СЛЪНЧЕВА ДЕСТИНАЦИЯ, ХЛАДИЛНИ И ВОДОСВИЯТНИ ИНСТАЛАЦИИ
Слънчеви омекотители за вода. Населението на редица региони в южната част на страната изпитва остър недостиг на прясна вода, като в същото време има значителни запаси от солена вода, негодна за пиене. Обезсоляването на минерализираните води или обезсоляването на морската вода се извършва успешно с помощта на слънчева енергия. Първата в света слънчева инсталация за обезсоляване на замърсена минерализирана вода е построена в село Лас Салинас в Северно Чили през 1872 г. и в продължение на 36 години захранва мината с прясна вода, давайки 20 m3 питейна вода на ден. Това беше проста инсталация тип басейн, покриваща площ от 4600 m2.
Устройството и принципът на работа на слънчева инсталация за обезсоляване тип басейн са ясно илюстрирани от диаграмата, показана на фиг. 63. Морска или минерализирана вода, която пълни плитък басейн с топлоизолация и хидроизолация, се изпарява под въздействието на погълната слънчева енергия и получените водни пари кондензират върху наклонения стъклен покрив на басейна и капки дестилат се стичат надолу
Vis. 63. Слънчев водогенератор (дестилатор) тип басейн:
/ - минерализирана вода; 2 - басейн; 3 - топлоизолация; 4— хидроизолация; 5 — стъклен покрив; 6 - кондензат; 7—приемащ улей; 8 - тръба
В приемния улей, откъдето този дестилат се изхвърля през тръби през воден затвор в контейнер за събирането му. На фиг. 64 показва леко модифициран дизайн на слънчев обезсолител с двойна полусферична обвивка, изработена от прозрачна пластмаса. Минерализираната вода се движи вътре в корпуса, подава се през долната разклонителна тръба и се изпуска през горната разклонителна тръба. Поради това водата се загрява предварително поради топлината на кондензацията на парите.
Първата в СССР пилотно производство слънчева инсталация за обезсоляванеминерализирани води е построена през 1968 г. в село Бахарден в пустинята Кара-Кум в Туркменистан. Имаше площ от 600 m2, през лятото осигуряваше от 2,4 до 4 литра прясна вода на ден от 1 m2 площ на басейна и обслужваше овцеферма.
От 60-те години на миналия век в различни страни са построени редица големи слънчеви инсталации за обезсоляване от басейн тип. В момента в света има най-малко 25 мощни слънчеви инсталации за обезсоляване на морска вода с единична площ на басейна от 100 до 30 000 m2 с обща площ над 50 хиляди m2 и общ капацитет над 200 m3 прясна вода на ден. Най-голямата слънчева инсталация за обезсоляване работи от 1984 г. в Абу Даби (Обединени арабски емирства).
Ориз. 64. Пластмасов дестилатор с нагрята вода:
1 - морска вода; 2 - тяло на басейна; 3 - топлоизолация; 4 - хидроизолация; 5 - вътрешна прозрачна обвивка; 6 - кондензат; 7 - дестилат; 8 - изтегляне на дестилат; 9 - външна прозрачна обвивка; 10 - студена вода - загрята вода
Rata), който е разработен съвместно от Съединените щати и Япония. Това е нов тип инсталация, като изчисленият капацитет е 120 m3 прясна вода на ден, докато реално постигнатият среден годишен капацитет е 80 m3 на ден. Големите слънчеви инсталации за обезсоляване включват четири централи в Гърция - на островите Патмос (площ на басейна 8500 m2, капацитет 40 m3 дестилат на ден), Кимолос и Сими (площ 2600-2800 m2), две инсталации в Кубър Педи в Австралия с капацитет 14 m3 на ден, инсталация в Пакистан (Гвадар) с площ 16 000 m2 и капацитет от 60 m3 прясна вода.ноа вода на ден. Инсталации с голям капацитет са построени и в Испания, Индия и други страни.
Съществуващи видове слънчеви инсталацииза обезсоляване на морска вода и обезсоляване на минерализирана вода могат да бъдат разделени на три групи:
1) обезсолители тип басейн, в които слънчевата енергия се използва директно за изпаряване на водата по време на процеса на дестилация. Като допълнителен източник на енергия може да се използва например нагрята охлаждаща вода;
2) инсталации с процеси на овлажняване на въздуха и кондензация на пара и многократно използване на слънчева енергия в многостепенни или паралелно свързани изпарителни разширители, докато преносът на водна пара се дължи на въздушна конвекция;
3) инсталации, в които слънчевата радиация служи като източник на енергия, но принципът им на работа е подобен на конвенционалните инсталации за обезсоляване на гориво, а движението на работната течност и водните пари се извършва с помощта на помпа и вакуумна помпа.
