RU2694308C1 - Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга - Google Patents
Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694308C1 RU2694308C1 RU2018143893A RU2018143893A RU2694308C1 RU 2694308 C1 RU2694308 C1 RU 2694308C1 RU 2018143893 A RU2018143893 A RU 2018143893A RU 2018143893 A RU2018143893 A RU 2018143893A RU 2694308 C1 RU2694308 C1 RU 2694308C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stirling engine
- evaporator
- water
- compressor
- housing
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 14
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 13
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 claims description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 abstract description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (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 устройствам получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием возобновляемых источников энергии. Установка содержит корпус с окнами ввода и вывода воздуха, с размещенными внутри корпуса тепловым контуром с курсирующим хладагентом, конденсатором и испарителем, на котором конденсируется влага, водосборником. Установка дополнительно снабжена солнечным модулем, состоящим из параболоторического концентратора и двигателя Стирлинга, который создает фокальную область на поверхности цилиндрического фотоприемника. В нижней части двигателя Стирлинга расположено устройство охлаждения, а в корпусе, засыпанном землей, образующей холм, установлены гидронасос, два гидромотора, вентилятор, компрессор, перекачивающий хладагент по тепловому контуру. Двигатель Стирлинга соединен через кривошипно-шатунный механизм с гидронасосом, который соединен напорными магистралями с гидромоторами, на вал одного из которых установлен вентилятор, а другой гидромотор соединен с компрессором. Нижняя часть теплового контура с конденсатором и компрессором зарыты в грунт, а верхняя часть теплового контура с испарителем находится внутри корпуса. Под испарителем расположен водосборник, в нижней части которого вмонтирован водопровод, доставляющий экстрагированную воду к потребителю. Обеспечивается повышение эффективности получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием энергии солнца с низкой себестоимостью. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием возобновляемых источников энергии, в частности к солнечной энергетической системе, которая использует двигатель Стирлинга, и может быть использовано для сельского хозяйства, питьевого водоснабжения, а также для нужд промышленности.
Известна установка для конденсации пресной воды из паров во влажном воздухе, в работе которой используется солнечная энергия, которая содержит аккумулятор холода, воздуховод и водосборник и снабжена тепловыми трубами, солнечным коллектором и соединенным с ним нагревателем воздуха (патент РФ №2131000; E03B 3/28; B01D 5/00; опубликовано 27.05.1999). Аккумулятор холода 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.
Недостатком установки является сложность управления воздушными потоками внутри системы, что приводит к неравномерности течения, а также к усложнению конструкции.
Известна установка для получения пресной воды из воздуха, в работе которой используется солнечная энергия (заявка ФРГ № 3313711, МПК E03B 3/28, опубл.1984).За счет электроэнергии, получаемой от солнечных батарей, холодильный агрегат производит холод, который выделяется на теплообменнике-испарителе. Влажный воздух с помощью вентилятора продувается через воздуховод, в котором расположен испаритель. В результате контакта с поверхностью теплообменника-испарителя воздух охлаждается, содержащийся в нем пар становится насыщенным, частично конденсируется на поверхности теплообменника и стекает в водосборник.
Недостатками известной установки являются необходимость выработки электроэнергии и низкая производительность.
Известен солнечный модуль с параболоторическим концентратором в составе с двигателем Стирлинга для управления средствами производства электроэнергии, содержащий цилиндрический фотоприемник двигателя Стирлинга, установленный в фокальной области с цилиндрическим устройством охлаждения расположенного ниже концентратора (патент РФ № 2522376, МПК H02S10/00, опубл.10.07.2014). Концентратор выполнен составным в виде тела вращения с зеркальной внутренней поверхностью отражения, состоящего из трех зон a-b, b-c, c-d, причем форма отражающей поверхности концентратора Х(У) определена системой уравнений, соответствующей условию освещенности различных частей поверхности фотоприемника.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является солнечная установка для получения воды из воздуха, содержащая корпус с окнами ввода и вывода воздуха, солнечные элементы на наружной поверхности корпуса и размещенный внутри него испаритель холодильной машины с внутренней ребристой поверхностью, сборник воды в нижней части (патент РФ № 2200281, МПК F24J 2/32, опубл. 24.02.2007). Корпус установки выполнен в виде вертикальной или наклонной теплоизолированной шахты, окно ввода воздуха расположено в верхней части, а вывода воздуха - в нижней части шахты, испаритель холодильной машины выполнен преимущественно многоступенчатым в виде змеевиковых труб, расположенных и на одном уровне и по высоте шахты на определенном расстоянии друг от друга, при этом входные концы труб расположены выше или ниже выходных концов для обеспечения самотечного течения хладагента, а оребрение выполнено в виде пакета гофрированных поверхностей, плотно соединенных с трубами и перпендикулярно расположенных к этим трубам и вдоль труб вертикально вниз и установленных на расстоянии друг от друга в пакете, солнечные элементы выполнены в виде солнечных коллекторов, содержащих абсорбент или теплоноситель для регенерации хладагента.
