RU2609811C1 - Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха - Google Patents
Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609811C1 RU2609811C1 RU2015153312A RU2015153312A RU2609811C1 RU 2609811 C1 RU2609811 C1 RU 2609811C1 RU 2015153312 A RU2015153312 A RU 2015153312A RU 2015153312 A RU2015153312 A RU 2015153312A RU 2609811 C1 RU2609811 C1 RU 2609811C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- lens
- condenser
- installation
- water
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
- E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения пресной воды из атмосферного воздуха. Установка содержит водосборник (17), холодильный агрегат (2), соединенный через вентиль (4) и гидронасос (5) с термоизолированной емкостью (6) и с теплообменником-конденсатором (7), расположенным в воздуховоде (8). В теплообменнике-конденсаторе (7) находятся каплеуловитель (9) и вентилятор (10). В установку вводится гелиостат (1) с системой управления, выполненный из концентрирующих элементов, каждый из которых состоит из линзы с большим фокусным расстоянием F и линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптоволоконного кабеля (21). Кроме того, вводятся емкость с водой (14) и соединенный с ней лоток-испаритель (16) с регулятором уровня воды, расположенный перед теплообменником-конденсатором (7). Обеспечиваются высокая эффективность преобразования солнечной энергии и высокая производительность установки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха, в частности к солнечным установкам с дополнительным искусственным источником холода и принудительной продувкой воздуха.
Известна установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая солнечные батареи, холодильный агрегат, водосборник и воздуховод, в котором размещены испаритель холодильного агрегата и вентилятор (Заявка ФРГ №3313711 кл. E03B 3/28, 1984). За счет электроэнергии, получаемой от солнечных батарей, холодильный агрегат производит холод, который выделяется на теплообменнике-испарителе. Атмосферный воздух с помощью вентилятора продувается через воздуховод, при этом содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется на расположенном в воздуховоде испарителе холодильного агрегата.
Недостатком данной установки является низкая эффективность, обусловленная низким коэффициентом преобразования солнечной энергии и малой производительностью.
Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка для получения пресной воды из влажного воздуха(патент РФ №2056479, МПК: E03B 3/28). Она содержит солнечные батареи, водосборник, холодильный агрегат, соединенный через гидронасос и вентиль с термоизолированной емкостью и с теплообменником- конденсатором, расположенным в воздуховоде, в котором также находятся каплеуловитель и вентилятор.
Установка работает следующим образом. В светлое время суток электроэнергия от солнечных батарей поступает на холодильный агрегат, вырабатывающий холод. С помощью вентиля холодильный агрегат подключается к термоизолированной емкости. Находящаяся в ней жидкость с помощью гидронасоса прокачивается через холодильный агрегат и охлаждается, в результате в термоизолированной емкости аккумулируется холод. В темное время суток, когда влажность воздуха достигает величины, близкой к 100%, с помощью вентиля термоизолированная емкость подключается к теплообменнику-конденсатору, включаются гидронасос и вентилятор, в результате через теплообменник-конденсатор начинает прокачиваться находящаяся в термоизолированной емкости холодная жидкость, а с помощью вентилятора продувается влажный воздух. Находящийся в воздухе водяной пар конденсируется и оседает на теплообменнике-конденсаторе и затем стекает в водосборник, а неосевшие капли улавливаются каплеуловителем.
Недостатками данной установки являются низкая эффективность, обусловленная низким коэффициентом преобразования солнечной энергии, и малая производительность.
Низкий коэффициент преобразования солнечной энергии обусловлен тем, что КПД преобразования солнечной энергии с помощью полупроводниковых элементов в настоящее время не превышает 25%, а низкая производительность установки обусловлена малым временем ее работы, так как она работает только в темное время суток, когда влажность воздуха близка к 100%.
Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования солнечной энергии и повышение производительности установки.
Техническим результатом является высокая эффективность преобразования солнечной энергии и высокая производительность установки.
