Автономный солнечный опреснитель воды

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АВТОНОМНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ ВОДЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Есман Александр Константинович Кулешов Владимир Константинович Зыков Григорий Люцианович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Автономный солнечный опреснитель воды, содержащий зачерненную герметичную емкость для опресняемой воды, соединенную первым патрубком с водным объектом, емкость для чистой воды с наружным патрубком, отличающийся тем, что содержит емкость с отверстием в днище, герметично соединенным с первым патрубком, выполненным теплоизолирующим, в которой как минимум три стенки выполнены зеркальными и оптически связаны с зачерненной снаружи герметичной емкостью для опресняемой воды, герметично связанной через второй теплоизолирующий патрубок и трубу с емкостью для чистой воды, закрепленной к внешней поверхности одной из зеркальных стенок, причем верхняя и нижняя стенки емкости для опресняемой воды и зеркальные стенки емкости выполнены наклонными к горизонту. 2. Автономный солнечный опреснитель воды по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона к горизонту верхней и нижней стенок емкости для опресняемой воды равен 90,где- угол максимального солнцестояния. 3. Автономный солнечный опреснитель воды по п. 1, отличающийся тем, что одна из зеркальных стенок емкости расположена под угломк горизонту, равным углу максимального солнцестояния, а остальные - под углом /2 к горизонту. 4. Автономный солнечный опреснитель воды по п. 1, отличающийся тем, что емкость для чистой воды в рабочем режиме имеет тепловой контакт с опресняемой водой.(56) 1. Патент РФ 2401803. 2. Патент РФ 2451641 (прототип). Полезная модель относится к области обработки минерализованной или загрязненной воды и может быть использована для разработки энергоэффективных средств дистилляции воды в быту, походных условиях, а также при чрезвычайных ситуациях. Известно устройство 1 для опреснения воды, переноски и хранения дистиллята, содержащее основу, выполненную из прозрачного пленочного материала, а также источник опресняемой воды, располагаемый под пленочным материалом основы, отличающееся тем, что основа выполнена с образованием конусообразной поверхности, снабженной надувными камерами, изготовленными из пленочного материала, образующими ребра жесткости и соединенными с материалом основы, при этом в нижней внутренней части основы по ее периметру расположен приемник для сбора дистиллята, являющийся продолжением материала основы и ее ребер жесткости и имеющий форму кольцеобразного желоба, причем основа снабжена средством для ее герметизации совместно с опресненной водой -дистиллятом, а также пробкой, расположенной в ее вершине, предназначенной для слива дистиллята из полости основы при необходимости его употребления. Устройство имеет низкую производительность опреснения воды, в лучшем случае не более 5 л в сутки. Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является солнечная установка для очистки и опреснения воды 2, (первый вариант), состоящая из зачерненной изнутри герметичной емкости, выполненной из теплоизолирующего материала, герметично перекрытой сверху светопропускающим материалом, на внутренней поверхности которого конденсируется влага из паровоздушной смеси, получаемой при испарении опресняемой воды, и содержащая внутри установки емкость для чистой воды с патрубком, соединенным с внешней средой, причем для интенсификации процесса испарения воды используется система аэрации опресняемой воды с применением принудительной циркуляции паровоздушной смеси (корпус установки - компрессор - ресивер - корпус установки), а в корпусе установки использовано охлаждение наружной поверхности перекрытия водой водного объекта. Данное устройство имеет недостаточную эффективность опреснения воды, так как охлаждаемая вода и перекрытие, под которыми происходит процесс конденсации опресняемой воды, нагреваются солнечным излучением, кроме этого, для обеспечения его работы необходим компрессор, потребляющий электроэнергию. Техническая задача - увеличение производительности дистилляции и энергетической эффективности опреснения воды. Поставленная техническая задача решается тем, что автономный солнечный опреснитель воды, содержащий зачерненную герметичную емкость