Адиабатная гелиоопреснительная установка

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Р 1 14 НОМИТЕТ ОТНРЫТИ ОСУДАРСТБЕННЬО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГННТ СССР ЕТЕНИЯ,ВИДЕТЕПЬСТ АВТОРСК 2/23-26 88 90. Вюл ихов и 7:66.06 Англии 1/14, 1.(21) 44072 (22) 08.04 (46) 15.07 (72) Н,Н.А (53) 662.9 (56) Патен кл. С 02 Г У 26 .Я.Дыскин .32 (088,8 В 1175281, 67. СНИТЕЛЬ ЛИООПР к тепл я морс а и ветра ктивность ности и эк боте устаая морская амотеком Горизонтальнои осью родвигателвращения. ПИСАНИЕ ИЗО(57) Изобретение оноситс энергетике, касается опре кой воды при помощи солнц и позволяет повысить эффе путем обеспечения автоном логической чистоты при ра новки. Исходная питательн вода, нагретая солнцем, с Изобретение относится к опреснению морской воды, гелиотехнике и ветроэнергетике.,Цель изобретения - повышение эффективности путем обеспечения автономности и экологической чистоты при ра-, боте установки.На фиг. 1 изображена принципиаль,ная схема проточного вертикального. адиабатного опреснителя, например, трехступенчатого, с конденсатором и ветродвигателем; на фиг. 2 - подогреватель питательной морской воды, например, в виде спиралеобразных лотков с зачерненным дном и с плавающей прозрачной гидрофобной пленкой; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 (сечепоступает (подсасывается) в опреснитель за счет образованного в немвакуума. В качестве подогревателяпитательной морской воды используются либо панели (плоские или трубчатые), либо спиралеобразные лотки.Для предотвращения парообразования впоследних над поверхностью "заркала"воды плавает прозрачная гидрофобнаяпленка. При этом вся площадь над панелями или лотками сверху покрытавнешней прозрачной оболочкой, создающей под ней парниковый эффект, В уставке предусмотрена утилизация теплаизбыточной (продувочной) воды для.подогрева исходной питательной морской воды, поступающей вновь на лоткиили в панели, 3 з,п, ф-лы, 6 ил. ние порога перед выходом продувочной воды в отливной патрубок); нафиг. 4 - вариант развернутой сх:.мыподогревателя питатепьной морскойводы для адиабатной гелиоопреснительной установки при применении твердогпрозрачного или зачерненного покрытнад водной поверхностью, т.е. "зеркалом" воды; на фиг. 5 - ваоиант подогревателя питательной морской водадиабатной гелиоопреснительной установки, скомпанованного из трубчатыхили плоских панелей; на фиг. 6 - варант использования в установке вихревого концентратора (ВИК) вместо вет15780 Адиабатная гелиоопреснительная ус-, тановка содержит приемную сетку 1 не-возвратно-запорного клапана 2, автоматический запорный, преимущественно сильфонный г клапан 3, ограничительную (дроссельную) шайбу 4, дренажный трубопровод 5, общую сливную магистраль 6 продувочной воды, гидравлический затвор 7, импульсный трубопровод 10 8, ограничительную (дроссельную) шайбу 9., импульсный трубопровод 10, теплоизоляцию 11, двойные сифоны 1 2, расположенные в кажцой ступени опреснителя, сливные емкости 13 (отделен ные вертикальной переборкой от ступеней), отверстия 14 в вертикальной переборке, ограничительную (дроссельную) шайбу 15, расходные трубопроводы 16, расположенные в каждой ступени, 20 вертикальный адиабатный опреснитель 17 с вертикальными вакуумными ступенями, сепараторы 18 пара, расположенные в каждой ступени, паропровод 19 от 3-й ступени опреснителя, гидравли ческий, затвор 20, влагоотделитель 21, ветродвигатель 22 (например, типа Андро), трубу 23 (воэдуховод), соединяющую конденсатор с ветродвигателем, солнечнозащитный козырек 24 30 (например, из гофрированного дюралю-. миния), тепловые трубы 25 конденсатора, гидравлический затвор 26, сборный бак 27 дистиллята, оборудованный дВОйным сиФОнОм и Воздушным Гуськом) 35 трубу 28 товарного,дистиллята, сборный коллектор 29, ограничительную (дроссельную) шайбу 30, перепускную трубу 31 морской воды из 2-й в 3-тью ступень опреснителя ограничитель ную (дроссельную) шайбу 32, перепускцую трубу 33 морской воды иэ 1-й во 2.-рую ступень опреснителя, брызгальные устройства 34, расположенные вкаждой ступени, сливной патрубок 35 45 (кожух) избыточной (продувочной) морскоч воды, регенеративный теплообменник 36, скомпанованный, например, иэ тепловых труб, приемный патрубок 37 (кожух) исходной питательной морской воды, поворотную заслонку 38 регулятора температуры или солености сливаемой воды, импульсные трубы 39 (капилляры) регулятора, датчик 40 регулятора по температуре воды, датчик55 41 регулятора по солености воды, поперечный порог 42 лотков, внешнюю ;прозрачную оболочку 43 в виде полу- цилиндра, закрепленную на прочном 82 41 аркасе, легкую прозрачную гидрофобную пленку 44, покрытие 45 иэ любо-, го тонкого твердого теплопроводного материала или прозрачного.