ГЕЛИОУСТАНОВКА Российский патент 2003 года по МПК C02F1/14 B01D3/00 

Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для добычи соли из морской или подпочвенной воды, а также для очистки канализационных, болотных и сточных вод с использованием солнечной энергии.

Известна солнечная установка для опреснения воды, содержащая ступенчатый резервуар для опресняемой воды и расположенную над ним наклонную крышу из системы линз, под которыми расположена система трубопроводов для подачи и отвода жидкости для обеспечения конденсации паров опресняемой воды, при этом поверхность труб выполнена практически гладкой для обеспечения конденсации паров воды и стекания конденсата в сборник дистиллята (US 4270981 А, С 02 F 1/14, 02.06.1981).

Недостатком известной установки является невозможность получения твердой соли, а лишь рассола и дистиллята.

Известна гелиоустановка для выпаривания продукта, содержащая корпус в виде "горячего ящика", внутри которого размещен гелиоколлектор - испаритель, выполненный в виде системы наклонных уходящих изломанной линией вниз желобообразных труб или лотков с высокими бортами, конец каждой трубы примыкает к началу последующей трубы и сообщен с ней посредством отверстия, а к отверстию нижней трубы подведена воронка для отвода готовой продукции (SU 1576488 А, F 24 J 2/32, 07.07.1990).

Недостатком данной установки является невозможность ее применения для опреснения воды.

Наиболее близким к изобретению является гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный в виде эластичной оболочки из оптически прозрачного материала, натянутый на надувной каркас и образующий наклонные стенки и днище, размещенный в корпусе над днищем гигроскопичный испарительный элемент, емкость для опресняемой воды и устройства для сбора и отвода дистиллята, при этом между испарительным элементом и днищем установлен теплорадиационный перфорированный экран, а каркас выполнен в виде трубчатого кольцевого элемента и центральной стойки ( SU 717502 А, F 24 J 2/32, 25.02.1980).

Недостатком известного опреснителя является получение дистиллята и рассола, а не соли.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание гелиоопреснительной установки, позволяющей гарантированно получить готовую соль, а не рассол.

Указанная техническая задача решается тем, что в гелиоустановке, содержащей испаритель в виде конической светопрозрачной крыши, расположенной в верхней ее части, бак для воды, соединенный с водоемом, сборники дистиллята, размещенные по обеим сторонам крыши испарителя, согласно изобретению сама установка расположена под углом к горизонту, испаритель выполнен в виде двустенной крыши с образованием полости для воды, поступающей из бака и транспортерной ленты, расположенной под ней, при этом, установка дополнительно содержит расположенные по обеим сторонам крыши испарителя многоканальные высокотемпературные солнечные коллекторы с расположенными под ними теплообменниками для высокотемпературной жидкости, причем коллекторы, расположенные с одной стороны крыши, предназначены для предварительного нагрева воды, подаваемой на опреснение, и сообщены с одной стороны с полостью крыши испарителя, а с другой стороны посредством трубчатых распылителей подогретой воды или пароводяной смеси - с транспортерной лентой испарителя, на которой происходит окончательное выпаривание воды и образование соли в виде глыб или пластин, при этом транспортерная лента установлена в верхней части на вращающемся барабане, а в нижней части - на опорные ролики для обеспечения перемещения ленты под тяжестью соли и сообщена с приемником соли, а коллекторы, расположенные с другой стороны крыши испарителя, предназначены для нагрева высокотемпературной жидкости, циркулирующей в верхнем и нижнем теплообменниках для высокотемпературной жидкости, расположенных под своими коллекторами и дополнительно - транспортерной ленты испарителя, причем коллекторы и теплообменники для высокотемпературной жидкости, расположенные между двумя сторонами испарителя, теплоизолированы снизу и друг от друга.

На фиг. 1 изображен общий вид установки, на фиг.2 - выгрузка соли из установки, на фиг.3 -теплоизоляция теплообменников и соединение нагревателя с транспортерной лентой, на фиг.4 а, б, в - выполнение нагревателя в виде солнечного коллектора, на фиг. 5 - соединение нагревателя с баком и транспортерной лентой испарителя, на фиг.6 - поперечное сечение установки в месте расположения транспортерной ленты испарителя.

