Геліоустановка для опріснення води з розчинів

1. Геліоустановка для опріснення води з розчинів, що містить корпус зі зчленованими між собою вхідним відсіком для розчину й вихідним відсіком для прісної води, при цьому перший відсік оснащений світлопроникною двошаровою кришкою з порожниною між шарами, й у ньому нижче передбачуваного рівня розчину розміщені два теплочутливих вузли, що розташовані в горизонтальних площинах і розведені по вертикалі, перший з яких є верхнім і виконаний у вигляді світлоприймача, що поглинає сонячне випромінювання, яка відрізняється тим, що між вихідним і вхідним відсіками уведений позитивний зв'язок у вигляді теплового насоса, теплообмінник-випарник якого розміщений у зоні знаходження прісної води, а його U 1 3 їх канал, у якому усувається присутність будьякого газу. Необхідна для дистиляції теплова енергія подається в першу зону й відбирається із другої зони, причому відносні швидкості подачі й відбору забезпечують підсумковий перенос води з однієї зони в іншу. У пристрої для дегазації води, що підлягає дистиляції із застосуванням хоча б двох камер, кожна з яких постачена лінією з насосом, призначеним для переносу води між камерами з метою зниження тиску в одній з камер і виділення розчиненого газу з води з одночасним відділенням газу, що перебуває над водою, з іншої камери. Таким чином, дві лінії з насосом поліпшують характеристики води після її дистиляції. Недоліком відомого пристрою, що використовує дві лінії з насосом, є низька ефективність через непередбачену можливість зниження енерговитрат. По технічній сутності і ефекту, що досягається найбільш близькою до пристрою, що заявляється, є відома геліоустановка для опріснення води з розчинів [патент України на винахід №56174, C02F 1/14, публ. 15. 05. 2003]. Вона містить корпус зі зчленованими через повітряний прохід між собою порожнину для початкового розчину й порожнину для прісної води. При цьому верхня частина першої площини постачена двошаровою кришкою, що виготовлена зі скла з повітряним прошарком між цими шарами, під якою на двох рівнях розміщені теплочутливі вузли, що розташовані в горизонтальних площинах. Верхній вузол при цьому виконаний у вигляді світлоприймача, що поглинає сонячне випромінювання, а нижній призначений для підігріву початкового розчину. У відомому технічному рішенні два теплочутливих вузли обмінюються за допомогою трубчастих розпірок теплом один з одним, при цьому нижній вузол сприяє верхньому здійснювати процес випарування розчину. Недоліком відомої геліоустановки є низький ККД. Це обумовлено тим, що обидва теплочутливих вузла розташовані локально в одній порожнині і відсутністю зворотного зв'язка між вхідною й вихідною порожнинами. Тому енергія, що виділяється у вихідній порожнині, надходить у навколишнє середовище. До цієї енергії входять теплота конденсації й теплота кристалізації прісної води. Завданням винаходу на пристрій є організація зворотного позитивного зв'язку між зоною конденсації прісної води і зоною нагрівання солоного розчину. Такий зв'язок виконаний за допомогою розташування між зазначеними зонами теплового насоса, який енергію, що виділяється на виході, спрямовує на вхід. Технічним результатом є підвищення ККД у пристрої. Економічним результатом є зменшення енерговитрат. Поставлене завдання вирішується тим, що геліоустановка для опріснення води з розчинів, що містить корпус зі зчленованими між собою вхідним відсіком для розчину й вихідним відсіком для прісної води, при цьому перший відсік оснащений світлопроникною двошаровою кришкою з порожниною між шарами й у ньому нижче передбачуваного рівня розчину розміщені два теплочутливих вузли, щ розташовані в горизонтальних площинах і рознесені по вертикалі, перший з яких є верхнім і ви 59982 4 конаний у вигляді світлоприймача, що поглинає сонячне випромінювання, відповідно до винаходу між вихідним і вхідним відсіками уведено позитивний зворотний зв'язок у вигляді теплового насоса, теплообмінник-випарник якого розміщений у зоні знаходження прісної води, а його теплообмінникконденсатор є другим зазначеним теплочутливим вузлом вхідного відсіку, при цьому, у місці зчленування відсіків установлений нагнітальний вентилятор. У переважному варіанті виконання в нижній частині цього відсіку додатково розміщений третій теплочутливий вузол у вигляді відбивача теплового випромінювання в зону випарування води з розчину. У переважному варіанті виконання площа кожного із трьох теплочутливих вузлів вхідного відсіку конгруентна площі поперечного розрізу цього відсіку. В іншому переважному варіанті виконання теплообмінник-випарник теплового насоса оснащений морозильним вузлом. Ще в іншому переважному варіанті з корпусом зв'язана сонячна фотоелектрична система