(при зачер. ненном дне лотков), либо непрозрачного (матово"черного цвета), автоматический газоотводчик 46 (учитываетсяявление деаэрации воды при ее нагревании),клапан 47 газоотводчика, невозвратно-запорный клапан 48, приемнуюсетку 49 приемный трубопровод 50 кпанелям, плоские панели 51, внешнююпрозрачную оболочку 52, трубчатыепанели 53, приемный трубопровод 54 копреснителю, вихревой концентратор55 башенного типа.Конденсатор с ветродвигателем,например, типа Андро, с полыми крыпьями и с отверстиями на концах, ветерначинает вращать ветроколесо. Центробежная сила, развивающаяся при этом,выбрасывает воздух, содержащийся впустых крыпьях, наружу и создаетФв них вакуум. В этот вакуум устремляется по трубе снизу вверх воздухили вихревым концентратором располагается на башне, или, естественной прибрежной возвышенности.Ветроэнергетические ресурсы существенно возрастают с увеличением высоты расположения ветродвигателя надуровнем моря. Используя прибрежныегоры для установки ветродвигателя,получают возможность применять весьма значительную мощность ветровогопотока.Установка работает следующим образом.При наличии необходимого проектного (спецификационного) ветрового И солнечного режима применительно кданному географическому району, т,е.на номинальном режиме, работают всеступени опреснителя (например 3) следущим образом. Достаточно нагретая солнцем в лотковом или в панельном подогревателеисходная питательная морская вода самотеком поступает под влиянием вакуума через приемную сетку 1 и невозвратно-запорный клапан 2, через брызгальное устройство 34 в паровую полость 1- й ступени опреснителя и частично там испаряется (остальная вода сливается в водяную полость ступени).Далее самотеком нагретая морская вода иэ 1-й ступени, по перепускной трубе 33.направляется через брызгальверхней паровой полости сообщаются между собой прц помощи отверстия 14, выравнивающего давление между ниии, Кроме того, в нижней водяной полости оци соединены между собой расходными трубопроводами 16 с ограничительными шайбами 4, 9, 15.При номинальном режиме, т.е. при работе всех ступеней, продувочная морская воцл отливается только из верхней ступени опреснителя. В данном случае вода отливается иэ 3-й ступени по трубопроводу 16 (с ограничительной шайбой 15) в верхнюю слив" ную емкость 13, При этом расходные трубопроводы с ограничительными шайбами 9 и 4 от 2-й ц 3-й ступеней це работают, так как онизакрыты (перекрыты) автоматическими злпорными кллпанамц 3.Импульс ца закрытие автоматическихэапорцых клапанов 3 оказывает гидро- статическое давление в трубопроводах10 и Я.ф От этих импульсных труб осуществляется непрерывный дренаж воды по трубопроводу 5 с ограничительной шайбой и гидравлическим затвором.Дренажный трубопровод 5 предусмотрен для того случая, когда сццжлется(плцлет) ветровой режим (скорость ветра) и, таким образом, падают вакуум и верхний уровень воды в опреснителе. В этом случае осушается трубопровод 10, открывается автоматический элпорный клапан 3 и работают всего лишь две ступени (1 ц 2).Если энергия (силл) ветра падает еще ниже, то осушается импульсный трубопровод 8, открывается автоматический злпорный кллплц 3 ц тогда работает всего лишь одна ступень - 1-вая.Из каждой сливной емкости 13, опорожняющихся порциями, продувочная морская вода поступает в сливцую магистраль 6 через гидравлические затворы 7. Последние предусмотрены для предотвращения срыва вакуума в корпу;се опреснителя.Невозвратно-запорцый клапан 2 предотвращает опорожнение корпуса опреснителя во время непредвиденного бездействия установки.Показанный ца фиг. 2 в двух проекциях (в плане и общем виде) вариант установки с подогревателем питатель.ной морской воды, например, в виде спиралеобразных лотков с зачерненным дном и с плавающей прозрачной гидро 35 5 15780 ное устройство Зч в паровую полость 2-й ступени с более глубоким вакуумом и частично там испаряется (остальная вода сливается в водяную полость ступени)Затем также самотеком нагретая морская вода из 2-й ступени, по перепускной трубе 31 направляется через брызгальное устройство 34 в 3-тьюступень с самым глубоким вакуумом и частично там испаряется (остальная вода сливается в водяную полость ступени).