Гелиоопреснитель

Союз СоветскнкСоциалистнческнкРеспублнк Оп ЙСАНЙЕЙЗОБРЕТЕНЙЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1735875 Ф(23) Приори гет Опубликовано 25.05.80, Бюллетень19Дата опубликования описания 25.05,80. по делам изобретеиий и открытий.о,Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А. В, Лыкова(7 ) Заявитель),(54) ГЕЛИООПРЕСНИТЕЛЬ1Изобретение относится к технике. опреснения соленых вод, а более конкретно - к устройству складных малогабаритных индивидуальных дистилляторов, использующих энергию солнечной радиации и предназначенных для автономного пополнения аварийного запаса пресной воды в малонаселенйых районах Земли.Известен портативньп малогабаритньпЪ гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной1 О полимерной пленки, служащей одновременно поверхностью конденсации, укрепленной на каркасе, состоящем иэ складных рамок, размещенный в корпусе испари 15 тельный элемент из черного гигроскопичного материала, трубы для подачи опресняемой воды, слива ее излишков и отвода дистиллята, емкость для опресняемой воды и сборник пресной воды. Рамка с пленкой образует, так называемый "горячий ящик , в котором за счет парникового эффекта происходит нагрев, испарение опресняемой воды и конденсация ее паров. 2Однако такие гелиоопреснители не получили широкого распространения как .индивидуальные спасательные средства иэ-за значительного веса, некомпактности в собранном виде и необходимости систематической ориентации на солнце.Указанные недостатки устранены в гелиоопреснителях с надувным каркасом из полимерной пленки (1.Но каркас из надувных наклонных ре бер затеняет поверхность испарительного элемента, что уменьшает тепловой поток к поверхности испарения. Из известных портативных гелиоопреснителей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки иэ прозрачной полимерной пленки, укрепленной на каркасе, состоящем из центральной стойки и боковых растяжек, и образующей конические стенки и днище, размещенный в корпусе испарительный элемент из гигроскопического черного материала, трубы дпя подачи опресняемой воды и отвода дистиллятв 23.Однако в этом гелиоопреснителе поверхностью конденсации служит; только кОни 5 ческая верхняя часть пленки, а днище, как и весь внутренний объем аппарата, не принимает участия в работе, что снижает производительность устройства в целом.Цель изобретения- повышение проиэвод ительности гел иоопреснителя эв счет предварительного подогрева опресняемой воды и увеличения поверхности конденсации.Это достигается тем, что гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный 15 в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей конические стенки и днище; размещенный в корпусе испаритель ный элемент иэ гигроскопячного черно 20 го материала, трубы для подачи опресняемой воды и отвода дистиллята, снабжен змеевиком из эластичного материала, подключенным к трубе для подачи опресняемой воды, размещенным между; испарительным эле 25 ментом и днищем, а днище снаружи снабжено слоем гигроскопичного материала.Испарительный элемент гелиоопреснителя выполнен в виде соединенных основаниями двух койусов, нижний из которыхЗо внутри снабжен пвронепроницаемой полимерной пленкой.На чертеже изображен предложенный гелиоопреснитель, вертикальный разрез.Гелиоопреснитель состоит из корпуса, выполненногов виде оболочки 1 из прозрачной для солнечной радиации, эластичной полимерной пленки, например, полиэтилентерефталатной, с покрытием из поли винилового спирта для улучшения ее смв 40 чиваемости, Оболочка 1 укреплена на надувном каркасе, выполненном в Виде кольцевого элемента 2 и центральной стойки 3, и образует конические стенки и днище. В корпусе под оболочкой 1 разме 45 щен испарительный элемент, выполненный в виде соединенных основаниями двух конусов 4 и 5 из черного гигроскопичного тонкого материала, натянутых с помощью эластичных растяжек на кольцевой эле 50 мент 2.и стойку 3. Угол наклона образующих конусов 4 и 5 определяется требованиями хорошего стекания излишков опресняемой воды по материалу испарительного элемента и наилучшей освещенности55 его поверхности прямыми солнечными лучами.Внутренняя, обращенная к конусу 4, поверхность ниунего конуса 5 снабжена 3 735875 4тонкой эластичпой паронепроницаемой полимерной пленкой 6, например, лавсановой.Материал испарительного элементанепрерывно и равномерно увлажняетсяопресняемой водой через распределительное кольцо 7 из емкости 8 Между кс- нусом 5 испарительного элемента иднищем размещен змеевиковый теплообменник 9 иэ эластичного материала, вкоторм происходит предварительный подогрев подающейся иэ емкости 8 по трубе 10 опресняемой воды за счет стекаю-щих по трубе 11 нагретых неиспарившихсяее излишков. Днище оболочки 1 снаружи снабжено непрерывно увлажняемым иземкости 8 слоем 12 гигроскопичного ма.