СОЛНЕЧНО-ВЕТРОВОЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ
SOLAR-WIND WATER DISTILLER

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для опреснения соленой минерализованной воды с использованием солнечной и ветровой энергий.
Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском, имеющего с боков лопасти, причем он через вертикальный вал соединен с ветродвигателем (А.С. №1627790, СССР).
Известна теплоаккумулирующая капсула, содержащая герметичный корпус, заполненная теплоаккумулилирующим составом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур (Патент РФ №2143646, 1949 г.).
Известно устройство для увлажнения воздуха, содержащее вращающийся диск с центральной конусной трубкой, погруженной в сосуд с водой и расширяющаяся к диску, причем на наружной поверхности трубки выполнена винтовая треугольная нарезка в направлении, противоположному вращению диска, с поверхностью со стороны сосуда выполненная вогнутой (А.С. №928138, СССР, 1982 г.).
В увлажнителе воздуха распыления воды происходит одновременно на двух сторонах вращающегося диска, что способствует ее испарению.
Известен солнечный опреснитель, содержащий испаритель в виде бассейна соленой воды, присоединенного к конденсатору, ветродвигатель, служащий приводом крыльчатки для обдува поверхности воды, присоединенного к конденсатору, ветродвигатель, служащий приводом крыльчатки для обдува поверхности воды, а также дополнительный конденсатор, выполненный в виде конической трубы, внутри которой размещен вал ветродвигателя по ее оси (А.С. №819522, СССР).
В конструкции известного опреснителя не предусмотрен дополнительный нагрев соленой воды в бассейне другими видами источников энергии, что снижает его эффективность, а также недостаточно используется в нем солнечная и ветровая энергии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является солнечно-ветровой опреснитель, содержащий емкость для опресняемой воды с фрикционным нагревателем, установленный над ней прозрачный конденсатор с патрубком для выхода паровоздушной смеси в верхней части, в котором установлен нагнетатель, выполненный в виде крыльчатки, закрепленной на валу ветродвигателя, а также лопатки в виде полуцилиндров по ярусно, закрепленные на валу внутри непрозрачного конденсатора, а в циркуляционном трубопроводе установлен петлевой теплообменник в виде солнечного коллектора, связанный со змеевиком, размещенный в емкости (Патент РФ №2354895, 2009 г.)
В известном опреснителе испарения соленой воды производится с неподвижной ее поверхности, недостаточный подогрев паровоздушной смеси солнечными лучами, частично подогреваемую соленую воду в емкости.
Для устранения указанных недостатков предлагается солнечно-ветровой опреснитель, содержащий емкость для опресняемой воды, установленный над ней прозрачный конденсатор с патрубком для выхода паровоздушной смеси в верхней части, в котором установлен нагнетатель, выполненный в идее крыльчатки, закрепленной на валу ветродвигателя. Непрозрачный конденсатор расположен над прозрачным, сверху которого на валу установлена крыльчатка. Верхняя часть непрозрачного конденсатора через теплообменник сообщена с циркуляционным трубопроводом с кольцевым распределителем, расположенным в емкости над уровнем воды, с опущенной в нее конусной трубкой, жестко связанной с диском, согласно изобретению кольцевой распределитель, расположенный в емкости, имеет три концентрические трубопроводные кольца с отверстиями, с надетыми на них теплоаккумулирующими капсулами. К валу прикреплена конусная трубка, имеющая на наружной поверхности винтовую треугольную нарезку в направлении, противоположном вращению диска, с которым она жестко связана, причем диск, размещенный сверху трубки, имеет на поверхности коаксиальные канавки и сливные отверстия. На поверхности непрозрачного конденсатора закреплены торы, которые гидравлически сообщены трубками с патрубками с желобом, сообщенный трубопроводом с емкостью пресной воды. Петлевой теплообменник установлен в закрытом пенале, имеющий переднюю сторону прозрачную, а заднюю - зеркальную, причем опускная часть циркуляционного трубопровода выполнена в виде теплообменника «труба в трубе», межтрубное пространство которого заполнено теплоаккумулирующим материалом.
На чертежах показан предлагаемый солнечно-ветровой опреснитель, где на фиг.1 представлен его разрез, а на фиг.2 - его кольцевой распределитель.
