RU2567324C1 - Solar-windmill desalting plant - Google Patents
Solar-windmill desalting plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567324C1 RU2567324C1 RU2014112193/05A RU2014112193A RU2567324C1 RU 2567324 C1 RU2567324 C1 RU 2567324C1 RU 2014112193/05 A RU2014112193/05 A RU 2014112193/05A RU 2014112193 A RU2014112193 A RU 2014112193A RU 2567324 C1 RU2567324 C1 RU 2567324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circular
- solar
- water
- heat
- wind
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/141—Wind power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение «Солнечно-ветровая опреснительная установка» (СВОУ) относится к дистилляционным опреснительным установкам поверхностного (кипящего) типа и к возобновляемым источникам энергии. Солнечно-ветровая опреснительная установка предназначена для опреснения морской, сильно минерализованной и загрязненной воды. Солнечно-ветровая опреснительная установка может быть использована для водоснабжения небольших жилых помещений, различных социально бытовых объектов, пляжных душевых, построек агропромышленного комплекса для содержания домашних животных, теплиц, производственных цехов, воинских подразделений и частей МЧС полевого базирования, расположенных в районах с дефицитом пресной воды, а также для получения морской соли и снабжения электроэнергией различных потребителей. Задачи, поставленные в изобретении, актуальны по следующим причинам. Во-первых, по данным ООН в 2030 г. 47% мирового населения будут жить под угрозой водного дефицита, например только в Африке к 2020 г. из-за изменений климата в этой ситуации окажется от 75 до 250 млн. человек. Во-вторых, нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызовет интенсивную миграцию населения, ожидается, что это коснется от 24 до 700 млн. человек. В-третьих, качество питьевой воды в большинстве городов России на пределе допустимых норм вредных примесей. В-четвертых, дефицит воды в мире, включая сельскохозяйственные и промышленные нужды, к 2025 г. увеличится до 1,3-2,0 трлн. куб. м/год. Следует указать, что по общему объему ресурсов пресной воды Россия занимает лидирующее положение среди стран Европы, так, по данным ООН к 2025 г. Россия вместе со Скандинавией, Южной Америкой и Канадой останутся регионами, наиболее обеспеченным пресной водой, более 20 тысяч куб. м/год в расчете на душу населения. Однако отмечается по оценке Института мировых ресурсов за последний год самыми необеспеченными водой странами мира были 13 государств, среди которых 4 республики бывшего СССР - Туркмения, Молдова, Узбекистан и Азербайджан (Источник информации [1] РИА Новости http://ria.ru/documents/20100322/21571816. html#ixzz21pwEGCkR). Кроме того, заявленная СВОУ не потребляет традиционную электроэнергию, а вырабатывает ее, используя солнечную радиацию и энергию ветра, чем обеспечивается защита окружающей среды за счет отсутствия выброса парниковых газов, которые в большом количестве выбрасываются традиционными тепловыми электростанциями. Известно изобретение RU 2333892 C1, CO2F 1/04 от 09.20.2008 [2], Способ получения пресной воды и опреснительная установка для его осуществления, заключающийся в подаче морской воды в опреснительную установку, ее нагреве, образовании парокапельной субстанции, ее конденсации и отводе получаемой пресной воды потребителю, при этом нагрев морской воды осуществляют созданием низкотемпературной плазмы, горение которой сопровождают регулируемой по частоте пульсацией электрического разряда, причем необходимые температуру горения плазмы (500-3000°C) и частоту пульсации электрического разряда осуществляют путем регулирования числа подключенных к сети электродов в зависимости от величины электропроводности морской воды, замеряемой при ее подаче в опреснительную установку, образующуюся при этом кипящую парокапельную смесь охлаждают и конденсируют в питателе-холодильнике, после чего выводят из установки опресненную воду, образующиеся при этом морские соли в виде хлопьев осаждают на дно опреснительной установки, исключая тем самым образование накипи на стенках корпуса установки. Недостатком данного изобретения является использование традиционных источников энергии и необходимость создания для опреснения высокой температуры, все это ведет к удорожанию опресненной воды (дисцилятора).The invention of the “Solar-wind desalination plant” (IED) relates to distillation desalination plants of a surface (boiling) type and to renewable energy sources. The solar-wind desalination plant is designed to desalinate marine, highly mineralized and polluted water. The solar-wind desalination plant can be used for water supply of small residential premises, various