Гелиоопреснитель Советский патент 1980 года по МПК C02F1/14 F24J2/32 C02F103/08 

(54) ГЕЛИООПРЕСНИТЕЛЬ Изобретение относится к технике опреснения соленых вод, а более конкретно-к устройству складных малогабаритных индивидуальных дистилляторов, исполь зующих энергию солнечной радиации и предназначеннЬ|1Х для автономного пополнения аварийного запаса пресной воды в малонаселенных районах Земли. Известен портативный малогабаритньп гелиоопреснитель, содержащий корпус, вы полненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, служащей одновременно поверхностью конденсации, укрепленной на каркасе, состоящем из складных рамок, размещенный в корпусе испарительный элемент из черного гигроскопичного материала, трубы для подачи опресн емой воды, слива ее излищков и отвода дистиллята, емкость для опресняемой воды и сборник пресной воды. Рамка с плен кой образует, так назьгоаемый горячий ящик, в котором за счет парникового эффекта происхохит нагрев, испарение опресняемой воды и конденсация ее паров. Однако такие гелиоопреснители не получили широкого распространения как индивидуальные спасательные средства иэ-за значительного веса, некомпактности в собранном виде и необходимости систематической ориентации на солнце. Указанные недостатки устранены в гелиропреснителях с надувным каркасом из полимерной пленки l. Но каркас из надувных наклонных ребер затеняет поверхность испарительного элемента, что уменьшает тепловой поток к поверхности испарения. Из известных портативных гелиоопреснителей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному 5шляется гелиоопреснитель, содержащий корпус, вьтолненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на каркасе, состоящем из центральной стойки и боковых растяжек, и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испарительный эле- мент из гигроскопического черного мате риала, трубы для подачи опресняемой воды и отвода дистиллята 2J. Однако в этом гелиоопреснителе повер ностью конденсации служит: только коническая верхняя часть пленки, а днище, как и весь внутренний объем аппарата, не принимает участия в работе, что снижает производительность устройства в целом. Цель изобретения-повышение производительностйгелиоопрёснителя за счет предварительного подогрева опресняемой воды и увеличения поверхности конденсации. Это достигается тем, что гелиоопрес- китель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной полиме1 ной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испаритель ный элемент из гигроскопичного черно- го материала, трубы для подачи опресняем вЪды и отвода дистиллята, снабжен змеев ком из эластичного материала, подключен к трубе для подачи опресняемой воды размещенным между;испарительным элементом и днищем, а днище снаружи сна жено слоем гигроскопичного материала. Испарительный элемент гелиоопреснителя выполнен в виде соединенных основаниями двух конусов, нижний из которых внутри снабжен паронепроницаемой полимерной пленкой. На чертеже изображен предложенный гелиоопреснитель, вертикальньй разрез. Гелиоопреснитель состоит из корпуса, выполненного в виде оболочки 1 из прозрачной для солнечной радиации, эластичной полимерной пленки, например, полиэтилен терефталатной, с покрытием из поли винилового спирта для улучшения ее смачиваемости. Оболочка 1 укреплена на надувном каркасе, выполненном в биде кольцевого элемента 2 и центральной стойки 3, и образует конические стенки и днище, В корпусе под оболочкой 1 размещен испарительный элемент, выполненный в виде соединенных основаниями двух конусов 4 и 5 из черного гигроскопичного тонкого материала, натйнутых с помощью эластичных раст51жек на кольцевой элемент 2.