Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Солнечная система все еще встроена в яму в земле
Солнечная установка "Watercone"
Солнечная вода Still.svg

Солнечная еще перегоняется вода с растворенными в ней веществах с использованием тепла от Солнца для испарения воды , так что он может быть охлажден и собирал, в результате чего его очистки. Они используются в местах, где питьевая вода недоступна, поэтому чистую воду получают из грязной воды или растений, подвергая их воздействию солнечного света.

Существует много типов солнечных батарей, в том числе крупномасштабные концентрированные солнечные установки и конденсатоотводчики (более известные среди выживших как ловушки влаги ). В солнечных установках нечистая вода содержится вне коллектора, где она испаряется солнечным светом, проходящим через прозрачный пластик или стекло. Чистый водяной пар конденсируется на холодной внутренней поверхности и стекает вниз, где собирается и удаляется.

Дистилляция повторяет то, как природа вызывает дождь. Энергия солнца нагревает воду до состояния испарения. Когда вода испаряется, водяной пар поднимается вверх, снова конденсируясь в воду, когда она охлаждается, и затем ее можно собрать. Этот процесс оставляет после себя примеси, такие как соли и тяжелые металлы, и уничтожает микробиологические организмы. Конечный результат - чистая дистиллированная питьевая вода.

История [ править ]

Ловушки для конденсата использовались с тех пор, как доинкские народы населяли Анды .

Сегодня в аргентинской армии все еще преподают метод сбора воды во влагоуловителях для использования специальными подразделениями, которые, как ожидается, будут проводить расширенное патрулирование продолжительностью более недели в засушливых приграничных районах Анд.

Использует [ редактировать ]

Солнечные перегонные аппараты используются в тех случаях, когда дождевая вода, водопроводная вода или вода из колодца нецелесообразны, например, в удаленных домах или во время отключения электроэнергии. [1] В субтропических районах, подверженных ураганам, которые могут терять электроэнергию на несколько дней, солнечная дистилляция может стать альтернативным источником чистой воды.

Солнечный колодец

Методы [ править ]

Существует несколько методов улавливания конденсата:

Первый метод [ править ]

Этот метод впервые использовали народы Анд. В земле выкапывается яма, на дне которой ставится емкость для сбора конденсированной воды. Маленькие ветки помещают одним концом внутрь емкости, а другим концом вверх над краем ямы, образуя воронку для направления конденсированной воды в емкость. Затем над этой воронкой накрывают крышку, используя больше мелких веток, листьев, трав и т. Д. Готовую ловушку оставляют на ночь, а утром из емкости можно собрать влагу.

Этот метод основан на образовании росы или инея на емкости, воронке и крышке. Образующаяся роса собирается и стекает по внешней стороне воронки в емкость. Эта вода обычно испаряется с утренним солнцем и, таким образом, исчезает, но крышка задерживает испаряющуюся воду и повышает влажность внутри ловушки, уменьшая количество теряемой воды. Тень, создаваемая крышкой, также снижает температуру внутри ловушки, что еще больше снижает скорость потери воды на испарение.

Современный метод [ править ]

Сегодня, с появлением пластиковой пленки, влагоуловитель стал более эффективным.

Метод очень похож на описанный выше, но вместо веток и листьев используется цельный пластиковый лист. Более высокая эффективность ловушек этого типа обусловлена ​​водонепроницаемостью пластика, который не пропускает водяной пар (часть водяного пара выходит через листья и ветви первого метода). Эта эффективность требует определенного усердия со стороны пользователя, поскольку пластиковый лист должен быть прочно прикреплен к земле со всех сторон; это часто достигается с помощью камней, которые утяжеляют лист, и / или прикрывая края пластикового листа землей (например, выкопанной землей, чтобы проделать отверстие, в котором находится ловушка). Утяжелив центр пластикового листа камнем, образуется воронка, по которой конденсированная вода будет стекать в емкость.

Метод транспирации [ править ]

Воду можно получить, поместив прозрачные полиэтиленовые пакеты на лиственные ветви неядовитого дерева и плотно закрыв их открытым концом вокруг ветки. [2] Любые отверстия в пакете должны быть закрыты, чтобы предотвратить утечку водяного пара.

Во время фотосинтеза растения теряют воду в результате процесса, называемого транспирацией . Прозрачный пластиковый пакет, запечатанный вокруг ветки, позволяет фотосинтезу продолжаться, но улавливает испаряющуюся воду, в результате чего давление водяного пара повышается до точки, где он начинает конденсироваться на поверхности полиэтиленового пакета. Затем сила тяжести заставляет воду стекать в самую нижнюю часть мешка. Чтобы собрать воду, постучите по мешку и снова запечатайте его. Листья будут продолжать производить воду, поскольку корни вытягивают ее из земли и происходит фотосинтез.

Давление водяного пара в запечатанном пакете может возрасти настолько, что листья больше не будут просвечиваться, поэтому при использовании этого метода воду следует сливать каждые два часа и хранить. Тесты показывают, что если этого не сделать, листья перестают выделять воду.