social amenities, beach showers, agricultural buildings for keeping pets, greenhouses, production shops, military units and units of the field-based Ministry of Emergency Situations located in areas with a shortage of fresh water as well as to obtain sea salt and supply electricity to various consumers. The objectives of the invention are relevant for the following reasons. Firstly, according to the UN in 2030, 47% of the world's population will be threatened by water shortages, for example, only in Africa by 2020, from 75 to 250 million people will be in this situation due to climate changes. Secondly, the lack of water in the desert and semi-desert regions will cause intensive migration of the population, it is expected that this will affect from 24 to 700 million people. Thirdly, the quality of drinking water in most cities of Russia is at the limit of permissible norms of harmful impurities. Fourth, the world's water shortage, including agricultural and industrial needs, will increase to 1.3-2.0 trillion by 2025. cube m / year. It should be noted that in terms of the total volume of fresh water resources, Russia occupies a leading position among European countries, so, according to the UN, by 2025, Russia, together with Scandinavia, South America and Canada, will remain the regions most provided with fresh water, more than 20 thousand cubic meters. m / year per capita. However, according to the estimates of the Institute of World Resources for the last year, the most countries without water in the world were 13 states, among which 4 republics of the former USSR - Turkmenistan, Moldova, Uzbekistan and Azerbaijan (Information source [1] RIA Novosti http://ria.ru/documents / 20100322/21571816. Html # ixzz21pwEGCkR). In addition, the declared IED does not consume traditional electricity, but generates it using solar radiation and wind energy, which ensures environmental protection due to the absence of greenhouse gas emissions, which are emitted in large quantities by traditional thermal power plants. The invention is known RU 2333892 C1, CO2F 1/04 dated 09.20.2008 [2], A method for producing fresh water and a desalination plant for its implementation, which consists in supplying sea water to a desalination plant, heating it, forming a vapor-droplet substance, condensing it and draining it fresh water to the consumer, while the seawater is heated by creating a low-temperature plasma, the combustion of which is accompanied by a frequency-controlled pulsation of an electric discharge, the required plasma burning temperature (500-3000 ° C) and the pool frequency Electric discharge is carried out by adjusting the number of electrodes connected to the network depending on the electrical conductivity of sea water, measured when it is supplied to the desalination plant, the resulting boiling vapor-droplet mixture is cooled and condensed in a refrigerator-feeder, after which desalinated water formed from the plant while sea salts in the form of flakes are deposited on the bottom of the desalination plant, thereby eliminating the formation of scale on the walls of the installation. The disadvantage of this invention is the use of traditional energy sources and the need to create a high temperature for desalination, all this leads to a rise in the cost of desalinated water (discilator).
Известно изобретение RU 2414379 C1, B63J 1/00, CO2F 1/16 от 03.20.2011 [3], Опреснительная установка, содержащая насос для подачи исходной воды, нагреватель, конденсатор, паровое устройство, соединительные магистрали и вентили для подвода исходной воды, слива конденсата, отвода рассола и отвода газа, она дополнительно содержит теплообменник, нагреватель, магистраль для слива рассола, вакуумный насос, диффузор, дроссель, установленный внутри диффузора, причем входная камера вакуумного насоса соединена с напорной магистралью насоса для подачи исходной воды и имеет тангенциальный подвод воды, а его выходная камера соединена с конденсатором, дополнительную емкость, соединенную с конденсатором через магистраль отвода конденсата, и с центральной частью входной камеры вакуумного насоса, вентиль отвода газа, паровое устройство. Недостатками этой опреснительной установки является использование традиционных источников электрической энергии, сложность конструкции, большие энергетические затраты из-за наличия паронагревателя, вакуумного насоса, сложность технического обслуживания. Известно изобретение RU 2319668 С2, CO2F 1/04, CO2F 5/02 от 03.20.2008 [4], Устройство для опреснения воды, содержащее несколько последовательно соединенных теплообменников, включая теплообменник двухсекционного конденсатора и теплообменники