ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ АТМОСФЕРНОЙ ВЛАГИ

Полезная модель относится к устройствам для выделения воды из газов, а именно к конденсации атмосферного водяного пара и может быть использована в сельском хозяйстве, в частности для подачи влаги к прикорневой системе растений.
Известно устройство для конденсации влаги из атмосферного воздуха, состоящее из конденсатора (патент РФ 2006592, МПК F28B 3/00), резервуара для сбора конденсата, воздухозаборной и воздуховыводной труб, в котором конденсатор выполнен в виде цилиндра с гофрированной боковой стенкой, соединенной нижним торцом с верхней стенкой резервуара для сбора конденсата, а через верхний открытый торец конденсатора введена внутрь его воздуховыводная труба, не доходящая своим нижним концом до стенки резервуара, при этом на верхнем конце воздуховыводной трубы дополнительно установлен дифлектор, а резервуар и конденсатор погружены в водоем с соленой водой. Устройство также может быть помещено в грунт.
Известно устройство измерения влажности воздуха методом точки росы - термогигрометр цифровой ТТУ-1 (В.А. Мозиков, И.И. Скирда, А.Н. Фесенко. Методы и средства гидрометеорологических измерений. Военный авиационный инженерный университет, Воронеж 2009, с. 94-95). Устройство содержит источник излучения, фотоприемник, зеркало, холодильник с элементом Пельте, радиатор, термодатчик, источник питания. Способ измерения влажности реализуется путем охлаждения зеркальной поверхности до точки росы окружающего воздуха и измерения при этом температуры воздуха. По значению температуры точки росы τ и температуры воздуха Т рассчитывают его относительную влажность.
Принципиально способ охлаждения зеркальной поверхности до точки росы τ, меньшей температуры окружающего воздуха Т, может быть использован для конденсации атмосферной влаги.
Недостатком описанных устройств является их энергозависимость от источника питания.
Задача изобретения - энергонезависимое устройство для конденсации атмосферной влаги.
Технический результат заключается в получении атмосферной влаги без энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что энергонезависимое устройство для конденсации атмосферной влаги содержит радиатор и закрепленное на нем зеркало, а также, согласно полезной модели, накопитель, установленный на зеркале, стенки которого зачернены для поглощения электромагнитной энергии солнца, накопитель накрыт сверху стеклянной пластиной и отделен от зеркала теплоизолирующей прокладкой, а радиатор для охлаждения зеркала заглублен в почву. В поверхности зеркала может быть предусмотрено дополнительное технологическое отверстие, в которое бы вставлялся трубопровод для отведения сконденсированной влаги и подачи ее к прикорневой системе растения. Доступ воздуха, содержащего водяной пар предполагается через щель между накопителем и неплотно прилегающим к нему стеклом, но могут быть также дополнительно предусмотрены сквозные технологические отверстия в накопителе, обеспечивающие газообмен с окружающей средой.
На фиг. 1 приведена схематичная конструкция заявленного устройства.
В утренние часы после восхода Солнца температура земной поверхности начинает возрастать. Увеличивается скорость испарения, а вместе с ней и влажность воздуха. Рост продолжается до девяти часов утра. В полуденные часы возрастает турбулентность атмосферы, под влиянием которой водяной пар переносится в более высокие слои.
В вечерние часы при ослаблении турбулентности атмосферы абсолютная влажность вновь увеличивается, а в ночные часы уменьшается вследствие конденсации водяного пара в точке росы. Точка росы - это температура τ, при которой содержащийся в воздухе водяной пар становится насыщенным, а относительная влажность воздуха достигает 100%. При данной температуре воздуха Т точка росы в зависимости от фактической упругости водного пара может принимать самые различные значения. Количество сконденсированного водяного пара зависит от дефицита точки росы Δ=Т-τ.
С учетом приведенных теоретических положений и экспериментальных наблюдений предлагается неэнергетическое устройство конденсации атмосферной влаги, конструкция которого приведена на фиг. 1.
Устройство работает следующим образом. В дневные часы коротковолновое излучение Солнца проходит сквозь стеклянную пластину 1, поглощаясь зачерненными стенками накопителя 2, который нагревается и переизлучает длинноволновое электромагнитное излучение, которое не выходит из накопителя, приводя к его дальнейшему нагреванию за счет парникового эффекта. В результате в дневные часы устанавливается некоторая равновесная температура накопителя Т. При этом температура почвы и зеркала 3 существенно ниже температуры накопителя за счет теплоизолирующей прокладки 4, расположенной между накопителем и зеркалом. При охлаждении устройства в вечерние часы температура зеркала достигает точки росы τ, и начинается конденсация водяного пара в накопителе. На зеркале закреплен радиатор 5, заглубленный в почву.
Количество сконденсированного водяного пара определяется дефицитом точки росы Δ. А масса его равна:
T
τ
Δm=(ρ-ρ)V,
T
τ
где ρ - плотность водяного пара при температуре накопителя Т, ρ - плотность водяного пара при температуре точки росы τ, V - объем накопителя.
Поскольку масса конденсируемого водяного пара в накопителе незначительна, то устройство может быть практически использовано как энергонезависимый источник точечного полива растений, если с зеркала сделать отвод для доставки влаги к корневой системе растений.