содержит несколько уровней тангенциальных пластин, разделенных горизонтальными пластинами.5. The system according to claim 4, characterized in that it contains several levels of tangential plates separated by horizontal plates. 6. Система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что в качестве минерального волокна использовано базальтовое волокно.6. The system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that basalt fiber is used as a mineral fiber.
RU2005101255/03A 2005-01-20 2005-01-20 Vortex system for condensing moisture from atmospheric air RU2278929C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101255/03A RU2278929C1 (en) 2005-01-20 2005-01-20 Vortex system for condensing moisture from atmospheric air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101255/03A RU2278929C1 (en) 2005-01-20 2005-01-20 Vortex system for condensing moisture from atmospheric air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2278929C1 true RU2278929C1 (en) 2006-06-27

Family

ID=36714693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005101255/03A RU2278929C1 (en) 2005-01-20 2005-01-20 Vortex system for condensing moisture from atmospheric air

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2278929C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463410C2 (en) * 2010-12-02 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Power-independent plant for condensation of atmospheric air moisture
EA019081B1 (en) * 2013-01-18 2013-12-30 Александр Сергеевич Бадерко Installation for production of fresh water
RU2648796C1 (en) * 2016-10-21 2018-03-28 Сергей Содномович Доржиев Method and device for fresh water extraction from atmospheric air
RU2649890C1 (en) * 2017-07-19 2018-04-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Installation of fresh water extraction from atmospheric air
RU2683552C1 (en) * 2018-06-29 2019-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Moisture condensation from atmospheric air vortex unit
RU2686224C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Apparatus for producing fresh water from sea-based atmospheric air
RU2686195C1 (en) * 2018-08-09 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method and installation of fire water supply for arid regions

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463410C2 (en) * 2010-12-02 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Power-independent plant for condensation of atmospheric air moisture
EA019081B1 (en) * 2013-01-18 2013-12-30 Александр Сергеевич Бадерко Installation for production of fresh water
RU2648796C1 (en) * 2016-10-21 2018-03-28 Сергей Содномович Доржиев Method and device for fresh water extraction from atmospheric air
RU2649890C1 (en) * 2017-07-19 2018-04-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Installation of fresh water extraction from atmospheric air
RU2686224C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Apparatus for producing fresh water from sea-based atmospheric air
RU2683552C1 (en) * 2018-06-29 2019-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Moisture condensation from atmospheric air vortex unit
RU2686195C1 (en) * 2018-08-09 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method and installation of fire water supply for arid regions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2278929C1 (en) Vortex system for condensing moisture from atmospheric air
US7478535B2 (en) System, and associated method, for recovering water from air
CA1184816A (en) Wet/dry steam condenser
RU2131000C1 (en) Installation for fresh water condensation from atmospheric air
CN102517857A (en) Heat-exchange system with waste heat recovery function for dry clothes condensation and cloths dryer
CN107176639B (en) Humidification condensing type sea water desalination device
CA2849770C (en) Double layer solar heating-and-cooling thermosyphon system
CN101281001B (en) Closed type heat source tower
CN102505437A (en) Heat exchanger for clothes drying condensation and clothes dryer
RU2463410C2 (en) Power-independent plant for condensation of atmospheric air moisture
US4459177A (en) Ground moisture transfer system
CN110258720A (en) A kind of arid area water resource recycling equipment
US7887622B1 (en) System, and associated method, for recovering water from air
RU2184815C2 (en) Set for intensified formation and collection of dew
CN108592414B (en) Evaporation type solar water heater based on functional material
RU2200281C1 (en) Solar plant
RU2011934C1 (en) Device for making water from warm moist air
KR20210004021A (en) Water Production Equipment
CN111912043B (en) Condensation mechanism and energy-saving dehumidifying device
RU2182623C2 (en) Plant with radiation cooling for production of fresh water from humid air
CN212430706U (en) High-efficient heat dissipation street lamp
KR102615213B1 (en) Power generator using solar heat
CN215572250U (en) High-temperature steam cooler capable of realizing rapid heat exchange
RU2149957C1 (en) Plant for intensification of dew formation and its collection
RU2131001C1 (en) Installation for fresh water condensation from atmospheric air

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070121