коллекторов дистиллята, подключенных с одной стороны к источнику опресняемой воды и с другой стороны - к умягчителю воды, паропровод, умягчитель воды, конденсаторный отсек, коллекторы дистиллята, вакуумный насос, бак-дозатор, накопительный бак умягченной опресняемой воды, дренажный клапан, мелкодисперсный кристаллический порошок. Недостатками этого изобретения также являются использование традиционных источников энергии, сложность конструкции и технического обслуживания и, очевидно, высокая стоимость изготовления. Известно изобретение RU 2087421 C1, CO2F 1/14 от 08.20.1997 [5], Опреснительная установка, содержащая питательную емкость для соленых вод, вентили, подводящую линию; бак для аккумуляции рассола, водонагреватель (например, солнечный "горячий ящик"), вакуумную трубку, конденсатор (охлаждающее устройство), отводящую линию, сборную емкость для пресной воды, причем водонагревательная часть установки должна располагаться на высоте более 10 м. Недостатком этого изобретения является тот факт, что водонагревательная часть установки должна находиться на высоте более 10 м, а это усложняет монтажные работы при установке и ее эксплуатацию. Известно изобретение RU 2044692 C1, CO2F 1/14 от 09.27.1995 [6], Солнечный опреснитель, содержащий корпус, концентратор солнечного излучения, испарительную камеру, заполненную жидкостью, центральную часть испарительной камеры, установленную в фокусе концентратора, паропровод, сообщающиеся трубопроводы со сборником дистиллята, воздухоотводной клапан, установленный в верхней части сборника дистиллята, систему слежения за солнцем, баллоны с легкокипящей жидкостью, баллоны, опорное устройство, гидроцилиндры поплавковые элементы, котировочные вентили. Основным недостатком этого изобретения является сложность конструкции, неудобства ее эксплуатации и высокая стоимость изготовления. Известно также изобретение Солнечно-ветровой опреснитель, патент RU 2354895 C1, F24J 2/00, F03D 9/00 от 10.05.2009 г. [7]. Известный солнечно-ветровой опреснитель содержит емкость для опресняемой воды, прозрачный конденсатор с патрубком в верхней его части, непрозрачный конденсатор, циркуляционные трубопроводы с зачерненным змеевиком, теплоаккумулирующее вещество, вертикальный вал с фланцем отбора мощности, неподвижный металлический диск, верхнюю крыльчатку, лопатки, установленные в петлевом теплообменнике в виде солнечного коллектора, который установлен под углом α=30-45° от вертикали, конденсатор с желобом, трубопроводы, связанные с емкостью пресной воды, трубопровод с клапаном для подачи соленой воды, трубопровод для слива рассола. К недостаткам данного изобретения следует отнести неэффективную работу опреснителя при отсутствии ветра; солнечный коллектор, установленный под углом α=30-45° от вертикали, малоэффективен в северной широте больше 50°; циркуляция паровоздушной смеси без циркуляционного насоса малоэффективна; ветродвигатель, установленный на опреснителе, имеет низкую скорость вращения при скоростях ветра от 3 до 5 м/с, что является типичной скоростью для средней полосы России; нагрев воды с помощью фрикционных дисков может быть осуществлен при скорости вращения не менее 800 оборотов в минуту, что трудно достичь при низких скоростях ветра. Данный патент принят в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности к заявленному изобретению.The invention is known RU 2414379 C1, B63J 1/00, CO2F 1/16 from 03.20.2011 [3], Desalination plant containing a pump for supplying source water, a heater, a condenser, a steam device, connecting lines and valves for supplying source water, draining condensate, brine outlet and gas outlet, it further comprises a heat exchanger, a heater, a brine drain line, a vacuum pump, a diffuser, a throttle installed inside the diffuser, the inlet chamber of the vacuum pump connected to the pressure line of the pump for supplying source water and there is a tangential water supply, and its output chamber is connected to the condenser, an additional capacity connected to the condenser through the condensate drain line, and to the central part of the vacuum pump inlet chamber, gas exhaust valve, steam device. The disadvantages of this desalination plant are the use of traditional sources of electrical energy, design complexity, high energy costs due to the presence of a steam heater, a vacuum pump, and the complexity of maintenance. The invention is known RU 2319668 C2, CO2F 1/04,
