Конденсатор пари води атмосферного повітря

Конденсатор пари води атмосферного повітря, що складається з конденсуючих елементів, розміщених на дні водонепроникної основи, водозливу, установленого на дні водонепроникної ос 3 ному в нічний час і ранкову годину (до сходу сонця), коли камені мають температуру менше температури вологого повітря (менше точки роси при даній відносній вологості) [12]. У денний час нагрівання ґрунту, каменів більше нагрівання повітря, тому конденсація неможлива [4]. Крім цього, при конденсації виділяється велика кількість тепла, що підвищує температуру елементів конденсації [13], що й припиняє конденсацію. Чим менше відносна вологість повітря, тим більше повинна бути різниця температури елементів у порівнянні з температурою повітря [9, 14]. В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалити конденсатор пари води атмосферного повітря шляхом термоелектричного охолодження конденсуючих елементів, що дозволяє значно підвищити ефективність конденсації прісної води, забезпечити незалежність конденсації прісної води від зовнішніх умов і параметрів атмосферного потоку повітря. Поставлене завдання вирішується тим, що в конденсаторі пари води атмосферного повітря, що складається із конденсуючих елементів, розміщених на дні водонепроникної основи, водозливу, установленого на дні водонепроникної основи, він додатково оснащений пласкою сонячною панеллю на стійках, розташованою над конденсатором, електричні виводи якої з'єднані проводами з послідовно з'єднаними охолоджувальними модулями Пельтьє, що складається із пластин-спаїв охолодження, напівпровідника, пластин-спаїв нагрівання, причому холодні пластини-спаї модулів Пельтьє перебувають у тепловому контакті з конденсуючими елементами, а гарячі пластиниспаї винесені поза конденсуючі елементи, в потік атмосферного повітря, що набігає. Суть корисної моделі пояснюється ілюстрацією (фіг. 1), де позначено: конденсуючі елементи 1 (наприклад, камені), водонепроникна основа 2 (водозбірник), водозлив 3, установлений на дні водонепроникної основи 2, пласка сонячна панель 4, розміщена на стійках 5, сполучні дроти 6, напівпровідникові охолоджувальні модулі Пельтьє, що складаються із пластин-спаїв охолодження 7, напівпровідників 8, і пластин-спаїв нагрівання 9. Модулі Пельтьє з'єднані послідовно (на фіг. 2 показані тільки два модулі, а на фіг. 3 показана більш докладна схема модуля). Термоелектричне охолодження здійснюється за допомогою ефекту Пельтьє (фіг. 3). Цей пристрій являє собою електричне коло й термопару, що містить із двох різнорідних напівпровідника, з'єднаних послідовно між собою металевими пластинами. При пропущенні електричного струму через ланцюг у певному напрямку одна із пластинспаїв (7, 9) буде охолоджуватися, інша - нагріватися. При зміні напрямку струму в ланцюзі функції пластин поміняються. Принцип термоелектричного охолодження полягає в наступному. Напівпровідники 8 виконані з матеріалів n і р- типу. Електрони, що переходять через спай з матеріалу р- типу в матеріал n-типу, проходять потенційний бар'єр і при цьому забирають енергію у кристалічній решітці холодного спаю 7. А при переході з матеріалу n-типу в матеріал р- типу електрони переносять 61434 4 енергію решітці гарячого спаю 9. Для збільшення потужності охолоджувального пристрою термопари послідовно поєднують у модулі. Пласка сонячна панель 4 розміщена над конденсатором і виконує дві функції: створює тінь над елементами 1, що конденсують, перешкоджаючи нагріванню сонячними променями елементів 1, що конденсують, і виробляє електричну енергію для охолодження цих елементів, що конденсують, модулями Пельтьє. У цьому випадку температура елементів 1, що конденсують, завжди буде нижче температури вологого повітря, що створює умову для конденсації пар води й у денний час, а також при відносній вологості нижче 100 %. Розташування пластин нагрівання 9 у потоці атмосферного повітря забезпечує