електроживлення, що через акумулятор електричної енергії з'єднана з енергетичними входами теплового насоса й нагнітального вентилятора. Внесення в конструкцію між вихідним відсіком, що забезпечує одержання прісної води, і вхідним відсіком, що забезпечує випар вихідного розчину із солеутворюючим складом, зворотного зв'язку у вигляді теплового насоса, забезпечує більш повне повернення теплоти конденсації й частково теплоти кристалізації прісної води в зону випарування у вхідному відсіку. Це усуває надходження цих енергій у навколишнє середовище й забезпечує підвищення ККД установки, що заявляється. Введення в перший відсік третього теплочутливого вузла-відбивача теплового випромінювання дозволяє підвищити ефективність процесу перетворення у вхідному відсіку, що також забезпечує підвищення ККД установки. Наявність нагнітального вентилятора в місці зчленування вхідного й вихідного відсіків підвищує ефективність як процесу випарування розчину, так і процесу конденсації прісної води. Наявність додаткової сонячної фотоелектричної системи електроживлення через акумулятор енергії як теплового насоса, так і нагнітального вентилятора забезпечує цілодобову роботу опріснювальної геліоустановки, що підвищує її ефективність. Технічна сутність рішення, що заявляється, пояснюється графічним зображенням і прикладом конкретного виконання. На фіг. 1 представлена схема геліоустановки для опріснення морської води. Приклад конкретного виконання геліоустановки для опріснення морської води. Установка містить корпус 1, у якому розміщені вхідний відсік 2 для заповнення морською водою 3 і вихідний відсік 4 для нагромадження опрісненої води 5. Між відсіками 2 і 4 розташований тепловий насос 6. У верхній частині вхідного відсіку 2 похило встановлена прозора кришка, виконана із двох листів прозорого матеріалу 7 і 8, між якими перебуває герметична порожнина 9. У вхідному відсіку 1 розташований світлоприймач 10-поглинач сонячної енергії з не 5 59982 великим заглибленням у морську воду 3, дзеркальний відбивач 11 теплового випромінювання, розташований нижче світлоприймача 10, плоский теплообмінник-конденсатор 12, що є вузлом теплового насоса 6. У місці зчленування вхідного відсіку 2 з вихідним відсіком 3 встановлений нагнітальний вентилятор 13. У нижній частині вихідного відсіку 3 розташований вихідний патрубок 14 для витікання прісної води, у зоні знаходження якої розташований теплообмінник-випарник 15, що є вузлом теплового насоса 6. У верхній частині корпуса 1 встановлена сонячна фотоелектрична система електроживлення 16, що пов'язана з акумулятором 17 електричної енергії, який у свою чергу пов'язаний з енергетичними входами теплового насоса 6 і нагнітального вентилятора 13 (зв'язки не показані). Робота пропонованої сонячної установки для опріснення морської води або солоної води відбувається таким чином. Установка розташовується у спеціальному басейні з водою, що опріснюється, з орієнтацією похилої прозорої кришки на південь, із забезпеченням заглиблення світлоприймачапоглинача безпосередньо біля поверхні. Сонячне випромінювання проходить скрізь два прозорих шари й попадає на поверхню світлоприймачапоглинача, що має покриття з високим коефіцієнтом поглинання сонячного випромінювання. Світлоприймач нагрівається й передає теплову енер Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 гію верхньому шару води. Вода випаровується й пара попадає за допомогою вентилятора в порожнину конденсатора та конденсується на холодних поверхнях теплообмінника-випарника з передачею йому теплоти конденсації. Температура найбільш холодної частини теплообмінника-випарника встановлюється в межах -2°С - -5°С, щоб конденсат на цій частині теплообмінника перетворювався у лід, віддаючи йому ще й теплоту замерзання. Тепловий насос буде передавати у свій теплообмінникконденсатор, що перебуває у водяному парі, кількість тепла, що дорівнює сумі теплоти конденсації, теплоти замерзання та енергії, споживаної тепловим насосом від системи електроживлення. Ця сума більше кількості теплоти, що витрачена на випаровування маси води, рівній масі пари, що сконденсувалася, у конденсаторі. При подальшому надходженні сонячного випромінювання кількість теплової енергії у зоні випарування рідини буде збільшуватися, що приведе до збільшення маси води, що випаруваннявалася, і, відповідно, продуктивності установки по кількості прісної води. Максимальна продуктивність процесу випарування й конденсації буде обмежуватися в такій установці потужністю сонячного випромінювання, що попадає усередину корпуса, потужністю, споживаною тепловим насосом, і його коефіцієнтом передачі тепла та величиною теплових втрат у навколишній простір. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601