Технический результат заявленной СВОУ достигается повышением надежности работы и эффективности использования энергии ветра и Солнца. Основными отличительными особенностями заявленной СВОУ от рассмотренных аналогов и прототипа являются: во-первых, независимость от традиционных источников энергии; во-вторых, дополнительное использование энергии солнечной радиации, отраженной от параболического кругового отражателя солнечной радиации, в-третьих, использование солнечной энергии для прямого нагрева незамерзающей теплоносящей жидкости, с помощью которой нагревается опресняемая вода; в-четвертых, преобразование солнечной энергии с помощью ФЭМ, расположенных на внешней поверхности внешнего купола, в электрическую, которая используется для дополнительного подогрева опресняемой воды и (или) для электроснабжения различных потребителей; в-пятых, организацией вихревого потока воздуха в полости между внешним и внутренним полусферическими куполами, действующего на ветроэлектрическую установку в целях получения электроэнергии для нужд СВОУ и других потребителей независимо от наличия ветра, что повышает надежность работы СВОУ; в-шестых, в качестве теплоаккумулятора используется алюминиевая стружка, расположенная под круговым конусообразным солнечным коллектором. Кроме того, СВОУ может снабжать потребителей теплой водой, а также дополнительно получать морскую соль как результат процесса опреснения морской воды. Указанные отличия являются техническими решениями, определяющими энергоэффективность и многофункциональность использования заявленного изобретения. Составные части СВОУ и сборочные единицы показаны на следующих рисунках. На Фиг. 1 представлен общий вид СВОУ в разрезе. На Фиг. 2 показана СВОУ, вид сверху. На Фиг. 3 показана СВОУ, вид по стрелке А-А. На Фиг. 4 приведена принципиальная схема управления СВОУ. Солнечно-ветровая опреснительная установка содержит следующие основные части, сборочные единицы, устройства и приборы: внешний полусферический купол 1; фотоэлектронные модули (ФЭМ) 2, расположенные на внешней поверхности внешнего полусферического купола 1; внутренний полусферический купол 3, конфузор-диффузор 4, вертикально расположенный в центре внешнего полусферического купола 1, где в сечении «а-а» в месте перехода конфузора в диффузор (критическое сечение) закреплена ветроэлектрическая установка 5 (ВЭУ); внутренний неподвижный ротор 6, на котором размещены обмотки катушек (не показаны); лопасти 7 ветроэлектрической установки 5; крепления 8 внутреннего неподвижного ротора 6; внешний вращающийся ротор 9, в котором на внутренней поверхности расположены ниодимовые магниты (не показаны); датчик давления (разряжения) (ДЦ) 10; полость 11 между внешним полусферическим куполом 1 и внутренним полусферическим куполом 3; круговой лоток 12 для опресненной воды; датчик температуры (ДТ) 13 опресняемой воды; трубопровод 14 для опресненной воды; электроклапан 15 для трубопровода опресненной воды 14; вакуумный насос 16 для выкачивания опресненной воды и удаления части пара из полости (Б) внутреннего полусферического купола 3; параболический круговой отражатель солнечной радиации 17; теплообменник опресненной воды 18; бак 19 теплообменника 18 для опресненной воды; патрубок с краном 20 для подачи горячей воды; патрубок с краном 21 для подачи опресненной воды; патрубок с краном 22 для подачи холодной воды; криволинейную пластину 23; опорную стойку 24; блок литиевых аккумуляторных батарей (ЛАКБ) 25; циркуляционный насос 26; цилиндрический испарительный бассейн 27 для опресняемой воды 28 (морская, сильно минерализованная или загрязненная); круглый лоток 29 (по крайней мере, один и более) для сбора рассола и его естественного выпаривания или для сбора остатков после опреснения сильно минерализованной или загрязненной воды; теплоэлектронагреватель 30 (ТЭН); коллектор теплонагревателя 31 для подогрева опресняемой воды 28; сферическое дно 32 испарительного цилиндрического бассейна 27; патрубок с краном 33 для слива рассола из цилиндрического бассейна 27; решетку 34, поддерживающую коллектор теплонагревателя 31; трубу 35 для подачи опресняемой воды 28; инвертор 36; электронный пульт управления (ЭПУ) 37; контроллер заряда разряда (КЗР) 38 литиевых аккумуляторных батарей (ЛАКБ) 25; нижнюю кольцевую крышку 39 кругового конусообразного солнечного коллектора 42; теплоизоляцию 40 нижней кольцевой крышки 39 кругового конусообразного солнечного коллектора 42 и сферического дна 32; теплоаккумулирующую алюминиевую стружку 41; круговой конусообразный солнечный коллектор 42; окна для забора воздуха 43; отверстие для слива дождевой воды 44 из параболического кругового отражателя солнечной радиации 17; трубчатый спиральный теплоприемник 45; конусообразную опору 46, выполняющую роль теплоприемной панели трубчатого спирального конусообразного теплоприемника 45, причем конусообразная опора 46 имеет вид усеченного конуса, внешняя поверхность которого покрыта высокоселективной