и стойку 3. Угол наклона образующих конусов 4 и 5 определяется требованиями хорошего стекания излишков опресняемой воды по материалу испарительного элемента и наилучшей освещенности его поверхности прямыми солнечными лучами Внутренняя, обращенная к конусу 4, поверхность нимнего конуса 5 снабжена ТОНКОЙ эластичной паронепроницаемой полимерной пленкой 6, например, лавсаногвой. Материал испарительного элемента непрерьтно и равномерно увлажняется опресняемой водой через распределительное кольцо 7 из емкости 8.. Между конусом 5 испарительного элемента и днищем размещен змеевиковый теплообменник 9 из эластичного материала, в котором происходит предварительный подогрев подающейся из емкости 8 по трубе 10 опресняемой воды за счет стекак щих по трубе 11 нагретых неиспарившихся ее излишков. Днище оболочки 1 снару- жй снабжено непрерьюно увлажняемым из емкости 8 слоем 12 гигроскопичного ма- . териала для охлаждения за счет испарения. . Гелиоопреснитель имеет также фиксаторы 13, трубу 14 для отвода дистилля- ( та, стекающего на днище оболочки 1, трубу 15 для отвода дистиллята, стекающего по пленке 6, и сборник 16 пресной воды. Гелиоопреснитель работает следующим образом. Опресняемая вода из емкости 8 подается через теплообменник 9 и распределительное кольцо 7 на гигроскопичный материал верхнего конуса 4 испарительного элемента (первая ступень испарителя) . Солнечная радиация проходит через конические стенки прозрачной оболочки 1 и поглощается черным увлажненным материалом конуса 4, превращаясь в тепловую энергию, при этом опресняемая вода нагревается и испаряется, а на- грбтые ее излишки стекают по поверхности HiDKHero конуса 5, на которой происходит дополнительное вьтаривание горячего рассола с последующим сливом его в теплообменник 9 и по трубе 11 наружу. В теплообменнике 9 происходит предварительный подогрев подаваемой к поверхности испарительного элемента из емкости 8 через трубу 10 опресняемой воды за счет тепла, .выделяемого ее горячими излишками. Пар, .испарившийся с верхней, обращенгной к солнцу, поверхности конуса 4 испарительного элемента, за счет конвекции и диффузии попадает на охлаждаемые наружным воздухом конические стенки оболочки I и конденсируется на ее внутренней поверхности в виде непрерывно стекающей пленки дистиллята, а пар, испарившийся с нижней, обращенной к конусу 5, поверхности конуса 4, за счет тффуэин попадает на пленку б и конденсирует ся на ней (ее темпора7ура ниже температуры конуса 4, так как она находится в теневой зоне). Выделяющаяся при этом скрытая теплота фазового перехода передается влажному материалу нижнего кону са 5, при этом п-ар со второй ступени ис парителя .диффузией переносится к днищу оболочки I и здесь кондэнсируется. же через отверстия в растяжках конусов 4 и 5 за счет конвективных тоКОВ попадает паровоздушная смесь из верхнего (между конусом 4 и коническими стенками оболочки 1) пространства, и пар смеси конденсируется на днише оболочки 1. Тепло от днища отводится за счет испарения с его наружного увлажняе мого слоя 12. Образующийся в гелиоопреснителе дистиллят стекает по наклонным коническим стенкам оболочки 1 и коническрй поверхности паронепроницаемой пленки 6 и по трубам 14 и 15 сливается в сборник 16 Нижний конус 5 второй ступени испарительного элемента служит также теплозащитным экраном, уменьщающим теплопотери излучением и теплопроводностью первой ступени испарителя - конуса 4 -. в -сторону днища. Испарительное охлаждэние днища с помощью слоя 12 приводит к понижению температуры поверхности конденсации, увеличивая тем самым производительность гелиоопреснителя. Испытания показанли, что увеличение поверхности конденсации за счет коничео кой непроницаемой пленки внутри нижнего конуса и днища оболочки 1, понижение температуры последаей и предваритель- ный подогрев опресняемой воды повышают в целом производительность предпоженного гелиоопреснителя 6twiee, чем на 30 % по сравнению с прототипом при одном и том же рабочем объеме и весе. Формула изобретения 1.Гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей конические стенки и даище, размещенный в корпусе испарительный элемент из гигро скопичного черного материала, трубы для подачи опресняемой воды и отвода дистиллята, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет предварительного подогрева опресняемой воды и увеличения поверхности конденсации, он снабжен змеевнковым теплообменником из эластичного материала, подключенным к трубе для подачи опресняемой воды, размещенным между испарительным элементом и днищем, а днище , снаружи снабжено слоем гигроскопического материала. 2.Гелиоопреснитель по п. 1, отличающийся тем, что испарительный элемент выполнен в виде соединенных основаниями двух конусов, нижний из которых внутри снабжен паронепроницаемой полимерной пленкой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i: Патент США № 3397117, кл. 202-234, 1968. 2. Патент США № 2455835, кл. 202-234, 1948 (прототип).