Технический результат достигается тем, что в установку для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащую водосборник, холодильный агрегат, соединенный через вентиль и гидронасос с термоизолированной емкостью и теплообменником-конденсатором, расположенным в воздуховоде, в котором также находятся каплеуловитель и вентилятор, вводятся гелиостат с системой управления, выполненный из концентрирующих элементов, каждый из которых состоит из линзы с большим фокусным расстоянием F и линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптоволоконного кабеля, кроме того, в установку вводятся емкость с водой и соединенный с ней лоток-испаритель с регулятором уровня воды, расположенный перед теплообменником, при этом в установке холодильный агрегат выполнен в виде адсорбционного холодильника, теплообменник-испаритель которого помещен в охлаждающую емкость, соединенную через введенные вентили и гидронасос с теплообменником-конденсатором, а в концентрирующих элементах линза с фокусом f находится на расстоянии F+f от линзы с фокусом F, выходное отверстие конического фоклина находится у линзы с фокусом f, а к его выходному отверстию присоединен оптоволоконный кабель, диаметр которого равен диаметру выходного отверстия конического фоклина, при этом оптоволоконные кабели всех концентрирующих элементов гелиостата соединены в два пучка, один из которых вводится в адсорбционный холодильник, а другой подводится снизу к лотку-испарителю.
Введение в установку гелиостата с концентрирующими элементами позволяет существенно повысить эффективность преобразования солнечной энергии, поскольку коэффициент преобразования солнечной энергии в тепловую выше, чем преобразование ее в электричество, кроме того, введение оптоволоконных кабелей позволяет подводить концентрированное солнечное излучение в любое заданное место.
Введение лотка-испарителя, расположенного перед теплообменником-конденсатором, соединенного с емкостью с водой, позволяет повысить влажность воздуха в светлое время суток за счет испарения воды из лотка-испарителя, при этом вода может быть любого качества, в том числе соленая.
Изобретение поясняется схемами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2. Как показано на фиг. 1 установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха содержит гелиостат 1 с системой управления, адсорбционный холодильник 2, теплообменник-испаритель которого помещен в охлаждающую емкость 3, соединенную через вентиль 4 и гидронасос 5 с термоизолированной емкостью 6 и теплообменником-конденсатором 7, расположенном в воздуховоде 8, в котором также находятся каплеуловитель 9 и вентилятор 10. Теплообменник-конденсатор 7 через вентили 11 и 12 и через гидронасос 13 соединен с охлаждающей емкостью 3. Установка содержит емкость с водой 14 и соединенный с ней лоток-испаритель 15, расположенный перед теплообменником-конденсатором 7 и содержащий регулятор уровня воды 16. Под воздуховодом 8 расположен водосборник 17.
На фиг. 2 показана схема устройства концентрирующих элементов гелиостата 1. Концентрирующий элемент содержит линзу 18 с большим фокусным расстоянием F, линзу 19 с малым фокусным расстоянием f, конический фоклин полного внутреннего отражения 20 и оптоволоконный кабель 21. Линза 19 находится на расстоянии F+f от линзы 18, что позволяет получить концентрированный параллельный пучек солнечного излучения. Линза 19 может быть выполнена в виде линз Френеля с фокусным расстоянием F порядка 50 см. У линзы 19 расположено входное отверстие конического фоклина 20, выполненного в виде усеченного стеклянного конуса. Основание усеченного конуса, являющееся входным отверстием конического фоклина 20, превышает диаметр линзы 19 примерно в 3 раза, что позволяет уменьшить требования к точности наведения гелиостата 1 на солнце. Параллельный пучок концентрированного солнечного излучения, выходящий из линзы 19, попадает в конический фоклин 20 и в результате полного внутреннего отражения выходит из конического фоклина 20 и попадает в оптоволоконный кабель 21, присоединенный к выходному отверстию конического фоклина 20. Диаметр оптоволоконного кабеля 21 равен диаметру выходного отверстия конического фоклина 20.
Выходные концы оптоволоконных кабелей 21 концентрирующих элементов соединены в 2 пучка, один из которых 1п, как это видно на фиг. 1, входит в адсорбционный холодильник, а другой пучек 2п подводится снизу к лотку-испарителю 15.