краской; прозрачную теплоизоляцию 47 кругового конусообразного солнечного коллектора 42; круговой завихритель 48 воздушного потока; прозрачную конусообразную крышку 49, выполненную в виде усеченного конуса. Солнечно-ветряная опреснительная установка работает следующим образом. Цилиндрический испарительный бассейн 27 через трубу 35 заполняется опресняемой водой 28. Солнечная радиация, проникая через прозрачную конусообразную крышку 49 и прозрачную теплоизоляцию 47 кругового конусообразного солнечного коллектора 42, нагревает теплоносящую незамерзающую жидкость (не обозначена) в трубчатом спиральном теплоприемнике 45 (Фиг. 1). Одновременно солнечная радиация воздействует на ФЭМ 2, при этом вырабатывается электрическая энергия, которая через контроллер заряда-разряда 38 накапливается ЛАКБ 25. При наличии ветра, набегающий воздушный поток через окна 43 поступает в круговой завихритель 48. С помощью криволинейных пластин 23 воздушный поток направляется под углом 30°-45° (Фиг. 2) в полость 11, таким образом, организуется вихревой поток в полости 11 между внешним 1 и внутренним 2 полусферическими куполами. Этот вихревой поток ускоряется за счет разности входной площади окон 43 и площади на выходе в сечении «а-а» конфузора-диффузора 4 (Фиг. 1). В полости 11 завихренный воздушный поток проходит между внешним полусферическим куполом 1 и внутренним полусферическим куполом 3, где нагревается путем снятия тепла с ФЭМ 2, которые нагреваются солнечной радиацией, и также снимается тепло с внешней поверхности внутреннего полусферического купола 3, который, в свою очередь, нагревается с внутренней поверхности внутреннего полусферического купола 3 парами опресняемой воды 28. Следует отметить, что внутренняя поверхность внутреннего полусферического купола 3 является конденсирующей поверхностью для пара опресняемой воды 28, находящегося в полости (Б) (Фиг. 1), поэтому охлаждение внутренней поверхности внутреннего полусферического купола 3 за счет охлаждения внешней его поверхности является ключевым процессом в эксплуатации СВОУ по назначению. Подогретый таким образом вихревой воздушный поток с увеличенной скоростью попадает в конфузор-диффузор 4, где дополнительно ускоряется в конфузорной части конфузора-диффузора 4, в критическом сечении «а-а» (Фиг. 1) которого размещена ветроэлектрическая установка 5. Ускоренный вихревой воздушный поток в критическом сечении «а-а» действует на лопасти 7 ветроэлектрической установки 5, которые приводятся во вращающее движение совместно внешним ротором 9, на котором размещены постоянные магниты (не показаны). При взаимодействии магнитов и обмоток катушек (не показаны), размещенных на внутреннем неподвижном роторе 6, вырабатывается электроэнергия, которая запасается в ЛАКБ 25. При отсутствии ветра ветроэлектрическая установка 5 также продолжает функционировать. В этом случае вихревой поток воздуха будет формироваться только за счет разности температуры на входе в окна 43 и на выходе из конфузора-диффузора 4. Вихревой поток воздуха также подогревается в полости 11 между внешним полусферическим куполом 1 и внутренним полусферическим куполом 3. Опресняемая вода 28 в цилиндрическом испарительном бассейне 27 подогревается двумя способами. Первый способ предусматривает нагрев опресняемой воды 28 с помощью кругового конусообразного солнечного коллектора 42. Солнечная радиация, усиленная параболическим круговым отражателем солнечной радиации 17, проникает через прозрачную конусообразную крышку 49 и прозрачную теплоизоляцию 47 кругового конусообразного солнечного коллектора 42 и нагревает его трубчатый спиральный теплоприемник 45 с незамерзающей теплоносящей жидкостью. Нагретая солнечной радиацией в трубчатом спиральном теплоприемнике 45 незамерзающая теплоносящая жидкость с помощью циркуляционного насоса 26 подается в коллектор теплонагревателя 31, который подогревает опресняемую воду 28. Одновременно солнечная радиация, передает тепло конусообразной опоре 46 с помощью высокоселективной краски, которой она покрашена. Конусообразная опора 46, в свою очередь, передает тепло алюминиевой теплоаккумулирующей стружке 41, и далее это тепло через стенку цилиндрического испарительного бассейна 27 нагревает опресняемую воду 28. Второй способ подогрева опресняемой воды 28 в цилиндрическом испарительном бассейне 27 происходит с помощью теплоэлектрических нагревателей 30 (два и более), которые подключаются через ЭПУ 37 к ЛАКБ 25 по сигналу датчика температуры 13. Следует отметить, что ЛАКБ 25 заряжаются через КЗР 38 электроэнергией, выработанной ФЭМ 2 и ВЭУ 5, причем при отсутствии солнечной радиации заряд ЛАКБ 25 происходит постоянно от ВЭУ 5. Подогретая любым способом