Образующаяся в ступенях опреснителя паровоздушная смесь отсасывается через сепараторы 18, а затем по паропроводу 19, а также по трубам с ограничительными шайбами 32 и 30 - в сборный коллектор 29. Из последнего паровоздушная смесь поступает в конденсатор с воздушным охлаждением, скомпа- нованный, например, из тепловых труб 25 Затем воздух удаляется по трубе 23,например, в полые крылья Ветродвигателя 22, а конденсат собирается в сборнике конденсатора, иэ которого дистиллят направляется по трубе с гидравлическим затвором 26 н сборный бак 27 дистиллята и далее к потребителям по трубе 28 товарного дистилля 30 та.Кондецсирующаяся частично влага на стенках сборного коллектора 29 собирается во влагоотделителе 21 и через гидравлический затвор 20 отводится в сборный бак 27 дистиллята. Таких влагоотделителей цл достаточно протяженной трассе сборного коллектора может быть несколько.Для более эффективной работы кон О денсатора наружные верхние концы тепловых труб 25 обращены ца, север (в северном полушарии земли) и находятся в тени под легким козырьком 24 (например, из гофрированного дюралюминия).Как известно, проточные адиабатные опреснители имеют высокий коэффициент продувки. В них дистиллируетсяснего лишь 10 Х исходной морской воды,остальная ее часть удаляется (выбра 50сывается) из опреснителя. Поэтому для каждой ступени опреснителя предусмотрены свои собственные сливные емкости 13, оборудованные двойными сифонами 12, которые периодически сбрасывают избыточную продувочную воду. г.Каждая ступень опреснителя и смеж- ная с ней сливная емкость в своейфобной пленкой действует следующим образом.Утром, после восхода солнца, его лучи вначале проходят внешнюю прозрачную оболочку 43, создавая тем са 5 мым парниковый эффект, затем проникает. через плавающую прозрачную гиц" рофобную пленку 44 и постепенно нагревают воду, протекающую в лотках с зачерненным дном.Исходная морская вода поступает из прибрежной акватории моря через сетку в приемный патрубок 37 и далее в длинные плоские, например, спирале образные лотки, и попадает в вертикальный адиабатный опреснитель 17, Из верхней ступени опреснителя (например, иэ 3-й) избыточная морская ,вода поступает в верхнюю сливную емкость 13, из которой стекает по сливной трубе в желоб лотка и затем в отливной патрубок 35.Приемный 37 и сливной 35 патрубки имеют между собой общую смежную стен ,ку, в которую вмонтирован регенера-. тивный теплообменник 36, скомпанованньп, например, из тепловых труб, сообщающих тепло отливной воды к исходной питательной морской воде, поступа-ЗО ющей на лотки.При повышении температуры или солености отливкой продувочной воды свыше допустимых значений, например, при температуре более 80"С под воздействием температурного датчика 40, посредством импульсных труб 39 привоцится в действие поворотная заслонка 38 регулятора сливной воды и, таким образом, часть воды устремляется в от крытое море, минуя регенеративный теплообменник 36, вмонтированный,в сливной патрубок 35.Аналогичным образом срабатывает поворотная заслонка 38 регулятора. 45 при повышении солености отливной воды по импульсу, сообщаемому по трубе 39 от датчика 41 соленомера.Поворотная заслонка 38, регулятор температуры и солености представляют собой поворотное устройство, действующее .по принципу обыкновенной оконной Форточки. При этом угол открытия заслонки (" форточки" ). обратно пропорционален величине температуры или солености отливаемой воды.Порог 42 (фиг. 3) служит для предотвращения смыва относительно быстротекущей отливной (избыточной) морской водой плавающей прозрачной гидрофобной пленки. Аналогичные пороги .42 для той же цели предусмотрены на входе воды в опреснитель 17 и выходе воды из сливных емкостей 13 (фиг. 2). После этих порогов, а в одном случае до порога, лотки с водой покрыты твердым прозрачным материалом (например, стеклом) во избежание запотевания внешней прозрачной оболочки 43.Изображенный на фиг, 4 вариант лоткового подогреватели питательной морской воды установки при применении покрытия из твердого материала над водной поверхностью ("зеркалом") лотков, действует аналогично процессу нагревания воды в лотках (фиг. 2).Показанный на фиг. 5 в двух проекциях (в плане и общем ниде) вариант подогревателя исходной питательной морской воды установки, скомпанованный из плоских или трубчатых панелей, действует следующим образом.Для более эффективного использования потока солнечной радиации, панели устанавливаются под некоторым углом к горизонту и ориентируются строго на юг (в северном полушарии), в частности, оптимальный угол наклона панели (коллектора) к горизонтуоможет на 10-15 превышать широту местности, как это имеет место для систем солнечного отопления.