ГЕЛИООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА С УСТРОЙСТВОМ СЛЕЖЕНИЯ

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к солнечным опреснителям соленой воды.
Известен солнечный опреснитель с небольшой производительностью, использующий одну ступень испарения (патент RU 2126770 C1, МПК C02F 1/14, дата публикации: 27.02.1999), содержащий емкость, покрытую прозрачной изоляцией (стекло или пленка), емкость с соленой водой и устройства для сбора конденсата. Теплоизолированная емкость с соленой водой установлена с зазором к боковым стенкам и днищу корпуса.
К недостаткам данной установки относится: малая эффективность использования солнечного излучения для нагрева соленой воды, большие потери тепла через корпус опреснителя, маленькая площадь конденсации, незначительная разница температур между соленой водой и поверхностью стекла.
Наиболее близкой по технической сути является гелиоопреснительная установка (RU 127063 U1, дата публикации: 15.10.2012, C02F 1/14), содержащая солнечный коллектор и многосекционный дистиллятор. Испарительный теплообменник выполнен в виде спиральных трубок. Испарение соленой воды происходит при помощи солнечных коллекторов, которые преобразуют тепловую солнечную энергию в тепловую энергию.
Недостатком данной установки является трудность монтажа и транспортировки, большое количество различных элементов, что снижает надежность конструкции и невозможность использования данной установки в бытовых условиях.
Технической задачей настоящей полезной модели является увеличение удельной производительности установки, повышение надежности работы и упрощение конструкции для использования установки, как в промышленных, так и в индивидуальных масштабах.
Указанная техническая задача достигается тем, что в гелиоопреснительной установке с устройством слежения, содержащей, как минимум, одну трубку вакуумного солнечного коллектора, опреснитель, устройство слежения за солнцем, три дискретных датчика наличия воды, датчик температуры и систему трубопроводов, согласно полезной модели опреснитель выполнен многосекционным и содержит секции опреснения, конденсации и дистиллята, трубки вакуумного коллектора установлены в секцию опреснения, дискретные датчики установлены в секции конденсации и в секции опреснения и через электромагнитные реле связаны с электромагнитными клапанами системы трубопроводов.
Повышение производительности гелиоопреснительной установки достигается за счет использования устройства слежения за солнцем и за счет того, что передача тепловой энергии от коллектора до опреснителя происходит напрямую, без использования теплообменников. Устройство слежения состоит из механических домкратов с мотор-редукторами. Управляющие сигналы на мотор-редукторы, приходят от платы управления, плата управления анализирует положение солнечных коллекторов относительна солнца при помощи фотодатчика установленного рядом с трубками коллекторов.
Надежность установки повышается за счет того, что в установке используется небольшое количество элементов. Разработанная установка полностью автоматизирована, управление осуществляется за счет дискретной логики. Устройство может быть доставлено потребителю в разобранном виде и собрано на месте по инструкции, для этого не требуется специальных инструментов и навыков.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид гелиоопреснительной установки, на фиг. 2 представлен общий вид гелиоопреснительной установки вид сбоку, на фиг. 3 представлен вид опреснителя в разрезе.
Гелиоопреснительная установка содержит: 1, 2, 3, 4 - клапаны системы трубопроводов, 5 - тройник, 6 - переходную муфту, 7 - емкость для дистиллята, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - трубопроводы подачи воды, 14 - опреснитель, 15 - профили, 16 - трубки вакуумного коллектора, 17 - основание установки, 18 - электрический привод регулирования положения вакуумных трубок по высоте, 19 - привод регулирования положения вакуумных трубок по азимуту, 20 - механический шарнир, 21 - вращающееся плоскость по азимуту, 22 - механический шарнир, 23 - клеммную коробку, 24 - дискретный датчик наличия воды, 25 - секцию для конденсации, 26 - дискретный датчик температуры, 27 - секцию для дистиллята, 28 - секцию для опреснения, 29 - стержни трубок вакуумного коллектора, 30 - фотоэлемент, 31 - дискретный датчик наличия воды, 32 - алюминиевые крепления.
Установка работает следующим образом. Соленая вода, предназначенная для опреснения при открытом клапане 1 через трубопровод 9 подается в опреснитель 14. Соленая вода поступает под давлением из внешнего трубопровода, соединенного с трубопроводом опреснительной установки 9 посредством переходной муфты 6. Опреснитель 14 удерживается при помощи алюминиевых креплений 32 и профилей 15 в неподвижном состоянии. Профили имеют форму прямоугольника с двумя параллельными вставками по горизонтали для уменьшения массы устройства.
Далее соленая вода попадает в секцию конденсации 25. Уровень поступающей соленой воды контролирует дискретный датчик наличия воды 24, который при понижении необходимого уровня воды открывает клапан 1. При подаче сигнала от дискретного датчика наличия воды 31 открывается клапан 2 и вода по трубопроводу 12 через тройник 5 по трубопроводу 13 поступает в секцию для опреснения 28, в которой металлические стержни 29 трубок вакуумного коллектора 16 нагревают соленую воду. Соленая вода нагревается и испаряется. Образовавшийся пар поднимается и вследствие теплообмена между поверхностью секции для конденсации и паром, начинает конденсироваться на поверхности секции конденсации. По наклонным поверхностям секции дистиллята, образовавшиеся капли опускаются в секцию дистиллята 27, где через трубопровод 8 поступают в емкость для дистиллята 7.
Для того чтобы пар успевал сконденсироваться, необходимо чтобы температура воды в секции конденсации не превышала температуру пара. Для этого в секции конденсации установлен дискретный датчик температуры 26, при превышении допустимого уровня температуры, датчик подает сигнал на открывание клапана 4, где через трубопровод 11 выходит лишняя соленая вода, до тех пор, пока температура в секции не стабилизируется.
В секции для опреснения с течением времени увеличивается концентрация соли в испаряемой воде, что приводит к образованию накипи на нагревательных элементах, вследствие чего ухудшается теплопередача и снижается эффективность установки. В данной установке для предотвращения образования накипи на нагревательных элементах не используются популярные методы, поэтому для снижения концентрации соли при помощи клапана 3 через трубопровод 10 происходит сброс рассола с повышенным содержанием соли в ночное время, когда вода уже остыла, тем самым не влияя на производительность установки.
Для повышения производительности используется устройство слежения за солнцем, состоящее из фотоэлемента 30, электрического привода регулирования положения вакуумных трубок по высоте 18, электрического привода регулирования положения вакуумных трубок по азимуту 19, вращающееся плоскости по азимуту 21, механических шарниров 20, 22, клеммной коробки 23, крепления опреснителя к профилям 32.
Заявляемая гелоопреснительная установка позволяет увеличивать удельную производительность, повышать надежность работы гелиоопреснительной установки за счет использования простой конструкции.