Солнечная станция для дистилляции воды
SOLAR WATER DISTILLATION STATION

Изобретение относится к области очистки морской воды и грунтовых вод путем дистилляции с использованием солнечной энергии для обеспечения питьевой водой сельского и на коммунального хозяйства, в которых наблюдается дефицит пресной питьевой воды.
Известно устройство для опреснения морской воды (патент на изобретение РФ №2309125, МПК C02F 1/04, B01D 3/10, 31.10.2005), содержащее два герметичных бака, соединенных паропроводом. Герметичные баки соединены устройством для нагрева воды и конденсации ее паров, представляющим собой холодильник, трубопровод в первом баке, с нагретым хладагентом которого находится ниже уровня воды, а трубопровод с охлажденным хладагентом находится во втором баке.
Недостатком данного изобретения является невысокая производительность устройства и сложность его конструкции.
Известно устройство для получения дистиллированной воды (патент на изобретение РФ №2543879, МПК C02F 1/04, 09.09.2013). Устройство содержит теплоизолированный бак-испаритель с исходной жидкостью, сосуд для сбора конденсата, насос для подачи исходной жидкости в соединенный с баком-испарителем бак-накопитель, пароотводящую трубу, изготовленную из материала с высокой теплопроводностью, расположенную внутри двух водонепроницаемых, теплоизолированных, последовательно соединенных кожухов, через которые в направлении, противоположном движению пара и конденсата в бак-накопитель поступает исходная жидкость, проходя через автоматический воздухоотводчик и регулятор уровня в баке-накопителе.
Недостатком данного изобретения является невысокая производительность устройства и слабая возможность регулирования параметров процесса получения дистиллированной воды.
Наиболее близким по конструкции является опреснитель воды, использующий технологию распыления жидкости за счет создания водовоздушной эмульсии в испарительной камере (патент на изобретение РФ №2617489, МПК C02F 1/04, C02F 1/14, 15.06.2016), содержащее емкости для исходной воды и опресненной воды, испарительную камеру, снабженную солнечным коллектором и водоэмульсионным спринклером, конденсатор в виде змеевика, теплообменник, запорный клапан, вакуумный насос, два комбинированных датчика уровня/солености жидкости, датчик давления и температуры, подключенный к контроллеру.
Недостатком данного изобретения является сложность конструкции, зависимость эффективной работы установки от погодных условий, низкая удельная производительность и высокая стоимость системы.
Техническая результат предлагаемого изобретения заключается в том, что повышается производительность опреснительной установки за счет кипения и конденсации воды при низком давлении и температуре с использованием отражающего концентрического зеркала и вакуумного насоса.
Поставленная задача достигается тем, что солнечная станция для дистилляции воды, содержащая вакуумную колонну, вакуумный насос, водяной насос для подачи воды в вакуумную колонну из емкости для исходной воды, теплообменник, соединенный с емкостью для дистиллированной воды, отверстие для выравнивания давления, электрический клапан, регулирующий подачу воды в колонну, контроллер нижней отметки воды в колонне, клапан регулирования давления, согласно предлагаемому изобретению, содержит установленный в верхней части вакуумной колонны сферический стеклянный контейнер с двухслойным стеклом, соединенный со входом вакуумного насоса, зеркала, отражающие и концентрирующие солнечное излучение на сферическом стеклянном контейнере вакуумной колонны, с возможностью передачи тепла, необходимого для испарения воды, нижний клапан для выпуска воды из вакуумной колонны, клапан линии всасывания водяного насоса, а также клапан возврата неконденсирующегося водяного пара из емкости для дистиллированной воды в линию всасывания вакуумного насоса через клапан регулирования давления.
На фиг. 1 представлена схема солнечной станции для дистилляции воды.
Солнечная станция для дистилляции воды содержит сферический стеклянный контейнер с двухслойным стеклом 1, вакуумную колонну 2, зеркала, отражающие солнечное излучение 3, вакуумный насос 4, водяной насос 5, теплообменник 6, емкость для дистиллированной воды 7, емкость для исходной воды 8, отверстие для выравнивания давления 9, нижний клапан, управляемый электрическим сигналом 10, электрический клапан, регулирующий подачу воды в колонну 11, клапан линии всасывания 12, клапан возврата неконденсирующегося водяного пара 13, клапан отвода дистиллированной воды 14, контроллер, нижнего предела воды в колонне 15, контроллер, верхнего предела воды в колонне 16, клапан регулирования давления 17.
Солнечная станция для дистилляции воды работает следующим образом.
Работа станции начинается, когда водяной насос (5) перекачивает воду в колонну. Нижний клапан, управляемый электрическим сигналом (10), закрывается во время процесса откачки воды до тех пор, пока уровень воды не достигнет верхнего предела. Когда вода достигает верхнего предела, водяной насос отключается по сигналу от контроллера верхнего предела воды в колонне (16). Клапаны (11) и (12) закрываются, как только водяной насос выключается. Нижний клапан (10) открывается при остановке водяного насоса, чтобы выпустить воду из колонны в емкость для исходной воды (8). Вакуумный насос (4) включается одновременно с открытием клапана (10). Давление воды внутри колонны будет уменьшаться из-за силы тяжести, следовательно, температура кипения также снижается. Зеркала (3) будут отражать солнечное излучение на сферический стеклянный контейнер с двухслойным стеклом, где вода кипит и производит водяной пар, который всасывается вакуумным насосом. Чтобы поддерживать постоянную интенсивность теплового потока на сферический стеклянный контейнер с двухслойным стеклом, количество зеркал, отражающих солнечную энергию на колонне перегонки воды, не будет постоянным и будет контролироваться и изменяться с помощью измерителя солнечного излучения, где количество отражающих зеркал, направленных на сферический стеклянный контейнер с двухслойным стеклом, будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от солнечного излучения. Передача тепла от дистиллированной воды к неочищенной воде происходит через теплообменник (6). Емкость для дистиллированной воды (7) предназначена для сбора конденсированной воды. Клапан возврата неконденсирующегося водяного пара (13) позволяет неконденсирующемуся водяному пару возвращаться в линию всасывания вакуумного насоса через клапан регулирования давления (17), а клапан (14) позволяет отводить дистиллированную воду. Когда вода достигнет нижнего предела, контроллер нижнего предела воды в колонне (15) отключит вакуумный насос, закроет клапан (10), включит водяной насос, откроет электрический клапан, регулирующий подачу воды в колонну (11) и клапан линии всасывания (12). Когда же вода достигнет верхнего предела, процесс повторится.