Недостатком известной установки является большая зависимость КПД от разности температур солнечных коллекторов и сложность конструкции и обеспечения бесперебойного курсирования хладагента по теплообменнику.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием энергии солнца с низкой себестоимостью.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность повысить эффективность экстракции воды из атмосферного воздуха с низкой себестоимостью за счет оснащения установки солнечным модулем с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга, который передает движение гидравлическому приводу для работы вентилятора и регенерации хладагента в тепловом контуре.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга, содержащая корпус с окнами ввода и вывода воздуха, с размещенными внутри корпуса тепловым контуром с курсирующим хладагентом, конденсатором и испарителем, на котором конденсируется влага, водосборником, согласно изобретению снабжена солнечным модулем, состоящим из параболоторического концентратора и двигателя Стирлинга, который создает фокальную область на поверхности цилиндрического фотоприемника, в нижней части двигателя Стирлинга расположено устройство охлаждения, а в корпусе, засыпанном землей, образующей холм, установлены гидронасос, два гидромотора, вентилятор, компрессор, перекачивающий хладагент по тепловому контуру, при этом двигатель Стирлинга соединен через кривошипно-шатунный механизм с гидронасосом, который соединен напорными магистралями с гидромоторами, на вал одного из которых установлен вентилятор, а другой гидромотор соединен с компрессором, причем нижняя часть теплового контура с конденсатором и компрессором зарыты в грунт, а верхняя часть теплового контура с испарителем находится внутри корпуса, под испарителем расположен водосборник, в нижней части которого вмонтирован водопровод, доставляющий экстрагированную воду к потребителю.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга.
Установка содержит солнечный модуль, состоящий из параболоторического концентратора 1 и из двигателя Стирлинга 2, который создает фокальную область 3 на поверхности цилиндрического фотоприемника 4, устройство охлаждения 5, расположенное в нижней части двигателя Стирлинга 2, корпус 19 с окнами ввода 17 и вывода воздуха 18, в котором установлены гидронасос 6, который воспринимает механическую энергию от двигателя Стирлинга через кривошипно-шатунный механизм 7, гидромотор 8 и гидромотор 9, вентилятор 10, компрессор 11, тепловой контур 12, испаритель 13, конденсатор 14, водосборник 15, водопровод 16,корпус 19 для теплоизоляции засыпан землей, образуя холм 20, напорные магистрали 21 и 22.
Солнечный модуль установлен на наружной поверхности корпуса 19, засыпанного землей, образуя холм 20. Параболоторический концентратор 1 двигатель Стирлинга 2 устанавливается в фокус параболоторического концентратора 1 таким образом, чтобы область нагрева фотоприемника 4 была постоянно освещена. Двигатель Стирлинга 2 соединен через кривошипно-шатунный механизм 7 с гидронасосом 6, который соединен напорными магистралями 21 и 22 с гидромоторами 8 и 9. Гидромотор 8 через вал соединен с вентилятором 10. Гидромотор 9 соединен с компрессором 11 с помощью механизмов передачи движения. Нижняя часть теплового контура 12 с конденсатором 14 и компрессором 11 зарыты в грунт, а верхняя часть теплового контура 12 с испарителем 13 находится внутри корпуса 19. Под испарителем 13 расположен водосборник 15, в нижней части которого вмонтирован водопровод 16.
Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратороми двигателем Стирлинга работает следующим образом.
Солнечное излучение попадает на поверхность параболоторического концентратора 1 и отражается под углами наклона б,в,г,ж, ориентированными в своих зонах таким образом, чтобы они обеспечивали концентрацию солнечного излучения в фокальной области 3 на различных частях поверхности фотоприемника 4, тепловая энергия приводит в движение поршни двигателя Стирлинга 2, кривошипно-шатунный механизм 7 в свою очередь передает механическое движение от поршней двигателя Стирлинга гидронасосу 6, механическая энергия преобразуется гидронасосом 6 в гидравлическую энергию, которая нагнетает рабочую жидкость через напорные магистрали 21 и 22, приводя в действие гидромоторы 7 и 8. Рабочая жидкость, отдав свою энергию гидромоторам 8 и 9, возвращается обратно к гидронасосу 6. Гидромотор 8 передает крутящий момент вентилятору 9, а за счет работы гидромотора 9 приводится в действие компрессор 11, перекачивающий хладагент по тепловому контуру 12. За счет испарения хладагента при температуре рабочей зоны установки испаритель 13 охлаждается и на его поверхности конденсируется влага из атмосферного воздуха, всасываемого вентилятором 10 через окно ввода 17. Конденсатор 13 теплового контура 12 и компрессор 11 зарыты в грунт. Хладагент охлаждается при теплоотдаче в грунт, проходя через конденсатор 13. Компрессор 11 перекачивает жидкий хладагент вверх в испаритель, цикл регенерации хладагента повторяется. Сухой воздух удаляется из рабочей зоны через окно вывода воздуха 18. Сконденсированная влага стекает с испарителя 13, выполненного в виде радиатора, в водосборник 15. Из водосборника 15вода по водопроводу 16 поступает к потребителю.
