Гелиоопреснительная установка

 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к солнечным опреснителям соленой воды небольшой производительности, используемым в быту. Установка состоит из солнечного коллектора и многосекционного вакуумного дистиллятора. Испарительный теплообменник и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок. Вакуумирование дистиллятора осуществляют с помощью водовоздушного эжектора. Удельная производительность установки зависит от числа используемых секций и составляет 5 - 15 л дистиллята в сутки с 1 м² коллектора. 6 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к солнечным опреснителям соленой воды небольшой производительности, используемым в быту.

Известны гелиоопреснители небольшой производительности, выполненные по схеме с одноразовым циклом испарение-конденсация (Кахаров С., Батиров К. Результаты многолетних натурных испытаний солнечных опреснительных установок. Гелиотехника, N 4, 1985, АН УССР). Используемая в этих опреснителях схема дистилляции обеспечивает им простоту и надежность при индивидуальной эксплуатации в быту.

Недостатком таких опреснителей является невысокая удельная производительность (2 - 5 л/м²·сутки).

Из известных гелиоопреснителей наиболее близким по технической сути является опреснитель с производительностью приблизительно 100 л/сутки, включающий солнечный коллектор и многосекционный с вертикальным расположением секций дистиллятор, соединенных между собой с помощью прямого и обратного трубопроводов, описанный в работе (Jose L., Fernadez and Norberto Chargoy, Multi-Stage, indirectly Heated Solar still, Solar Energy, 44(4), 1990) в котором дистиллят образуется в многоступенчатом процессе испарения и конденсации не поверхностях дистиллятора при нормальном давлении в атмосфере воздуха.

Недостатком такого опреснителя является невысокая удельная производительность , объясняемая низкой эффективностью используемых теплообменников и наличием в полости дистиллятора атмосферного воздуха.

Задачей настоящего изобретения является увеличение удельной производительности бытового опреснителя.

Техническим результатом изобретения является выполнение более эффективной за счет создаваемого разряжения конструкции теплообменников дистиллятора при обеспечении надежности их работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в гелиоопреснительной установке, содержащей солнечный коллектор и многосекционный с вертикальным расположением секций дистиллятор, соединенных между собой по теплоносителю с помощью прямого и обратного трубопроводов, испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок, к теплообменнику конденсатора подсоединен водовоздушный эжектор, а оросители выполнены в виде съемных разбрызгивателей и устанавливаемых под ними растекателей.

Испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники дистиллятора выполнены в виде спиральных трубок с нанизанными на них шайбами.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой гелиоопреснительной установки; на фиг. 2 - конструктивная схема теплообменников дистиллятора; на фиг. 3 и 4 - фрагмент испарительно-конденсационного теплообменника; на фиг. 5 и 6 - конструктивная схема оросителя.

Гелиоопреснительная установка (фиг. 1) содержит солнечный коллектор 1, многосекционный дистиллятор 2, включающий входной испаритель 3 с теплообменником 4 и оросителем, состоящим из разбрызгивателя 5 и растекателя 6, выходной конденсатор 7 с теплообменником 8 и секции совмещенных испарительно-конденсационных устройств 9, 10, водовоздушный эжектор 11, насосы для прокачки теплоносителя и соленой воды 12, 13, 14, емкости для дистиллята 15 и рассола 16 и систему слива дистиллята 17.

Число секций дистиллятора зависит от производительности установки. Для опреснителей с производительностью порядка приблизительно 100 л/сутки число секций 4 - 6. На фиг. 1 для примера показан 4-х секционный дистиллятор.

Гелиоопреснительная установка работает следующим образом.

Теплоноситель, циркулирующий с помощью насоса 12 в контуре солнечного коллектора 1, обеспечивает подвод тепла к теплообменнику 4 испарителя 3 (фиг. 1). Соленая вода из бака 16 насосом 14 подается к разбрызгивателю 5 оросителя испарителя и с помощью растекателя 6 разбрызгивается на поверхности теплообменника 4. Часть воды испаряется, а часть стекает в нижерасположенную секцию и там с помощью оросителя разбрызгивается на поверхности теплообменника испарительно-конденсационного устройства 9. Образуемый в верхней секции пар отводится в нижерасположенную секцию и там конденсируется внутри спиральной трубки, испаряя текущую по ее поверхности соленую воду (фиг. 2). Образовавшийся конденсат поступает в систему слива 17 и сливается в нижнюю часть конденсатора, а затем самотеком в емкость 15. Такая процедура повторяется во всех секциях, кроме нижней. Рассол из предпоследней секции самотеком сливается в емкость 16. Теплота конденсации, выделяемая при конденсации пара в конденсаторе 7, забирается теплоносителем контура теплообменника 8.

Дистиллятор работает при давлении ниже атмосферного. Необходимое разряжение обеспечивается с помощью водовоздушного эжектора 11, включенного в контур теплообменника 8 конденсатора 7.

Теплообменники испарительно-конденсационных устройств выполнены в виде спиральных трубок (фиг. 2). Соленая вода стекает по поверхности верхности трубок сверху вниз в виде тонкой пленки, что обеспечивает высокую эффективность процессов тепло- и массопереноса. Возможное стекание соленой воды вдоль трубки, что может привести к ее частичному осушению, если не сделать угол наклона спирали небольшим, предотвращается установкой шайб 18 (фиг. 3 и 4), нанизываемых на трубку и закрепленных через определенные промежутки.

Оросители дистиллятора выполнены по схеме, показанный на фиг. 5 и 6. Они включают легко снимаемый и устанавливаемый разбрызгиватель 5 и располагаемый под ним растекатель 6.

Исполнение теплообменников испарительно-конденсационных устройств в виде спиральных трубок (фиг. 2) существенно упрощает конструкцию дистиллятора по сравнению с другими известными вакуумными дистилляторами, обеспечивая при этом высокую эффективность тепло- и массопереноса.

Включение водовоздушного эжектора в контур теплообменника конденсатора позволяет одновременно обеспечить эффективный отвод тепла и необходимое разряжение в секциях дистиллятора. В отличие от механических вакуумных насосов, которые имеют небольшой ресурс работы в атмосфере водяного пара, водовоздушный эжектор прост и надежен в эксплуатации.

Выполнение разбрызгивателя 5 оросителя (фиг. 5) легко снимаемым и устанавливаемым повышает надежность и долговечность работы установки. Долговечность и надежность работы опреснителей во многом определяется надежностью работы оросителей очень чувствительных к отложению солей. В промышленных установках вопрос с засолением решается за счет предварительного смягчения соленой воды, что совершенно невыполнимо для бытовых опреснителей индивидуального пользования. Выполнение разбрызгивателя легко снимаемым и устанавливаемым решает проблему засоления путем периодического его снимания и очищения от соли.

Формула изобретения

Гелиоопреснительная установка, содержащая солнечный коллектор, многосекционный дистиллятор с вертикальным расположением секций, соединенных между собой по теплоносителю с помощью прямого и обратного трубопроводов, испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники и теплообменник конденсатора, отличающаяся тем, что испарительный и испарительно-конденсационные теплообменники выполнены в виде спиральных трубок с установленными на них шайбами, к теплообменнику конденсатора подсоединен водовоздушный эжектор, соединенный с ним последовательно в контур, а оросители выполнены в виде съемных разбрызгивателей и установленных под ними растекателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6