Установка работает следующим образом. В исходном положении вентиль 4 соединяет охладительную емкость 3 с термоизолированной емкостью 6, а вентили 11 и 12 соединяют охлаждающую емкость 3 с теплообменником-конденсатором 7. При восходе солнца с помощью системы управления гелиостат устанавливается таким образом, чтобы нормаль к плоскости гелиостата была всегда направлена на солнце. Солнечное излучение, пройдя через линзы 18 и 19 концентрирующих элементов, преобразуется в параллельный поток концентрированного солнечного излучения, который с помощью конического фоклина 20 направляется в оптоволоконные кабели 21, соединенные в пучки 1п и 2п. Через пучек 1п концентрированное солнечное излучение поступает в адсорбционный холодильник, обеспечивая его работу по производству холода. Теплообменник-испаритель холодильника 2, помещенный в охлаждающую емкость 3, начинает охлаждать находящуюся в ней жидкость, которая с помощью гидронасоса 5 закачивается в термоизолированную емкость 6, а с помощью гидронасоса 13 прокачивается через теплообменник-конденсатор 7. Через пучек оптоволоконных кабелей 2п концентрированное солнечное излучение подводится снизу к лотку-испаритею 16, в результате находящаяся в нем вода, поступающая в него из емкости с водой 14, начинает нагреваться, а затем испаряться. Уровень воды в лотке-испарителе поддерживается постоянным с помощью регулятора уровня 15. С помощью пара, поступающего из лотка-испарителя 15, повышается влажность атмосферного воздуха, когда она меньше 100%, в результате установка может работать с большой эффективностью и в светлое время суток. Атмосферный воздух с помощью вентилятора 10 прокачивается через теплообменник-конденсатор 7, где содержащийся в нем пар конденсируется на развитой поверхности теплообменника-конденсатора 7, а находящиеся в нем капли улавливаются каплеуловителем 9, при этом сконденсированная вода стекает в водосборник 17.
После захода солнца вентиль 4 устанавливается так, что холодная жидкость из термоизолированной емкости 6 с помощь гидронасоса 5 поступает в теплообменник- конденсатор 7. При большой влажности атмосферного воздуха установка эффективно работает без дополнительного увлажнения.
Был построен макет установки для получения пресной воды из атмосферного воздуха. Проведенные эксперименты показали работоспособность и эффективность предложенной конструкции.
Claims (3)
1. Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая водосборник, холодильный агрегат, соединенный через вентиль и гидронасос с термоизолированной емкостью и с теплообменником-конденсатором, расположенным в воздуховоде, в котором также находятся каплеуловитель и вентилятор, отличающаяся тем, что в установку вводится гелиостат с системой управления, выполненный из концентрирующих элементов, каждый из которых состоит из линзы с большим фокусным расстоянием F и линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптоволоконного кабеля, а также вводятся емкость с водой и соединенный с ней лоток-испаритель с регулятором уровня воды, расположенный перед теплообменником-конденсатором.
2. Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха по п. 1, отличающаяся тем, что холодильный агрегат выполнен в виде адсорбционного холодильника, у которого теплообменик-испаритель помещен в охлаждающую емкость, соединенную через введенные вентили и гидронасос с теплообменником-конденсатором.
3. Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха по п. 1, отличающаяся тем, что в концентрирующих элементах линза с фокусом f находится на расстоянии F+f от линзы с фокусом F, входное отверстие конического фоклина находится у линзы с фокусом f, а к его выходному отверстию присоединен оптоволоконный кабель, диаметр которого равен диаметру выходного отверстия конического фоклина, при этом оптоволоконные кабели концентрирующих элеменов гелиостата соединены в два пучка, один из которых вводится в адсорбционный холодильник, а другой подводится снизу к лотку-испарителю.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015153312A RU2609811C1 (ru) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015153312A RU2609811C1 (ru) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2609811C1 true RU2609811C1 (ru) | 2017-02-06 |
Family
ID=58457849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015153312A RU2609811C1 (ru) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2609811C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651297C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-04-19 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха в районах с высокой интенсивностью приливов и отливов |
RU2689592C1 (ru) * | 2018-04-16 | 2019-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство для производства воды из воздуха |
RU2726574C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-07-14 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для получения пресной воды в условиях засушливого климата |