Утром, после восхода солнца, еголучи вначале проходят через внешнююпрозрачную оболочку в вице оранжереии, тем самым, создают под ней парниковый эффект, Затем солнце нагревает плоские, например, непрозрачные тепло- проводные матово-черные плоские 51или трубчатые 53 панели. В случаевыполнения панелей прозрачными, онидолжны иметь черный экран снизу,Под влиянием вакуума в корпусе опреснителя 17, исходная питательная морская вода подсасывается (из приемного всасывающего патрубка установки) по приемному трубопроводу 50 через сетку 49, невозвратно-запорный клапан 48 и панели 5 1 и 53. Из последних по приемному трубопроводу 54 вода поступает в опреснитель 17.Сами панели и приемные трубопроводы уложены с некоторым уклоном против хода питательной морской воды (например 1:100). В приемной магистрали питательной морской воды обеспечивается минимальное гидравлическоесопротивление за счет применения малыхскоростей прокачиваемой воды. В снязис этим, для удаления нозможнь 1 х газовьнпуздлрей в магистрали, в некоторых еезастойных точках предусмотрены газо 5отнодчики 46. Последние удаляют образующуюся в панелях паровоэдушнуюсмесь по самостоятельной трубке в атмосферу, за пределы оранжереи (во из Обежание ее отпотевания),ВИК (фиг, 6) предназначены длясоздания высоких аэродинамических характеристик при разработке усовершенствованных ветроэнергетических установок. ВИК состоят из трех осцовйыхэлементов: башни, регулируемых вертикальных лопаток (вставлены в прорези башни) и опорно-направляющей конструкции. В выходное суженное сечение конфузора (сопла) последней .устанавливается ветроколесо ветроэцергетической установки.Основной принцип раборы ВИК заключается в генерировании вихрей (торнадо) высокой плотности при взаимодействии с ветровым потоком малой плотности кицематической энергии, воздействуя при этом различными аэродинамическими поверхностями. 30Регулируемые вертикальные лопаткидеиствуют автоматически в зависимостиот силы и направления ветра. При этомони открываются ца определенный уголс наветренной стороны и закрываютсяс подветренной. При указанном направлении ветра (слева направо), он пос-,тупает через открьггые вертикальныелопатки и закручивается в спираль(торнадо) высокого потенциала. Одновременно через выходное суженное сечение конфузора подсасывается воздухнизкого потенциала. Взаимодействиедвух потоков разного потенциала происходит по осевой линии башни. В результате этого вихревая система обеспечивает необходимое разряжецие надвыходным сечением конфузора и, такимобразом, вызывает увеличение скорости проходящего через него потока. Благодаря этому по воздуховоду 23 воздух эжектируется (подсасывается) из конденсатора с трубами 25, обеспечивая в нем необходимый вакуум.Формула изобретения1, Лдиабатная гелиоопреснцтельцая установка, содержащая подогреватель исходной питательной морской воды с , приемным и сливцым патрубками, опреснитель, выполненный н виде вертикальных вакуумных ступеней с приводом вакуумного насоса, конденсатор, соединительные трубопроводы и арматуру, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения автономности и экологической чистоты при работе установки, опреснитель снабжен дгойцыми сильфонами, расположенными в каждой вакуумной ступени, конденсатор установлен над опреснителем, а привод вакуумного насоса выполнен в видеветродвигателя.Ф2. Установка по и. 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что подогреватель выполнен в виде спиралеобразных лотков, нгц поверхностью которых размещено тоцкое теплопроводцое покрытие, например, в виде пщрофобцой пленки, при этом цад всей площадью лотков размещена внешняя прозрачная оболочка.3. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что подогреватель выполнен в вице сборных трубчатых или плоских теплопронодных панелей, цад всей площадью которых размещена прозрачная оболочка.ч. Установка по п, 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что подогреватель снабжен теплообменцпком с регулятором температуры и солености воды,размещенным в приемном и сливномпатрубках,5780821578082 Составитель А,Никитиндактор И,Касарда Техред Л.Олийнык орректор Э.Лончакова эводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород,агарина, 101 ЗакаэВНИИПИ 86 Тираж 801осударственного комитета по иэобр113035, Москва, Ж, Рауш Подписноеиям и открытиям при ГКНТ СССя наб., д, 4/5