опресняемая вода 28 испаряется, а полученный пар, в свою очередь, оседает на внутренней поверхности внутреннего полусферического купола 3, охлажденной вихревым потоком, который проходит в полости 11 между внешним 1 и внутренним 3 полусферическими колпаками. Далее конденсированная из пара опресненная вода стекает по внутренней охлажденной вихревым потоком воздуха поверхности внутреннего полусферического купола 3 в круговой лоток 12, расположенный по периметру у основания внутреннего полусферического купола 3. По сигналу датчика давления (разряжения) 10, который срабатывает при давлении в полости (Б) больше на 1,15 одной атмосферы, ЭПУ 37 включает вакуумный насос 16. Одновременно с включением вакуумного насоса 16 открывается электроклапан 15, и очищенная опресненная вода из кругового лотка, а также часть пара из полости (Б) внутреннего полусферического купола 3, подается по трубопроводу 14 в теплообменник 18. В теплообменнике 18 пар конденсируется в воду, отдавая тепло воде, находящей в баке теплообменнике 19. Холодная вода в бак теплообменника 19 подается по патрубку с краном 22. Подогретая вода, находящая в баке теплообменнике 19, используется на нужды потребителей через патрубок с краном 20. Опресненная (очищенная) вода и часть пара, удаленные из полости (Б) внутреннего полусферического купола 3, снижают давление внутри полусферического купола на 20%-25% ниже атмосферного. По величине этого давления датчик давления (разряжения) 10 подает сигнал через электронный пульт управления 37 на отключение вакуумного насоса 16 (Фиг. 4) и закрытие электроклапана 15, тем самым обеспечивая разряжение и низкую температуру кипения опресняемой воды, вследствие этого повышается интенсивность парообразования. Интенсивное парообразование повышает давления внутри полости (Б) (Фиг. 1) внутреннего полусферического колпака 3 до величины, равной 1,15 атмосферы, в это момент, по сигналу датчика давления (разряжения) 10 через ЭПУ 37, включаются вакуумный насос 16 и электроклапан 15 открывается, процесс повторяется. Температура нагрева опресняемой воды 28 регулируется датчиком температуры 13. Датчик температуры 13 включает через ЭПУ 37 (Фиг 1, Фиг. 4) теплоэлектронагревтель (ТЭН) 30 в том случае, если температуры опресняемой воды недостаточно для интенсивного парообразования. Энергоэффективность СВОУ повышается за счет применения теплоаккумулирующей алюминиевой стружки 41 и теплоизоляции 40, способствующих повышению КПД нагрева опресняемой воды после окончания воздействия солнечной радиации за счет уменьшения теплопотерь. Полученный после опреснения воды рассол удаляется из сферического дна 32 с помощью патрубка с краном для слива рассола 33. Сферическая форма дна 32 позволяет более качественно собирать тяжелые фракции рассола. Рассол сливается в круглые лотки 29, где естественным путем испаряется до образования сухого осадка (соли или других веществ), которые могут быть использования промышленностью или утилизироваться. Использование электроэнергии, выработанной ФЭМ 2 и ВЭУ 5, другими потребителями осуществляется с помощью инвертора 36, преобразующего постоянный ток, полученный от ФЭМ 2 и ВЭУ 5, в ток напряжением 220 В 50 Гц. Аккумулирование электрической энергии происходит в ЛАКБ 25, заряд которых происходит через контроллер заряда-разряда 38. Весь процесс опреснения воды, контроль температуры и мониторинг выработки электроэнергии с помощью ФЭМ 2 и ВЭУ 5 осуществляется электронным пультом управления 37. Конструкция СВОУ удерживается на опорных стойках 24. Таким образом, в единой конструкции СВОУ совмещены опреснительная установка, круговой конусообразный солнечный коллектор, фотоэлектронные модули, круговой завихритель воздушного потока, ветроэлектрическая установка, которые, работая совместно в автоматизированном режиме, решают следующие задачи: получение опресненной и теплой воды, выработка электроэнергии, тем самым обеспечивается энергоэффективность и многофункциональность.The technical result of the declared IED is achieved by improving the reliability and efficiency of using wind and solar energy. The main distinguishing features of the declared IED from the considered analogues and prototype are: firstly, independence from traditional energy sources; secondly, the additional use of solar radiation energy reflected from the parabolic circular reflector of solar radiation, thirdly, the use of solar energy for direct heating of non-freezing heat-transfer fluid, with which desalinated water is heated; fourthly, the conversion of solar energy using FEM located on the outer surface of the external dome into electric, which is used to additionally heat desalinated water and (or) to power various