RU2730036C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-08-14 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Воздушно-водяное устройство для получения воды |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5259203A (en) * | 1992-05-14 | 1993-11-09 | Engel Daniel R | Apparatus and method for extracting potable water from atmosphere |
RU2056479C1 (ru) * | 1993-04-12 | 1996-03-20 | Вячеслав Викторович Алексеев | Установка для получения пресной воды из влажного воздуха |
US6343479B1 (en) * | 2001-05-30 | 2002-02-05 | Thomas Merritt | Potable water collection apparatus |
US20020189273A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-19 | Kazuhiko Tani | Fresh water generating apparatus |
CN101056824A (zh) * | 2004-11-08 | 2007-10-17 | 东洋电子株式会社 | 循环型饮用水生成装置 |
RU69887U1 (ru) * | 2007-09-11 | 2008-01-10 | Юрий Станиславович Крушинский | Устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха |
RU126894U1 (ru) * | 2012-11-21 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ФГБОУ ВПО "Астраханский государственный технический университет" | Установка по термоподготовке воды для содержания и выращивания гидробионтов |
CN103452164A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-18 | 杭州电子科技大学 | 一种新型的自动化太阳能空气取水装置 |
-
2015
- 2015-12-14 RU RU2015153312A patent/RU2609811C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5259203A (en) * | 1992-05-14 | 1993-11-09 | Engel Daniel R | Apparatus and method for extracting potable water from atmosphere |
RU2056479C1 (ru) * | 1993-04-12 | 1996-03-20 | Вячеслав Викторович Алексеев | Установка для получения пресной воды из влажного воздуха |
US6343479B1 (en) * | 2001-05-30 | 2002-02-05 | Thomas Merritt | Potable water collection apparatus |
US20020189273A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-19 | Kazuhiko Tani | Fresh water generating apparatus |
CN101056824A (zh) * | 2004-11-08 | 2007-10-17 | 东洋电子株式会社 | 循环型饮用水生成装置 |
RU69887U1 (ru) * | 2007-09-11 | 2008-01-10 | Юрий Станиславович Крушинский | Устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха |
RU126894U1 (ru) * | 2012-11-21 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ФГБОУ ВПО "Астраханский государственный технический университет" | Установка по термоподготовке воды для содержания и выращивания гидробионтов |
CN103452164A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-18 | 杭州电子科技大学 | 一种新型的自动化太阳能空气取水装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651297C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-04-19 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха в районах с высокой интенсивностью приливов и отливов |
RU2689592C1 (ru) * | 2018-04-16 | 2019-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство для производства воды из воздуха |
RU2726574C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-07-14 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для получения пресной воды в условиях засушливого климата |
RU2730036C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-08-14 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Воздушно-водяное устройство для получения воды |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2609811C1 (ru) | Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха | |
US4505260A (en) | Radiant energy device | |
ES2667853T3 (es) | Sistema de generación de energía térmica solar y método de generación de energía térmica solar | |
ES2689075T3 (es) | Sistema de almacenamiento de calor térmico | |
KR101131092B1 (ko) | 히트파이프를 이용한 태양열 증발식 해수 담수화 장치 | |
CN107176639B (zh) | 一种加湿冷凝式海水淡化装置 | |
US20140158516A1 (en) | Water Supply Systems | |
CN204873910U (zh) | 一种基于吸光沸腾的太阳能海水淡化装置 | |
CN105174339A (zh) | 顺向聚光多效回热阵列式加湿除湿太阳能海水淡化装置 | |
JP2011240241A (ja) | スプレー式原水淡水化装置 | |
ES2554282B2 (es) | Sistema de captación de calor solar | |
US9151518B2 (en) | Solar concentrator plant using natural-draught tower technology and operating method | |
Mahmoud et al. | Experimental and theoretical model for water desalination by humidification-dehumidification (HDH) | |
KR102035098B1 (ko) | 히트펌프 기술을 이용한 태양열 증발식 해수담수화 장치 | |
RU2667766C1 (ru) | Способ опреснения морской воды | |
US20140034477A1 (en) | Water Supply Systems | |
JP2011240240A (ja) | スプレー式原水淡水化装置 | |
CN207451659U (zh) | 一种加湿冷凝式海水淡化装置 | |
Mahmoud et al. | Utilization of fresnel lens solar collector in water heating for desalination by humidification-dehumidification process | |
US9086058B2 (en) | Method for the natural-draught cooling of a solar concentration plant | |
US11150017B2 (en) | Solar chimney-based liquid desiccation system with a thermally-regenerating desiccator | |
RU2004719C1 (ru) | Установка дл получени пресной воды из атмосферного воздуха | |
KR20220097880A (ko) | 해수의 담수화 및 전력을 위한 열병합발전 터빈 | |
Davani et al. | Experimental analysis of a multistage water desalination system utilizing an evacuated parabolic solar trough with a solar tracker | |
Farrag et al. | Experimental Validation for Two Stages Humidification-Dehumidification (HDH) Water Desalination Unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171215 |