Солнечные опреснительные установки

минерализованной воды можно разделить на три группы
Опреснители бассейнового типа, в

которых солнеч­ная энергия используется непосредственно для испаре­ния воды в процессе дистилляции. В качестве дополни­тельного источника энергии’ может использоваться, на­пример, нагретая охлаждающая вода;

Установки с процессами увлажнения воздуха и конденсации паров и многократным использованием солнечной энергии в многоступенчатых или параллельно включенных расширителях-испарителях, при этом пере­нос водяных паров осуществляется вследствие конвекции воздуха;

Установки, в которых источником энергии служит солнечная радиация, но принцип работы их подобен обычным топливным опреснительным установкам, при­чем движение рабочей жидкости и водяных паров осу­ществляется с помощью насоса и вакуум-насоса.

страны испытывает острый дефицит пресной воды, и в то же

время там имеются значительные запасы соленых вод, непригодных для питья. Обессоливание минерали­зованных вод или опреснение морской воды успешно осу­ществляется с помощью солнечной энергии. Первая в ми­ре гелиоустановка для обессоливания загрязненных ми­нерализованных вод была построена в поселке Лас Салинас на севере Чили еще в 1872г. и в течение 36 лет снабжала пресной водой рудник, давая в день 20 м3 питьевой воды. Это была простая установка бассейново­го типа, занимавшая площадь 4600 м2

иллюстриру­ются схемой, приведенной на рис. Морская или мине­рализованная вода, заполняющая

мелкий бассейн с теплоизоляцией и гидроизоляцией, под действием по­глощаемой солнечной энергии испаряется, а образую­щиеся водяные пары конденсируются на наклонной стек­лянной крыше бассейна, и капли дистиллята стекают в приемный желоб, откуда этот дистиллят по трубкам через гидрозатвор отводится в емкость для его сбора

Солнечный опреснитель (дистиллятор) бассейнового типа:
1 — минерализованная вода; 2 —бассейн; 3 — теплоизоляция; 4 — гидроизоля­ция; 5 — стеклянная крыша; 6 —конденсат; 7—приемный желоб; 8 — трубка для дистиллята

сол­нечного опреснителя, имеющего двойную полусфериче­скую оболочку из прозрачной пластмассы. Внутри

обо­лочки движется минерализованная вода, подводимая по нижнему патрубку и отводимая по верхнему патрубку. Благодаря этому производится предварительный подо­грев воды за счет теплоты конденсации паров.

1 — морская вода; 2 — корпус бассейна; 3 — теплоизоляция; 4 — гидроизоляция; 5 — внутренняя прозрачная оболочка; 5 —конденсат; 7 — дистиллят; 8 — отвод дистиллята; 9 —наружная прозрачная оболочка; 10 —холодная вода 11 — нагретая вода

бы­ла сооружена в 1968 г. в поселке Бахарден в пустыне

Кара-Кум в Туркмении. Она имела площадь 600 м2, ле­том давала от 2,4 до 4 л пресной воды в день с 1 м2 пло­щади бассейна и обслуживала овцеводческую ферму.
Начиная с 60-х годов в различных странах был сооружен ряд крупных солнечных опреснительных установок бассейнового типа. В настоящее время в мире эксплуатируется не менее 25 мощных солнечных установок для опреснения морской воды с единичной площадью бассейна от 100 до 30000 м2 с суммарной площадью бо­лее 50 тыс. м2 и общей производительностью более 200 м3 пресной воды в день. Наиболее крупная солнечная опреснительная установка эксплуатируется с 1984 г. в Абу-Даби которая была разработана совместно США и Японией.

пресной воды в день, а фактически достигнутая среднегодо­вая производительность 80

м3 в день. К числу крупных солнечных опреснительных установок относятся четыре установки в Греции — на островах Патмос (площадь бассейна 8500 м2, производительность 40 м3 дистиллята в день), Кимолос и Сими (площадь 2600—2800м2), две установки в Кубер Педи в Австралии производительностью 14 м3 в день, установка в Пакистане (Гвадар) площадью 16 000 м2 и про­изводительностью 60 м3 пресной воды в день. Установки большой производительности построены также в Испании, Индии и других странах.
Для нагревания от 20 до 50 °С 1 кг или 1 л воды и ее испарения требуется около 2400 кДж теплоты или 670 кВт-ч на 1 м3 воды. В течение летнего солнечного дня на 1 м2 поступает около 20 МДж солнечной энергии, при КПД солнечного опреснителя 0,36 за день испаряет­ся слой воды толщиной 3 мм.