Гелиоустановка расположена под углом к горизонту таким образом, что задняя ее стенка в месте расположения бака 1 для воды находится выше передней ее стенки и содержит испаритель в виде конической светопрозрачной крыши 4, расположенной в верхней ее части, бак 1 для воды, соединенный с водоемом, сборники 11 и 18 дистиллята, соединенные с трубой 21 для его вывода и расположенный по обеим сторонам крыши 4 испарителя, при этом испаритель выполнен в виде двустенной крыши с образованием полости для воды, поступающей из бака 1, и транспортерной ленты 16, расположенной под ней, при этом установка дополнительно содержит размещенные по обeим сторонам крыши испарителя многоканальные высокотемпературные солнечные коллекторы 5, 6, 9, 10, содержащие светопрозрачное покрытие 13 и теплоприемник 14 с расположенными под ними теплообменниками для высокотемпературной жидкости 24, 8, 12, в качестве которой могут быть использованы газойль, глицерин, причем коллекторы 5 и 6, расположенные с одной стороны крыши 4, предназначены для предварительного нагрева воды, подаваемой на опреснение, и сообщены с одной стороны с полостью крыши 4 испарителя, а с другой стороны посредством трубчатых распылителей 7 подогретой воды или пароводяной смеси - с транспортерной лентой 16 испарителя, на которой происходит окончательное выпаривание воды и образование соли 19 в виде глыб или пластин, при этом транспортерная лента 16 установлена в верхней части на вращающемся барабане 17, а в нижней части - на опорных роликах 17¹ для обеспечения перемещения ленты под тяжестью соли 19 и сообщена с приемником 20 соли 19, а коллекторы 9, 10, расположенные с другой стороны крыши 4 испарителя, предназначены для нагрева высокотемпературной жидкости, циркулирующей в верхнем и нижнем теплообменниках 8, 12 для высокотемпературной жидкости, расположенных под своими коллекторами 9, 10 и дополнительно - транспортерной лентой 16 испарителя, причем коллекторы 5, 6, 9, 10 и теплообменники 24, 8 и 12 для высокотемпературной жидкости, расположенные между двумя сторонами испарителя, теплоизолированы снизу и друг от друга (теплоизоляция 15).

Установка содержит волновые гидронасосы 22, обеспечивающие подачу воды из водоема по трубе 23 в трубу-воронку 3, канал 2 и бак 1 для воды.

Гелиоустановка работает следующим образом.

Из емкости 1 вода (морская или подпочвенная) поступает в полость крыши 4 испарителя (кипятильника) и вытекает в коллектор 5 и 6 (являющийся испарителем). Нагретая вода или пароводяная смесь из трубчатого распылителя 7 или желоба вытекает на ленту 16, прилегающую к поверхности теплообменников 8 и 12 коллекторов для высокотемпературной жидкости 9 и 10, и интенсивно выкипает, оставляя соль на бесконечной ленте 16, а пары воды конденсируются на внутренней, охлажденной поступающей водой из бака 1, поверхности крыши 4 испарителя, и конденсат (дистиллят) стекает в сборники 11 и 18 (желоба) для конденсата и отводится из установки по трубе 21. По мере накопления солей 19 лента 16 тяжелеет и перемещается вниз под тяжестью соли 19, так как она легко вращается на верхнем барабане 17 и нижних роликах 17¹, диаметры которых выбраны с учетом полного отлипания прилипших солевых глыб или пластин на изгибах (над роликами 17¹).

Температура теплообменников 8 и 12 коллекторов 9 и 10 для высокотемпературной жидкости выбирается таким образом, чтобы вода по мере ее вытекания по наклонной плоскости ленты 16 испарителя успела бы полностью испариться и высохнуть.

Теплообменники изолированы со всех сторон (фиг.3), кроме верхней поверхности, прилегающей к бесконечной ленте 16 (сечение А-А, фиг.6).

Для обеспечения гарантии формирования конденсата крыша 4 испарителя выполнена полой в виде емкости, через которую протекает вода из бака 1 в каналы коллекторов 5 и 6. Материал внутренней поверхности крыши 4 должен быть гладким для обеспечения стекания конденсата к сборникам 11 и 18, расположенным у основания внутренней поверхности крыши 4. Сборники 11 и 18 и основания теплообменников 8 и 12 по всему периметру теплоизолированы друг от друга и от окружающей среды. Единая теплоизоляция 15 изолирует еще теплообменники и от коллекторов 5 и 6.