consumers; fifthly, the organization of a vortex air flow in the cavity between the external and internal hemispherical domes, acting on the wind power plant in order to obtain electricity for the needs of IED and other consumers, regardless of the presence of wind, which increases the reliability of IED; sixth, aluminum shavings are used as a heat accumulator, located under a circular cone-shaped solar collector. In addition, IED can supply consumers with warm water, as well as additionally receive sea salt as a result of the desalination of sea water. These differences are technical solutions that determine the energy efficiency and multifunctionality of the use of the claimed invention. Components of IEDs and assembly units are shown in the following figures. In FIG. 1 shows a General view of the IED in a section. In FIG. 2 shows the IED, a top view. In FIG. Figure 3 shows the IED, a view along arrow AA. In FIG. 4 is a schematic diagram of the management of the IED. The solar-wind desalination plant contains the following main parts, assembly units, devices and devices: external hemispherical dome 1; photoelectronic modules (FEM) 2 located on the outer surface of the outer hemispherical dome 1; the inner
Список цитированных источников информацииList of cited information sources
1. РИА Новости: [Электронный ресурс]. URL: http://ria.ru/documents/20100322/21571816. html#ixzz21pwEGCkR.1. RIA News: [Electronic resource]. URL: http://ria.ru/documents/20100322/21571816. html # ixzz21pwEGCkR.
2. Способ получения пресной воды и опреснительная установка для его осуществления, патент на изобретение RU 2333892 C1, CO2F 1/04 от 20.09.2008.2. A method for producing fresh water and a desalination plant for its implementation, patent for invention RU 2333892 C1, CO2F 1/04 dated 09/20/2008.
3. Опреснительная установка патент на изобретение RU 2414379 С1, B63J 1/00, CO2F 1/16 от 20.03.2011.3. Desalination plant patent for the invention RU 2414379 C1, B63J 1/00, CO2F 1/16 from 03/20/2011.
4. Устройство для опреснения воды, патент на изобретение RU 2319668 С2, CO2F 1/04, CO2F 5/02 от 20.03.2008.4. Device for desalination of water, patent for the invention RU 2319668 C2, CO2F 1/04,
5. Опреснительная установка, патент на изобретение RU 2087421 С1, CO2 F1/14 от 20.08.1997.5. Desalination plant, patent for the invention RU 2087421 C1, CO2 F1 / 14 from 08.20.1997.
6. Солнечный опреснитель, патент на изобретение RU 2044692 С1, CO2F 1/14 от 27.09.1995.6. Solar desalination plant, patent for invention RU 2044692 C1, CO2F 1/14 dated 09/27/1995.
7. Солнечно-ветровой опреснитель, патент RU 2354895 C1, F24J 2/00, F03D 9/00 от 10.05.2009 г.7. Solar-windmaker, patent RU 2354895 C1,
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112193/05A RU2567324C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Solar-windmill desalting plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112193/05A RU2567324C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Solar-windmill desalting plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2567324C1 true RU2567324C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54536984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014112193/05A RU2567324C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Solar-windmill desalting plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2567324C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668249C1 (en) * | 2017-10-20 | 2018-09-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Solar desalinator with parabolic-cylinder reflectors |
CN109292868A (en) * | 2018-09-21 | 2019-02-01 | 福建师范大学 | Solar energy distillation device |
RU2715804C1 (en) * | 2019-04-20 | 2020-03-03 | Сергей Викторович Пинегин | Water-heating installation based on solar concentrator |
RU206271U1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ") | HYBRID WIND-SOLAR GENERATOR |
RU2767322C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Solar water distillation station |
RU2767966C1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-03-22 | Андрей Михайлович Черников | Water desalination method and device for implementation thereof |
CN115448402A (en) * | 2022-09-19 | 2022-12-09 | 青岛百发海水淡化有限公司 | High-efficiency energy-saving seawater desalination device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU987324A1 (en) * | 1981-07-03 | 1983-01-07 | за витель / - :.. %;;--; / -. IjO-;:. St.. 4(У. . i | Solar desalinator |
IT1128252B (en) * | 1979-03-30 | 1986-05-28 | Anvar | SOLAR DISTILLER FOR THE PURIFICATION OF LIQUIDS, PARTICULARLY OF THE WATER |
SU1554290A1 (en) * | 1986-07-30 | 1993-10-30 | V S Ezhov | Heliodistillator |