знімання, відвід тепла при їхньому обтіканні повітрям [15]. Щоб сонячна панель 4 не впливала на характер обтікання повітрям конденсуючих елементів 1, сонячну панель 4 необхідно розташовувати на підвищенні над вершиною конденсатора порядку 1 метра на стійках 5, що значно більше товщини прикордонного шару течії повітря. Побудовані під Феодосією конденсатори Зибольда мають розміри (1010) кв. м. Сонячна панель таких розмірів дозволить улітку генерувати до 20 кВт електричної потужності з вихідною напругою 12 В [16 ] при вазі не більш 1 тонни. Панелі, виготовлені із плівки будуть мати вагу не більш 100 кг, але при меншій вихідній потужності. Термоелектричні пристрої охолодження на ефекті Пельтьє [17 ] з напівпровідниковими термомодулями використовуються в конденсаторах поїздів і автомобілів, для охолодження вітрин на підприємствах торгівлі, для охолодження апаратури. Наприклад, при споживаній потужності 400 Вт і напрузі 12 В пристрій дозволяє остудити обсяг о о камери 3 кубічних метри з 30 С до 8 С і підтримувати цю різницю теплового стану (при масі охолоджувача не більш 17 кг) [18, 19]. Автори провели оцінки можливостей пропонованого пристрою. Установлено, що наявність сонячної панелі практично усуває нагрівання конденсуючих елементів, їх температура вдень близька до температури повітря. При відносній вологості (85...90) %, температурі повітря (25...30) о С і швидкості потоку не більш 5 м/с конденсатор із площею основи 10 кв. м, висоті піраміди 1,5 м і діаметрі її основи 2 м дозволяє одержати вдень воду з максимальною витратою одиниці л/хв. При цьому необхідний модуль Пельтьє з напівпровідниками сірчистого цинку, вісмуту й площа сонячних панелей (батарей) порядку одиниць кв. м. Пропонований пристрій може бути використаний в районах з недостачею питної води (аридні райони), високим змістом вологи в атмосфері (не менш 80 % відносної вологості), не сильними вітрами (Крим, Ізраїль, Саудівська Аравія й ін). Джерела інформації: 1. Хромов С. П. Метеорология и климатология. - Л.: Госгидрометеоиздат, 1983. - С. 253-254. 2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. - М.: ФМ, 1964. - С. 309, 556-558. 5 3. Качурин Л. Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - С. 163-181. 4. Чирков Ю. И. Агрометеорология. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - С. 124. 5. Shtmtnauer R. For water Collect In Arid Coastal Location.-AMBIO. 1991. - V,20. - № 7. - P. 303-308. 6. Арабаджи В. И. Загадки простой воды. - М.: Знание, 1973. - 201 с. 7. Зибольд Ф. И. Роль подземной росы в водоснабжении г. Феодосии /Труды опытных лесничеств, 1905. - Вып. 3. - С. 387-412 - прототип. 8. Левин В. Г. Курс теоретической физики. - М: ФМ, 1962. - Т.1. - С. 584. 9. Алексеев В. В., Чекарев К. П. Получение пресной воды из влажного воздуха. - Аридные экосистемы, 1996. - Т. 2. - № 2, 3. - С. 11-122. 10. Http://www. Intersolar. ra/bulleten /3/ alekseev.shtml for printing. 61434 6 11. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике. - М: Наука, 1980. - С. 109. 12. Хирс Д., Паунд Г. Испарение и конденсация. - Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1966. 13. Седов Л. И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1970. - С. 430. 14. Neuman J/ Manner Y/ A theoretikal stud of the land and sea breere circulation. /I/Atm. Sci., 1971. - V. 4. - № 4. - P. 532-542. 15 Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. - M.: Наука, 1988. - С. 276-278. 16. Энергетические характеристики космических радиолиний. - Под ред. О. А. Зенкевича. - М.: Сов. Радио, 1972. - С. 330-331. 17. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. - М.: ГИТТЛ, 1957. - С. 143. 18. Http://www. Burinfo. ru. - Термоэлектрическое охлаждение. 19. Http://www. Radioradar. net/staty / staty 2004-02-2813-35-12 php. 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 61434 8 Підписне Тираж 23 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