для опресняемой воды, соединенную первым патрубком с водным объектом, емкость для чистой воды с наружным патрубком, содержит емкость с отверстием в днище, герметично соединенным с первым патрубком, выполненным теплоизолирующим, в которой как минимум три стенки выполнены зеркальными и оптически связаны с зачерненной снаружи герметичной емкостью для опресняемой воды, герметично связанной через второй теплоизолирующий патрубок и трубу с емкостью для чистой воды, закрепленной к внешней поверхности одной из зеркальных стенок, причем верхняя и нижняя стенки емкости для опресняемой воды и зеркальные стенки емкости выполнены наклонными к горизонту. Для эффективного решения поставленной технической задачи угол наклона к горизонту верхней и нижней стенок емкости для опресняемой воды равен 90, где- угол максимального солнцестояния. Для эффективного решения поставленной технической задачи одна из зеркальных стенок емкости расположена под угломк горизонту, равным углу максимального солнцестояния, а остальные - под углом /2 к горизонту. 2 96562013.10.30 Для эффективного решения поставленной технической задачи емкость для чистой воды в рабочем режиме имеет тепловой контакт с опресняемой водой. Совокупность указанных признаков позволяет решить техническую задачу за счет исключения потребления электрической энергии и увеличения сбора солнечной энергии для процессов нагревания, кипения и испарения опресняемой воды, а также обеспечения оптимального процесса конденсации пара. Сущность полезной модели поясняется фигурой, где 1 - емкость для опресняемой воды,2 - первый теплоизолирующий патрубок,3 - емкость,4 - емкость для чистой воды,5 - наружный патрубок,6 - второй теплоизолирующий патрубок,7 - труба,8 - отверстие. В автономном солнечном опреснителе воды герметичная зачерненная снаружи емкость для опресняемой воды 1 через первый теплоизолирующий патрубок 2 герметично соединена с отверстием 8 в днище емкости 3, а через второй теплоизолирующий патрубок 6 и трубу 7 - с емкостью для чистой воды 4. Емкость для чистой воды 4 закреплена к внешней поверхности одной из зеркальных стенок емкости 3 и соединена с наружным патрубком 5. Место соединения наружного патрубка 5 с емкостью для чистой воды 4 находится выше уровня расположения первого теплоизолирующего патрубка 2. В емкости 3 как минимум три стенки выполнены зеркальными и оптически связаны с емкостью для опресняемой воды 1. Верхняя и нижняя стенки емкости для опресняемой воды 1 и зеркальные стенки емкости 3 выполнены наклонными к горизонту. В конкретном исполнении емкость для опресняемой воды 1 выполнена из сплава Д 16 Т, гальванически покрытого светопоглощающей пленкой. Верхняя и нижняя стенки емкости для опресняемой воды 1 расположены под углом к горизонту, равным 90, где- угол максимального солнцестояния. Первый 2 и второй 6 теплоизолирующие патрубки выполнены из изопрофлекса - 135 А диаметром 50 мм. Зеркальные стенки емкости 3 выполнены из полированного сплава Д 16 Т и покрыты зеркальной пленкой, например алюминиевой, толщиной 1 мкм. Емкость для чистой воды 4, наружный патрубок 5, труба 7 и емкость 3 выполнены из сплава Д 16 Т. Работа автономного солнечного опреснителя воды осуществляется следующим образом. Емкость 3 располагают на поверхности водного объекта опресняемой воды, которая через отверстие 8 в днище и первый теплоизолирующий патрубок 2 поступает по закону сообщающихся сосудов в емкость для опресняемой воды 1. Под действием прямого солнечного излучения и отраженного от зеркальных стенок емкости 3 емкость для опресняемой воды 1 нагревается, и за счет теплопередачи осуществляется процесс нагревания содержащейся в ней опресняемой воды. Так как емкость для опресняемой воды 1 теплоизолирована от элементов устройства первым 2 и вторым 6 теплоизолирующими патрубками, то процесс нагревания осуществляется эффективно. При достижении температуры кипения опресняемой воды,находящейся внутри емкости для опресняемой воды 1, начинается процесс парообразования. Большая часть пара, выходящего из емкости для опресняемой воды 1, проходит по второму теплоизолирующему патрубку 6 и трубе 7, где конденсируется и затем накапливается в емкости для чистой воды 4. Несконденсированная часть пара и опресненная вода через наружный патрубок 5 поступают для нужд потребления (питья и обогрева). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3