За загряването на 1 kg или 1 литър вода от 20 до 50 °C и изпаряването й са необходими около 2400 kJ топлина или 670 kWh на 1 m3 вода. По време на слънчев летен ден се доставя около 20 MJ слънчева енергия на 1 m2, при слънчева обезсоляваща ефективност 0,36, слой вода с дебелина 3 mm се изпарява на ден.
Поради по-ефективното използване на топлина (по-специално за предварително загряване на обезсолена вода поради топлината на кондензация на водна пара) в многостепенни инсталации за обезсоляване на сода, нейната консумация е много по-ниска от теоретичната (670 kWh на 1 m3) и е само 50–60 kWh/m3, а в системи, използващи обратна осмоза и електродиализа, дори по-малко - 5–15 kWh/m3. При последните типове инсталации разходът на енергия е пропорционален на солеността на водата, а при дестилацията на замърсена слабоминерализирана вода разходът на енергия е 1 kWh/m3.
За широкомащабна слънчева енергияинсталации за обезсоляване с дневен капацитет от 100-200 m3 вода на ден, многостепенните инсталации имат предимство, тъй като консумират по-малко енергия за изпомпване и оборудването е по-малко податливо на корозия. Вече споменатият голям завод за обезсоляване в Абу Даби използва вакуумни тръбни стъклени колектори с площ от 1862 m2. В тях водата се нагрява до 80 ° C и повече и се подава в топлинен акумулатор, което осигурява непрекъснат процес на дестилация. Температурата на водата, постъпваща в изпарителите е 75-80°C. Необходимият разход на топлина е 45 kWh за 1 m3 дестилат, а консумацията на електроенергия е 7 kWh/m3. Използването на слънчеви панели значително ще намали цената на произведената вода.
Слънчеви хладилни и водоподемни инсталации. Принципът на работа на хладилните агрегати е описан в гл. 3.
Студът може да се получи в партидни слънчеви абсорбционни хладилни агрегати. Инсталациите от този тип се характеризират с комбинацията от два елемента на системата в един апарат. Така генераторът и абсорберът са комбинирани с колектор на слънчева енергия, а изпарителят е комбиниран с кондензатор, но те изпълняват тези функции по различно време на деня. През деня колекторът на слънчева енергия служи като генератор, а през нощта като абсорбатор. Под действието на погълната слънчева енергия през деня, амонячните пари се отделят от силен разтвор на амоняк във вода в колектора, който след това се превръща в течност в кондензатора. Течният амоняк се съхранява в специален контейнер с водна риза. През нощта колекторът се охлажда при отворен капак и налягането в системата пада. Амонякът в резервоара се изпарява, отнемайки топлина от водата в корпуса на кондензатора-изпарител, а парата навлиза в абсорбера.колектор, където се абсорбира от слаб разтвор, образувайки силен водно-амонячен разтвор. В този случай водата в корпуса се охлажда до температура от -5 ° C и се превръща в лед. Цикълът се повтаря на следващия ден.
Принципът на работа на друг партиден хладилен агрегат, който осигурява температура от 4 ° C в камерата за съхранение на ваксината, се основава на процеси на адсорбция-десорбция в системата зеолит-вода (фиг. 65). През деня в слънчев колектор (SSC), съдържащ водонаситен зеолит, в резултат на повишаване на температурата налягането в SSC става по-високо от налягането на парите, съответстващо на температурата в кондензатора. Част от водата от зеолита се десорбира и парите се кондензират в кондензатора. Под действието на гравитацията водата се влива в изпарителя, поставен в топлоизолирана кутия с капак.
През нощта температурата в CSE постепенно намалява и налягането в него става по-ниско от налягането на парите при температурата в изпарителя Te. В същото време водата в него се изпарява и получената водна пара навлиза в CSE и там се адсорбира от зеолита. Процесът протича с абсорбиране на топлина, като в този случай се получава охлаждащ ефект в изпарителя и дори може да се образува лед. Вентилът осигурява превключване на циркулационни вериги ден и нощ. Охладените лекарства се поставят в кутия.
Ориз. 65. Хладилно съхранение на слънчева ваксина:
1 - слънчев колектор; 2 - кондензатор; 3 - изпарител; 4 - топлоизолирана камера; 5 - капак; 6 - ампули с ваксината; 7 - клапан
В слънчевите водоподемни инсталации за задвижване на помпата се използват слънчеви батерии или топлинни двигатели, работещи на термодинамичен цикъл с работен флуид с ниска точка на кипене. Задвижващата мощност зависи от производителността^ и напора на помпата, определен от дълбочинатакладенците обикновено са достатъчни