на рис. 39. Морская вода проходит последовательно через ряд конденсаторов,

встроенных в испарители, где нагревается, а затем многократно испаряется в камерах испарения. Пар конденсируется в трубках конденсаторов и в виде дистиллята стекает в емкости, откуда выводится потребителю. Неиспарившаяся вода в первой ступени переливается в качестве питательной во второй испаритель и т. п. Концентрация солей по ступеням возрастает, достигая максимальной в последнем корпусе. Давление в корпусах от ступени к ступени уменьшается, и температура кипения воды снижается, что способствует предупреждению выпадания солевых отложений. Установки мгновенного вскипания бывают с поверхностной и контактной конденсацией водяных паров. В первом случае вторичный пар конденсируется при охлаждении его через стенку встречным потоком холодной воды, во втором — при смешении с потоком охлажденного рециркулирующего дистиллята.

1 — паровые эжекторы; 2 — конденсатор эжекторов; 3 — теплообменник-кои-денсатор; 4 — подогреватель; 5 —адиабатный испаритель; 6 — насос.

УСТАНОВКАМ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному решению

является солнечная опреснительная установка, содержащая теплоизолирующий кожух с нижней теплоемкой панелью, над которой установлены ряд выпуклых промежуточных панелей со сборниками конденсата по периферии, подведенные к кожуху патрубки для подачи соленой воды и отвода опресненной воды и коллектор для отвода рассола. Подача соленой воды осуществляется через размещенные между панелями оросители для равномерного распределения воды, подключенные к патрубкам для подачи соленой воды.

В этой установке реализуется регенерация тепла, выделяющегося при конденсации паров воды на нижней поверхности каждой последующей панели, используемого для испарения соленой воды с верхней поверхности указанных панелей.

Однако эта известная опреснительная установка вследствие принятого способа подвода соленой воды к каждой панели через разветвленную систему оросителей неэффективна и ненадежна в работе в условиях обеспечения достаточно большой ее производительности.

с теплоемкой нижней панелью и рядом установленных над ней промежуточных

панелей со сборниками конденсата, указанные панели выполнены с отбортовкой в виде противней и снабжены установленными между смежными панелями дренирующими трубками, верхние обрезы которых расположены в горизонтальных плоскостях, лежащих выше поверхности соответствующих панелей и ниже краев отбортовок этих панелей. При этом патрубок подачи соленой воды подведен к поверхности верхней промежуточной панели, а дренирующие трубки нижней панели объединены в коллектор для слива рассола.

излучение, например, из теплопроводного стекла или из стекла из армированного

теплопроводными элементами, например, медными, а нижние концы патрубка подвода соленой воды и дренирующих трубок промежуточных панелей снабжены боковыми выходными отверстиями.

инфракрасное излучение наклонной панели 1, изготовленной, например, из стекла, нижней

зачерненной поглощающей солнечную радиацию теплоемкой панели 2, теплоизолирующего слоя 3, теплоизолирующего кожуха 4, ряда промежуточных наклонных панелей 5 (на чертеже изображены только две из них), прозрачных для солнечной радиации, изготовленных из теплопроводного стекла, или из стекла армированного теплопроводными (например, медными) элементами 6. Панели 2 и 5 выполнены с отбортовками 7 в виде противеней и снабжены вертикальными дренирующими трубками 8, установленными между смежными панелями. Установка содержит, размещенный над верхней панелью 5, разветвленный водопроводящий патрубок 9, сборники конденсата 10, установленные наклонно у нижнего края панелей 1 и 5, и расположенные под панелью 2 нагревательные элементы 11 (например, электронагревательные) Наклон сборников не показан.

Нижняя панель 2 своей отбортовкой 7 вплотную прилегает к кожуху 4 установки. Между отбортовками 7 промежуточных панелей 5 и кожухом 4 оставлен зазор для свободного прохода водяных паров.

5, поглощается нижней панелью 2 и нагревает ее. Нижняя панель

2 отдает тепло налитому на ее поверхности слою воды 19, что приводит к ее нагреву и испарению.Пары воды конденсируются на нижней поверхности вышележащей промежуточной панели 5 и отдают ей тепло, выделяющееся при конденсации воды. Кроме того, эта панель нагревается инфракрасным излучением от нижней панели 2 и теплопроводностью через паровую прослойку между панелями.Через эту промежуточную панель 5 тепло посредством теплопроводности, увеличенной с помощью армирующих стекло теплопроводных элементов 6, отдается налитому на ее поверхности слою соленой воды 19, что приводит к ее нагреву и испарению, а отвод тепла от нижней поверхности панели 5 улучшает условия конденсации паров воды.Сконденсировавшаяся на нижней поверхности промежуточной наклонной панели 5 опресненная вода стекает в сборник 10 конденсата, откуда поступает через объединяющую сборники 10 магистраль посредством насоса в накопительную емкость (не показаны на чертеже) и далее отводится к потребителю.