Солнечно-ветровой опреснитель, содержащий емкость 1 для опресняемой воды, над ней установлен прозрачный конденсатор 2 с патрубком 3 в верней его части. Непрозрачный конденсатор 4, установленный над прозрачным конденсатором 2, сверху пневматически сообщен циркуляционным трубопроводом 5 с кольцевым распределителем 6, расположенный в емкости 1, имеющий три концентрических трубопроводных колец 7 с отверстиями 8 и с надетыми на них теплоаккумулирующими капсулами 9. Зеркальный вал 10 с фланцем отбора мощности, внизу со свободным вращением установлен в неподвижном металлическом диске 12, прикрепленного в центре днища 13 емкости 1. К валу 10 внизу прикреплены: вращающийся диск 14 с лопастями 15, нижняя 16 и верхняя 17 крестовики конусной трубки 18 и нижняя крыльчатка 19. В верхней части вала 10 прикреплены: верхняя крыльчатка 20, лопатки 21 в виде полуцилиндров, расположенные по ярусно, в основном напротив торов 22, закрепленные на поверхности непрозрачного конденсатора 4, а также средняя крыльчатка 23. Конденсатор 4 окружен светоотражающим кожухом 24, торы 22 которого гидравлически сообщены трубками 25 с желобом 26 и трубопроводом 27 с емкостью пресной воды. На трубопроводе 5 установлен в закрытом пенале 30 петлевой теплообменник 31, в идее солнечного коллектора, размещенный в зоне действия солнечных лучей под углом альфа, равным 30-45 градусов от вертикали. Пенал 30 имеет переднюю сторону прозрачную, а заднюю - зеркальную. Опускная часть 32 трубопровода 5 выполнена в виде теплообменника «труба в трубе», между трубами заполнена теплоаккумулирующим материалом 33. Диск 34, расположенный сверху жестко соединенный с конусной трубкой 18, имеет на поверхности коаксиальные канавки 35 и сливные отверстия 36.
В полости 37 конденсатора 4 за счет подбора сечения трубопровода 5 и мощностей крыльчаток 19 и 23, должно поддерживаться избыточное давление (наддув), для возможности барботирования паровоздушной смеси через отверстия 8, кольцевого распределителя 6.
Ветродвигатель присоединяется к фланцу 11 (не показан), существующих конструкций и должен обеспечивать эффективную работу опреснителя. Для подачи соленой воды в емкость 1 имеется трубопровод 37 с автоматом питания (не показан), при содержании в рассоле солей выше допустимого, измеряемого солеметром 38, его сливают через трубопровод 39.
Диаметры отверстий 8 в кольцевом распределителе 6 возрастают от входа в него циркуляционного трубопровода 5 и до последних сторон колец распределителя 6.
Солнечно-ветровой опреснитель работает следующим образом.
Соленая вода из трубопровода 37 поступает в емкость 1 и поддерживается на постоянном уровне. Днем она нагревается солнечными лучами и при наличии ветра - фрикционным теплогенератором (диски 12 и 16), тем самым происходит процесс испарения. Вращающаяся конусная трубка 18 подымает вверх часть соленой воды под и над диском 34 и тем самым увеличивает поверхность испарения на 20-30%. Неиспарившаяся вода сливается с краев диска 34 и отверстия 36 обратно в емкость 1 и затем процесс повторяется. Нижняя крыльчатка 19 поднимает образовавшуюся паровоздушную смесь и подает ее вверх по конденсатору 4. Часть паров осядет и конденсируется на стенке конденсатора 2 и стеной в желоб 28, оставшаяся часть паров в конденсаторе 4 отбросится лопатками 21 на его стенку и торы 22, сконденсируется и стечет по трубкам 25 и стенке в желоб 26. Оставшаяся в верхней части конденсатора 4 паровоздушная смесь через теплообменник 31 и по трубопроводу 5 поступит в кольцевой распределитель 6 и через отверстия 8, через слой соленой воды, проникшей в пространство конденсатора 2, отдав тепло воде. Далее процесс повторится. Ячейки 9 с теплоаккумулирующим составом, также нагреваются до температуры воды в емкости 1. В случае снижения силы ветра или появлении облачности, ячейки 9 начнут отдавать запасенное ими тепло воде и поддерживать ее температуру на постоянном уровне.
Теплообменник 31, заключенный в пенал 30, быстрее нагревает среду, находящуюся в нем, и при наличии облачности дольше сохраняет тепло. Опускная часть трубопровода 5 имеет снаружи трубопровод 32 большего диаметра, между ними расположен теплоаккумулирующий материал, способствующий поддерживать паровоздушной смеси в трубопроводе 5 на постоянном уровне.
Крыльчатка 20 нагнетает холодный воздух между конденсатором 4 и кожухом 24, охлаждающая стенки конденсаторов 4 и 2, торы 22, а также препятствует нагреву этих поверхностей восходящими потоками теплого воздуха.
Полученный конденсат из желобов 26 и 28 через трубопроводы 27 и 29 поступает потребителю.
В предлагаемом опреснителе нагрев опресняемой воды в емкости 1 осуществляется фрикционным тепллогенератором, и нагретой в теплообменнике 31 паровоздушной смесью, поступающей в кольцевой распределитель, и через его отверстия перемещается вверх через толщу воды в емкости 1.
Наличие конусной трубки 18 часть соленой воды поднимается вверх и тем самым увеличивается ее поверхность испарения на 20-30%.
Предлагаемый опреснитель при наличии ветра будет работать и в ночное время с меньшей производительностью. Его использование целесообразно в южных районах России на берегах соленых озер и морей, для получения пресной воды.