Если на участке нет больших деревьев, в мешок можно положить пучки травы или небольшие кусты. Если это будет сделано, листву придется регулярно заменять, когда производство воды снижается, особенно если листву необходимо вырвать с корнем, чтобы поместить ее в мешок.

Эффективность максимальна, когда на сумку постоянно попадает максимум солнечного света. Открытые корни проверяют на содержание воды. Мягкие, мясистые корни дадут наибольшее количество жидкости при минимальных усилиях.

Эффективность конденсатоотводчика [ править ]

Сами по себе конденсатоотводчики не являются устойчивым источником воды; они являются источниками для расширения или дополнения существующих источников воды или водоснабжения, и на них не следует полагаться для обеспечения ежедневной потребности человека в воде, поскольку ловушка диаметром 40 см (16 дюймов) и глубиной 30 см (12 дюймов) будет только выход примерно от 100 до 150 мл (от 3,4 до 5,1 жидких унций США) в день.

Один из методов увеличения выхода воды - это помочиться в яму перед помещением емкости. Это увеличивает содержание влаги в земле, уменьшая количество водяного пара, которое впоследствии может поглотить земля.

Материалы [ править ]

Простой солнечный перегонный куб в виде бассейна может быть сконструирован из 2–4 камней, пластиковой пленки или прозрачного стекла , центральной опоры и емкости для конденсата. Во влажной земле создается кубическая яма размером около 30 см (12 дюймов) с каждой стороны. В центре этого отверстия помещается сборный контейнер. Затем над отверстием натягивается лист полиэтиленовой пленки. Кадры также можно сделать из бутылок с водой или пластиковых пакетов. [3]

Варианты [ править ]

Мешок для транспирации [ править ]

Альтернативный метод использования солнечной перегонки называется транспирационным мешком. [4] Сумка представляет собой простой пластиковый пакет, который складывается над стеблевым растением углом вниз, чтобы конденсат собирался. Оттуда человек может удалить воду, сняв пакет и сливая воду, или можно сделать крошечный надрез в углу, чтобы капать воду в чашку. Его преимущество перед солнечными батареями бассейнового типа, о которых упоминалось ранее, заключается в том, что для этого требуется только сумка, которую можно купить в продуктовом магазине. Он не должен быть полностью прозрачным. Недостатком транспирационного мешка является то, что растение требует прямого солнечного света или тепла для сбора конденсата.

В исследовании, проведенном в 2009 году [ необходима цитата ] , изменение угла пластика и увеличение внутренней температуры отверстия по сравнению с внешней температурой способствовали лучшему производству воды. Другие используемые методы включали использование рассола для поглощения воды и добавление красителей в рассол.для изменения количества солнечной радиации, поглощаемой системой. Во время эксперимента с измененным углом наклона разные углы, использованные разными исследователями, дали разные результаты, и любому из них было трудно получить однозначный ответ. На графике наблюдается колоколообразная кривая с максимальным выходом воды при регулировке угла 30 градусов. На каждой глубине рассола создается разное количество воды, и на графике отмечено, что около 25 миллиметров (1 дюйм) (2,5 см) является оптимальным с тенденцией к уменьшению, если используется больше. [5]

Фитиль еще [ править ]

На этом изображении показано, как работает солнечная батарея с фитилем.

Солнечный перегонный куб типа «фитиль» представляет собой коробку со стеклянной крышкой, сконструированную под углом, позволяющим проникать солнечному свету. [6]Залитая сверху соленая вода нагревается солнечным светом, испаряя воду. Он конденсируется на нижней стороне стекла и стекает на дно. Бассейн с рассолом в кубе прикреплен к фитилям, которые разделяют воду на банки для увеличения площади поверхности для нагрева. Дистиллированная вода поступает снизу, и, в зависимости от качества конструкции, большая часть соли была удалена из воды. Чем больше фитилей, тем больше тепла может быть передано морской воде и можно приготовить больше продуктов. Пластиковая сетка также может улавливать соленую воду до того, как она упадет в контейнер, и дает ей больше времени для нагрева и разделения на рассол и воду. Солнечные батареи фитильного типа по-прежнему являются паронепроницаемыми, так как пары не уходят в атмосферу. Чтобы лучше поглощать тепло, некоторые фитили затемняют, чтобы они впитывали больше тепла. Стекло's поглощение тепла незначительно по сравнению с пластиком при более высоких температурах. Проблема со стеклом, в зависимости от области применения, заключается в том, что оно не является гибким, если солнечный свет все еще не стандартной формы.[ необходима цитата ]

Практические соображения [ править ]

Яма все еще может быть неэффективной в качестве спасательного сооружения, требуя слишком больших строительных усилий для добычи воды. [7] В условиях пустыни потребности в воде могут превышать 3,8 литра (1 галлон США) в день для человека в состоянии покоя, в то время как производство может в среднем 240 миллилитров (8 американских жидких унций) в день. [7] [8] Даже с инструментами копание ямы требует энергии и заставляет человека терять воду из-за пота ; это означает, что даже несколько дней сбора воды могут быть не равны потерям воды при его строительстве. [8]