RU2354895C1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) | Solar-wind desalinator |
RU96369U1 (en) * | 2010-01-19 | 2010-07-27 | Борис Дмитриевич Кузнецов | DEVICE FOR SEALING WATER |
CN102285701A (en) * | 2011-06-17 | 2011-12-21 | 冯静 | Method for preparing freshwater by applying solar seawater desalination plant arranged on sea |
-
2014
- 2014-03-28 RU RU2014112193/05A patent/RU2567324C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1128252B (en) * | 1979-03-30 | 1986-05-28 | Anvar | SOLAR DISTILLER FOR THE PURIFICATION OF LIQUIDS, PARTICULARLY OF THE WATER |
SU987324A1 (en) * | 1981-07-03 | 1983-01-07 | за витель / - :.. %;;--; / -. IjO-;:. St.. 4(У. . i | Solar desalinator |
SU1554290A1 (en) * | 1986-07-30 | 1993-10-30 | V S Ezhov | Heliodistillator |
RU2354895C1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) | Solar-wind desalinator |
RU96369U1 (en) * | 2010-01-19 | 2010-07-27 | Борис Дмитриевич Кузнецов | DEVICE FOR SEALING WATER |
CN102285701A (en) * | 2011-06-17 | 2011-12-21 | 冯静 | Method for preparing freshwater by applying solar seawater desalination plant arranged on sea |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668249C1 (en) * | 2017-10-20 | 2018-09-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Solar desalinator with parabolic-cylinder reflectors |
CN109292868A (en) * | 2018-09-21 | 2019-02-01 | 福建师范大学 | Solar energy distillation device |
RU2715804C1 (en) * | 2019-04-20 | 2020-03-03 | Сергей Викторович Пинегин | Water-heating installation based on solar concentrator |
RU2767966C1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-03-22 | Андрей Михайлович Черников | Water desalination method and device for implementation thereof |
RU206271U1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ") | HYBRID WIND-SOLAR GENERATOR |
RU2767322C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Solar water distillation station |
CN115448402A (en) * | 2022-09-19 | 2022-12-09 | 青岛百发海水淡化有限公司 | High-efficiency energy-saving seawater desalination device |
CN115448402B (en) * | 2022-09-19 | 2023-08-25 | 青岛海水淡化有限公司 | High-efficiency energy-saving sea water desalination device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2567324C1 (en) | Solar-windmill desalting plant | |
Kalogirou | Seawater desalination using renewable energy sources | |
Compain | Solar energy for water desalination | |
Belessiotis et al. | The history of renewable energies for water desalination | |
US20120138447A1 (en) | Solar desalination system with solar-initiated wind power pumps | |
US10233095B1 (en) | Solar desalination and power generating system | |
CN102167413B (en) | A multiple-effect casing tube-type solar energy seawater desalination apparatus having a light-condensing function | |
CN113060883B (en) | Wind, light, heat and hydrogen storage integrated renewable energy seawater desalination system | |
CN204569464U (en) | Based on the sea water desaltination treatment unit of sun power | |
Pourkiaei et al. | Status of direct and indirect solar desalination methods: comprehensive review | |
CN106365234A (en) | Solar seawater desalination and power generation device for ships | |
CN105060380B (en) | Ship solar seawater desalination TRT | |
CN204848326U (en) | Solar seawater desalts power generation facility for boats and ships | |
US20160251237A1 (en) | System, method, and apparatus for water desalination | |
US20160251236A1 (en) | System, method, and apparatus for water desalination | |
US10703645B2 (en) | Atmospheric water generation | |
CN203428942U (en) | Evaporative condensation type sea water desalination device | |
US20160233829A1 (en) | Solar water-collecting, air-conditioning, light-transmitting and power generating house | |
CN104030384B (en) | Small-sized solar multi-stage falling film evaporation back-heating type sea water desalinating plant | |
Kamran et al. | Development of experimental model for water desalination by harvesting solar energy | |
CN106145489B (en) | It is a kind of based on the coupled low temperature multi-effect sea water desalting system provided multiple forms of energy to complement each other | |
Rizwan et al. | Experimental verification and analysis of Solar Parabolic Collector for water distillation | |
Park et al. | Experimental results of a seawater distiller utilizing waste heat of a portable electric generator | |
CN102180530B (en) | Device and method for sea water desalination by using solar energy and potential energy | |
RU2648057C1 (en) | Vacuum desalination and electrical power generation unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180329 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200311 |