Claims (1)
- Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга, содержащая корпус с окнами ввода и вывода воздуха, с размещенными внутри корпуса тепловым контуром с курсирующим хладагентом, конденсатором и испарителем, на котором конденсируется влага, водосборником, отличающаяся тем, что снабжена солнечным модулем, состоящим из параболоторического концентратора и двигателя Стирлинга, который создает фокальную область на поверхности цилиндрического фотоприемника, в нижней части двигателя Стирлинга расположено устройство охлаждения, а в корпусе, засыпанном землей, образующей холм, установлены гидронасос, два гидромотора, вентилятор, компрессор, перекачивающий хладагент по тепловому контуру, при этом двигатель Стирлинга соединен через кривошипно-шатунный механизм с гидронасосом, который соединен напорными магистралями с гидромоторами, на вал одного из которых установлен вентилятор, а другой гидромотор соединен с компрессором, причем нижняя часть теплового контура с конденсатором и компрессором зарыты в грунт, а верхняя часть теплового контура с испарителем находится внутри корпуса, под испарителем расположен водосборник, в нижней части которого вмонтирован водопровод, доставляющий экстрагированную воду к потребителю.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143893A RU2694308C1 (ru) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143893A RU2694308C1 (ru) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694308C1 true RU2694308C1 (ru) | 2019-07-11 |
Family
ID=67309063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143893A RU2694308C1 (ru) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694308C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023194639A1 (es) | 2022-04-08 | 2023-10-12 | Pgma, S.L.P. | Sistema y procedimiento para la captación de agua presente en el aire |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200281C1 (ru) * | 2001-12-24 | 2003-03-10 | Исаев Пайзулла Исаевич | Солнечная установка |
RU2522376C2 (ru) * | 2012-04-28 | 2014-07-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Солнечный модуль с параболоторическим концентратором в составе с двигателем стирлинга |
RU2649890C1 (ru) * | 2017-07-19 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха |
-
2018
- 2018-12-11 RU RU2018143893A patent/RU2694308C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200281C1 (ru) * | 2001-12-24 | 2003-03-10 | Исаев Пайзулла Исаевич | Солнечная установка |
RU2522376C2 (ru) * | 2012-04-28 | 2014-07-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Солнечный модуль с параболоторическим концентратором в составе с двигателем стирлинга |
RU2649890C1 (ru) * | 2017-07-19 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023194639A1 (es) | 2022-04-08 | 2023-10-12 | Pgma, S.L.P. | Sistema y procedimiento para la captación de agua presente en el aire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070256430A1 (en) | Water extraction from air and desalination | |
CN102003895B (zh) | 一种闭式集成防霜热源塔 | |
CA2756814A1 (en) | A combined water extractor and electricity generator | |
CN101776400A (zh) | 强制通风直接水膜蒸发空冷凝汽系统 | |
CN1995870A (zh) | 一种制冷设备 | |
RU2694308C1 (ru) | Установка экстракции воды из воздуха на базе солнечного модуля с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга | |
CN102635523A (zh) | 以水为原料的冰点间接蒸发冷却式自然低位能源发动机 | |
RU160016U1 (ru) | Установка для получения воды | |
CN101324360A (zh) | 阵列式球面聚焦太阳能高温储热溴化锂吸收式空调机 | |
KR102035098B1 (ko) | 히트펌프 기술을 이용한 태양열 증발식 해수담수화 장치 | |
GB1593100A (en) | Thermodynamic installation | |
CN1534255A (zh) | 一种新型多功能良性循环空调器 | |
KR101423095B1 (ko) | 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용한 온수난방시스템 | |
CN102538286B (zh) | 太阳能制冷系统及其制冷方法 | |
RU2686224C1 (ru) | Установка получения пресной воды из атмосферного воздуха морского базирования | |
RU2200281C1 (ru) | Солнечная установка | |
TR201702271A2 (tr) | İki Kombine Isı Üniteli Isıtma Cihazı Ve Isıtma Yöntemi | |
CN113063177A (zh) | 一种高效节能的空气源热泵采暖装置 | |
AU2017203030B2 (en) | A combined water extractor and electricity generator. | |
CN206522888U (zh) | 四元集成组合式冷、热空调系统 | |
CN217585453U (zh) | 疏水冷却装置 | |
RU2256036C1 (ru) | Автономная установка для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха | |
RU2710187C1 (ru) | Установка для производства воды из сухого атмосферного воздуха | |
CN109809514A (zh) | 一种利用电厂冷却塔余热的热泵海水淡化装置 | |
JPH0137660B2 (ru) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201212 |