териала дпя охлаждения эа счет испарения.Гелиоопреснитель имеет также фиксаторы 13, трубу 14 для отвода дистиллята, стекающего на днище оболочки 1,трубу 15 дпя отвода дистиллята, стекающего по пленке 6, и сборник 16 преснойводы.Гелиоопреснитель работает следующимобразом.Опресняемая вода из емкости 8подается через теплообменник 9 и распределительное кольцо 7 на гигроскопичный материал верхнего конуса 4 испарительного элемента (первая ступень Испарителя). Солнечная радиация проходитчерез конические стенки прозрачной оболочки 1 и поглощается черным увлажненным материалом конуса 4, превращаясьв тепловую энергию, при этом опресняемая вода нагревается и испаряется, в на-гретые ее излишки стекают по поверхности йижнего конуса 5, на которой происходит дополнительное выпаривание горячего рассола с последующим сливомего втеплообменник 9 и по трубе 11 наружу.В теплообменнике 9 происходит предварительный подогрев подаваемой к поверхности испврительного элемента из емкости 8 через трубу 10 опресняемой вс- ды за счет тепла, выделяемого ее горячими излишками.Пар, .Испарившийся с верхней, обращен- ной к солнцу, поверхности конуса 4 ис,- парительного элемента, за счет конвекциии диффузии попадает на охлаждвемые наружным воздухом конические стенки оболочки 1 и конденсируется на ее внутренней поверхности в виде непрерывно стекающей пленки дистиллятв, а пар, испврившийся с нижней, обращенной к конусу5 7358 5, поверхности конуса 4, за счет диффузии попадает на пленку 6 и коиденсирует ся на ней (ее температура ниже температуры конуса 4, так как она находится в теневой зоне). Выделяющаяся при этом 5 скрытая теплота фазового перехода передается влажному материалу нижнего конуса 5, при этом пар со второй ступени испарителя .диффузией переносится к днищу оболочки 1 и здесь конденсируется,Сюда же через отверстия в растяжках конусов 4 и 5 за счет конвективных токов попадает паровоздушная смесь из верхнего (между конусом 4 и коническими стенками оболочки 1) пространства, и пар смеси конденсируется на днище оболочки 1. Тепло от днища отводится за счет испарения с его наружного увлажняемого слоя 12.Образующийся в гелиоопреснителе дистиллят стекает по наклонным коническим стенкам оболочки 1 и конической поверхности паронепроницаемой пленки 6 и по трубам 14 и 15 сливается в сборник 16.Нижний конус 5 второй ступени испа- рительного элемента служит также тепло- защитным экраном, уменьшающим теплопотери излучением и теплопроводностью первой ступени испарителя - конуса 4- в сторону днища. Испарительное охлажде-. ние днища с помощью "слоя 12 приводит к понижению температуры поверхности конденсации, увеличивая тем самым производительность гелиоопреснителя.Испытания показанли, что увеличение поверхности конденсации за счет конической непроницаемой пленки внутри нижнего конуса и днища оболочки 1, понижение температуры последней и предварительный подогрев опресняемой воды повышают в целом производительность предло 75 6женного гелиоопреснителя более, чем иа 30 % по сравнению с прототипом при одном и том же рабочем объеме и весе.Формула изобретения1, Гелиоопреснитель, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из прозрачной полимерной пленки, укрепленной на надувном каркасе и образующей ке нические стенки и днище, размещенный в корпусе испарительный элемент из гигрс скопичного черного материала, трубы для подачи опресняемой воды и отвода дистиллята, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет предварительного подогрева опресняемой воды и увеличения .поверхности конденсации, он снабжен змеевиковым теплообменником из эластичного материа- ла, подключенным к трубе дпя подачи опресняемой воды, размещенным между .испарительным элементом и днищем, а днище снаружи снабжено слоем гигроскопического.материала.2. Гелиоопреснитель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что испарительный элемент выполнен в виде соединенных основаниями двух конусов, нижний из которых внутри снабжен паронепроницаемой полимерной пленкой,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3397117,кл. 202-234, 1968.2. Патент США % 2455835,кл. 202-234, 1948 (прототип).735875 Составитель В, Новиковабенникова Техред Й. Ковалева Корректор Ю,Редактор ко сное 5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная з 2400/30 Тираж ЦНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра57 П комитета СССР открытий шская наб., д. 4