Геліоопріснювач

Технічне рішення ставиться до пристроїв опріснення солоної води й може бути використане в промисловості, житлово-комунальній сфері, сільському господарстві, у хімічній промисловості, де потрібне використання дистиляту й питної води. Відомий геліоопріснювач [А.св. №717502, SU, опубл. 25.02.1980р., Бюл. №7], що містить корпус, виконаний у вигляді еластичної оболонки з оптично прозорого матеріалу, натягнутої на надувний каркас і утворюючу похилу стінки й днище, розміщений у корпусі над днищем гігроскопічний елемент, ємність для води, що опрісняє і пристрою для збору й відводу дистиляту, а також тепло радіаційний перфорований екран, установлений між випарним елементом і днищем. Недоліком такого пристрою є низька продуктивність: л . (0,6-0,65) 2час м Як прототип обраний геліоопріснювач [д.п. 11289, UA, опубл. 15.12.2005р, Бюл. №12], що включає заповнений солоною водою лоток із зачерненими внутрішніми стінками й дном, лоток герметично закритий зверху світопрозорим вікном. До лотка, в одному з його торців, приєднаний трубопровід для підведення солоної води за допомогою насоса. Для відводу розсолу з лотка на протилежному торці лотка встановлений інший трубопровід. Відбір пари з лотка виробляється вакуумним насосом, що направляє пар по паропроводу в конденсатор. Отримана в конденсаторі вода направляється споживачеві, а розсіл - у бункер. У всіх магістралях гідро й паропроводах установлені вентилі. Недоліками прототипу є порівняно невисока ефективність опріснення води по довжині лотка й досить більші розміри пристрою. В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалити геліоопріснювач за рахунок використання системи ультразвукової генерації в лотку й пластинчастих охолоджувачів, що забезпечує підвищення ефективності опріснення води. Поставлене завдання вирішується тим, що в геліоопріснювачі, що містить частково заповнений солоною водою лоток П-подібної форми із зачерненими внутрішніми стінками й дном, герметично закритим зверху світопрозорим вікном, системи подачі й відводу з лотка солоної води й пари постачені вентилями, конденсатор парів води й пристрій створення розрідження в порожнині лотка, відповідно до корисної моделі, містить на внутрішній торцевій поверхні лотка з боку підведення солоної води п'єзоелектричні пластини, з'єднані з генератором ультразвукових коливань, вертикально розташовану трубу розсолорозподільника, з'єднану з поруч паралельно розташованих металевих пластин із внутрішніми проточними каналами, які на протилежному кінці пластин також з'єднані паралельно з вертикально розташованою трубою, що має вихід на злив розсолу з конденсатора, причому відстань між пластинами з розсолом значно менше їхніх геометричних розмірів, зовнішня поверхня металевих пластин шорсткувата, причому самі пластини встановлені під кутом до корпуса конденсатору. Геліоопріснювач Фіг.1 виконаний у вигляді лотка 1, на внутрішній торцевій поверхні якого розташовані п'єзопластини 2, з'єднані з ультразвуковим (УЗ) генератором 3. Між пластинами 2 у нижній частині лотка 1 розташована труба підведення солоної води 4, у яку вмонтований вентиль 5, причому труба 4 з'єднана з насосом подачі солоної води 6 у лоток 1. Зверху лоток 1 закритий вакуумнощільно світопрозорим вікном 7. На протилежній торцевій поверхні лотка 1 розташована труба перекачування 8 солоної води - розсолу в корпус конденсатора 9. У верхній частині цієї ж торцевої поверхні розташований паропровід 10 з вентилем 11 і вакуумним насосом 12. Вихід насоса 12 з'єднаний з корпусом конденсатора 9. У корпусі конденсатора 9 поміщений набір паралельно розташованих охолодних металевих пластин 13, з'єднані з однієї сторони з лотком 1 через трубу перекачування розсолу 8 і вертикально розташовану розподільну трубку 14. Із протилежної сторони пластини 13 з'єднані із трубкою виводу розсолу 15. Трубка 15 з'єднана із трубкою виводу розсолу 16 з конденсатора 9, у якій вмонтований вентиль 17. На дні корпуса конденсатора 9 виконане отвір, у якому розташована трубка зливу 18 дистиляту, що містить вентиль 19. Пластини 13 виконані у вигляді паралелепіпеда з отворами 20 на торцевих гранях, жорстко скріпленими з отворами трубок 14 і 15. Охолодні пластини 13 установлені під невеликим кутом до корпуса конденсатора, зовнішня поверхня цих пластин шорсткувата. Робота пристрою відбувається таким чином. За допомогою насоса 6, при відкритому вентилі 5, по трубі 4 усередину лотка 1 починає надходити солона вода. Вона заповнює частину обсягу лотка 1. При цьому включається вакуумний насос 12, відкривається вентиль 11, включається в роботу генератор УЗ коливань 3. У лотку 1 по його довжині вода закипає й пари води надходять усередину корпуса конденсатора 9 по паропроводу 10. Одночасно із цим, розсіл з лотка 1 по трубі 8 надходить усередину охолодних пластин 13 через розподільну трубку 14. Пари води при взаємодії із пластинами 13 конденсуються й стікають по встановленим під нахилом пластинам на дно конденсатора 9. А розсіл із пластин 13 по трубці 15 виводиться через трубку 16 з корпуса конденсатора в зовнішній простір. При цьому вентиль 17 відкритий. Злив дистильованої води споживачеві виробляється по трубці 18 при відкритому вентилі 19. Вікно 7 служить для пропущення сонячного випромінювання усередину лотка 1, що частково компенсує втрати тепла при інтенсивному вакуумному кипінні рідини, підтримуваному УЗ коливаннями в порожнині лотка 1. Приклад виконання запропонованого пристрою. Як лоток можуть бути застосовані залізобетонні П-подібні блоки довжиною 4м, використовувані для збору й відводу дощових вод уздовж автотрас. Світопрозоре вікно із кварцового скла. П'єзоелектричні пластини типу біморфні ЦТС-19. Для подачі солоної води в лоток може бути застосований відцентровий насос типу 4ДО. Якщо довжина трубо й паропроводів не більше 10м, то прийнятні 3 стандартні труби з діаметром 4 дюйма. Конденсатор з обсягом 1м3 дозволяє забезпечити фазовий перехід пари в рідину із продуктивністю до 10л/сек. При цьому площа охолодних мідних пластин їм х їм, їхнє число (10-12) при товщині стінок ~1мм і товщині каналу усередині пластини ~5мм. Температура розсолу при вході в розподільну трубу не перевищує (2-3)°С. Як насоси для створення розрідження в лотку можна використати молекулярні МН1000, струминні [типу 3267, США], форвакуумні ВН-461, ВН-2. Вентилі в трубопроводах типу 3267-5822 із фланцями NW. Оцінювання показують, що додаткове оснащення геліоопріснювача стандартних розмірів (4мх1мх0,2м) УЗ генератором зажадає збільшення електричної потужності не більше 1квт. При цьому довжина лотка може бути зменшена до (2-2,5)м, а обсяг конденсатора знижений на (40-50)% у порівнянні із прототипом. Передбачуваний пристрій може ефективно функціонувати й при відсутності сонячного випромінювання, якщо на вході солона вода буде мати досить високу температуру (60°С і вище), наприклад, вода з гарячих підземних джерел.