Морская вода еще [ править ]

В 1952 году вооруженные силы США разработали портативный солнечный аппарат для пилотов, выброшенных на берег в океане, который представляет собой надувной пластиковый шар диаметром 610 мм (24 дюйма), который плавает в океане, с гибкой трубкой, выходящей сбоку. Отдельный пластиковый пакет свисает с мест крепления на внешнем пакете. Морская вода наливается во внутренний мешок через отверстие в горловине шара. Пресная вода забирается пилотом по боковой трубе, ведущей на дно надувного шара. В журнальных статьях говорилось, что в хороший день можно произвести 2,4 литра (2,5 амер. Кварты) пресной воды. В пасмурный день было произведено 1,4 литра (1,5 кварты США). [9] Подобные дистилляторы морской воды включены в некоторые комплекты для выживания спасательных плотов , но с ручным обратным осмосом.опреснители в основном заменили их. [10]

Дистилляция мочи [ править ]

Использование конденсатоотводчика для перегонки мочи удаляет мочевину и соль, в результате чего получается питьевая вода. [11]

См. Также [ править ]

  • Концентрированный солнечный дистиллятор
  • Опреснение
  • Пресная вода
  • Мария Телкес
  • Солнечная плита
  • Солнечная дезинфекция воды
  • Производитель воды
  • Викиверситет: Солнечная морская вода

Ссылки [ править ]

  1. ^ Анджанеюлу, L .; Кумар, Э. Арун; Санканнавар, Рави; Рао, К. Кесава (13 июня 2012 г.). «Дефторирование питьевой воды и сбор дождевой воды с помощью солнечного аппарата». Промышленные и инженерные химические исследования . 51 (23): 8040–8048. DOI : 10.1021 / ie201692q .
  2. ^ О'Мигер, Берт; Рид, Деннис; Харви, Росс (2007). Способы выживания: справочник по выживанию в глубинке (PDF) (25-е изд.). Мэйлендс, Вашингтон: Полицейская академия Западной Австралии. п. 24. ISBN  978-0-646-36303-5. Проверено 7 февраля 2017 года .
  3. ^ [1]
  4. ^ Munilla, R. Solar Still Практическая Survivor Проверено 22 апреля 2013
  5. ^ Халифа, Абдул Джаббар Н .; Хамуд, Ахмад М. (ноябрь 2009 г.). «Соотношение производительности для солнечных батарей бассейнового типа». Опреснение . 249 (1): 24–28. DOI : 10.1016 / j.desal.2009.06.011 .
  6. ^ Manikandan, V .; Shanmugasundaram, K .; Shanmugan, S .; Janarthanan, B .; Чандрасекаран, Дж. (Апрель 2013 г.). «Фотогалерея фитилей типа: обзор». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 20 : 322–335. DOI : 10.1016 / j.rser.2012.11.046 .
  7. ^ Б Alloway, Дэвид (2000). Навыки выживания в пустыне . Техасский университет Press . С. 63–65. ISBN 978-0-292-79226-5. Дата обращения 9 мая 2013 .
  8. ^ a b ВВС США (1 апреля 2008 г.). Справочник по выживанию ВВС США . Skyhorse Publishing . п. 285. ISBN 978-1-60239-245-8. Дата обращения 9 мая 2013 .
  9. ^ "Морская вода Still" . Popular Mechanics , февраль 1952 г., стр. 113.
  10. ^ "Ручной опреснитель обратного осмоса - Уведомление о намерении предоставить единственный источник, USAF" . fbo.gov . 2012 . Проверено 3 июля 2012 года .
  11. ↑ Grantham, Donald F. (2 марта 2001 г.). Источник навыков выживания новичков в пустыне . Xlbris Corp. стр. 119. ISBN 0738836826.
  • Джексон РД; Ван Бавель CH (17 сентября 1965). «Солнечная дистилляция воды из почвы и растительного сырья: простая техника выживания в пустыне». Наука . 149 (3690): 1377–9. Bibcode : 1965Sci ... 149.1377J . DOI : 10.1126 / science.149.3690.1377 . PMID  5826532 .
  • Бадран А.А.; Аль-Халлак А.А.; Салман ИАЭ; Odat MZ (февраль 2005 г.). «Солнечная установка с плоским коллектором» (PDF) . Опреснение . 172 (3): 227–34. DOI : 10.1016 / j.desal.2004.06.203 .

Патенты [ править ]

  • US 3337418 , «Пневматический солнечный дистиллятор » 
  • US 4235679 , «Высокопроизводительный солнечный дистиллятор » 
  • US 4966655 , «Солнечный перегонный стол с пластмассовым покрытием» 

Внешние ссылки [ править ]

  • Изготовление солнечного аппарата
  • Солнечная дистилляция
  • Планы по солнечной дистилляции