Применение волновых гидронасосов 22, проталкивающих воду через трубу 23 в трубу-воронку 3 (для уменьшения гидростатического давления на насосы), позволяет добиться автономной работы опреснителя без электроэнергии и присутствия человека, за исключением сбора солей 19 и периодической чистки прозрачного покрытия 13 (стекол) коллекторов 5, 6, 9 и 10.

Мощность установки может быть любой за счет увеличения размеров или использования многосекционных вариантов сборки. Эта же установка может опреснить (или очистить) подпочвенные, болотные или даже канализационные воды. Показатели надежности и долговечности установки весьма высокие.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для добычи соли из морской или подпочвенной воды, а также для очистки канализационных, болотных и сточных вод с использованием солнечной энергии. Гелиоустановка установлена под углом к горизонту таким образом, что ее задняя стенка находится выше уровня передней стенки, и содержит испаритель в виде конической светопрозрачной крыши, расположенной в верхней ее части, бак для воды, соединенный с водоемом, сборники дистиллята, соединенные с трубой для его отвода и расположенные по обеим сторонам крыши испарителя, который выполнен в виде двустенной крыши с образованием полости для воды, поступающей из бака, и транспортерной ленты, расположенной под ней. Установка дополнительно содержит нагреватели, расположенные по обеим сторонам крыши испарителя, выполненные в виде многоканальных высокотемпературных солнечных коллекторов с расположенными под ними теплообменниками для высокотемпературной жидкости, причем коллекторы, расположенные с одной стороны крыши, предназначены для предварительного нагрева воды, подаваемой на опреснение, и сообщены с одной стороны с полостью крышки испарителя, а с другой стороны посредством трубчатых распылителей подогретой воды или пароводяной смеси - с транспортерной лентой испарителя, на которой происходит окончательное выпаривание воды и образование соли в виде глыб или пластин. Транспортерная лента установлена в верхней части на вращающемся барабане, а в нижней части - на опорных роликах для обеспечения перемещения ленты под тяжестью соли и сообщена с приемником соли, а коллекторы, расположенные с другой стороны крыши испарителя, предназначены для нагрева высокотемпературной жидкости, циркулирующей в верхнем и нижнем теплообменниках для высокотемпературной жидкости, расположенных под своими коллекторами, и дополнительно транспортерной ленты испарителя, причем коллекторы и теплообменники для высокотемпературной жидкости, расположенные между двумя сторонами испарителя, теплоизолированы снизу и друг от друга. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание гелиоопреснительной установки, позволяющей гарантированно получить готовую соль, а не рассол. 6 ил.

Гелиоустановка, содержащая испаритель в виде конической светопрозрачной крыши, расположенной в верхней ее части, бак для воды, соединенный с водоемом, сборники дистиллята, расположенные по обеим сторонам крыши испарителя, отличающаяся тем, что установка расположена под углом к горизонту, испаритель выполнен в виде двустенной крыши с образованием полости для воды, поступающей из бака, и транспортерной ленты, расположенной под ней, при этом установка дополнительно содержит размещенные по обеим сторонам крыши испарителя многоканальные высокотемпературные солнечные коллекторы с расположенными под ними теплообменниками для высокотемпературной жидкости, причем коллекторы, расположенные с одной стороны крыши, предназначены для предварительного нагрева воды, подаваемой на опреснение, и сообщены с одной стороны с полостью крыши испарителя, а с другой стороны - посредством трубчатых распылителей подогретой воды или пароводяной смеси с транспортерной лентой испарителя, на которой происходит окончательное выпаривание воды и образование соли в виде глыб или пластин, при этом транспортерная лента установлена в верхней части на вращающийся барабан, а в нижней части - на опорные ролики для обеспечения перемещения ленты под тяжестью соли и сообщена с приемником соли, а коллекторы, расположенные с другой стороны крыши испарителя, предназначены для нагрева высокотемпературной жидкости, циркулирующей в верхнем и нижнем теплообменниках для высокотемпературной жидкости, расположенных под своими коллекторами, и дополнительно транспортерной ленты испарителя, причем коллекторы и теплообменники для высокотемпературной жидкости, расположенные между двумя сторонами испарителя, теплоизолированы снизу и друг от друга.