Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Күн энергиясын пайдаланатын суды дистилляциялау және тазарту жүйесі
Water distillation and purification system using solar energy
Күн дистилляторы суды, оған еріген заттармен бірге, суды буландырып, салқындатып және жинау үшін күннің жылуын пайдаланып тазартады. Олар ауыз судың қолжетімсіз болған аймақтарда қолданылады, соның арқасында лас судан немесе өсімдіктерден күн сәулесіне ұшырату арқылы таза су алынады. Дистиллятор түрлеріне ірі масштабты шоғырланған күн дистилляторлары және конденсациялық тұзақтар жатады. Күн дистилляторында таза емес су коллектордың сыртында орналасады, онда ол мөлдір коллектор арқылы күн сәулесінің әсерінен буланады. Таза су буы салқын ішкі бетке конденсацияланып, резервуарға тамшылайды. Дистилляция табиғаттың жаңбыр жасауын қайталайды. Күн энергиясы суды булану температурасына дейін қыздырады. Су буланып, бу көтеріліп, салқындағанда қайтадан суға айналады. Бұл процесте тұздар және ауыр металдар сияқты қоспалар қалдырылады және микробиологиялық организмдер жойылады. Соңында таза (ішуге жарамды) су пайда болады.
A solar still distills water with substances dissolved in it by using the heat of the Sun to evaporate water so that it may be cooled and collected, thereby purifying it. They are used in areas where drinking water is unavailable, so that clean water is obtained from dirty water or from plants by exposing them to sunlight. Still types include large scale concentrated solar stills and condensation traps. In a solar still, impure water is contained outside the collector, where it is evaporated by sunlight shining through a transparent collector. The pure water vapour condenses on the cool inside surface and drips into a tank. Distillation replicates the way nature makes rain. The sun's energy heats water to the point of evaporation. As the water evaporates, its vapour rises, condensing into water again as it cools. This process leaves behind impurities, such as salts and heavy metals, and eliminates microbiological organisms. The end result is pure (potable) water.
Тарих
Конденсациялық тұзақтар Анды тауында инкаларға дейінгі халықтар тұрған кезден бері қолданылып келеді. 1952 жылы АҚШ әскері теңізде қалып қойған ұшқыштар үшін портативті күн дистилляторын жасады. Ол ішінде иілгіш түтікшесі бар, қаушақтау пластмасса шардан тұрды. Ішкі қап сыртқы қаптың бекіту нүктелерінен ілінеді. Теңіз суы шардың мойнындағы тесіктен ішкі қапқа құйылады. Таза су жақтан орналасқан түтікше арқылы алынады. Күн сайынғы өнім 0,5-тен 2 литрге дейін таза суды құрады. Осыған ұқсас дистилляторлар кейбір құтқару салдарының жинақтарына кіреді, бірақ оларды көбінесе қолмен жұмыс істейтін кері осмостық тұзсыздандырғыштар алмастырды. Бүгінде Аргентина армиясында ылғал тұзақтарына су жинау әдісі оқытылады, оны Анд тауларының құрғақ шекаралық аймақтарында бір аптадан астам уақыт бойы патрульдеуге дайындалған арнайы бөлімшелер қолданады.
Condensation traps have been in use since the pre Incan peoples inhabited the Andes. In 1952, the United States military developed a portable solar still for pilots stranded in the ocean. It featured an inflatable floating plastic ball, with a flexible tube in the side. An inner bag hangs from attachment points on the outer bag. Seawater is poured into the inner bag from an opening in the ball's neck. Fresh water is taken out using the side tube. Output ranged from to of fresh water per day. Similar stills are included in some life raft survival kits, though manual reverse osmosis desalinators have mostly replaced them. Today, a method for gathering water in moisture traps is taught within the Argentinian Army for use by specialist units expected to conduct extended patrols of more than a week's duration in the Andes' arid border areas.
Тынық тұрақ
Құдықтың түбіне жинағыш орналастырылады. Бұтақтар құдықтың ішіне тік бойымен қойылады. Бұтақтар құдықтың жиегінен асып, суды жинағышқа бағыттайтын қосқыш құралуы үшін жеткілікті ұзын болуы керек. Содан кейін осы қосқыштың үстіне тағы бұтақтар, жапырақтар, шөптер сияқты материалдардан қақпақ салынады. Су әр таңертең жиналады. Бұл әдіс ыдыстың, шұңқырдың және қақпақтың бетінде дұрылдау немесе қырау түзілуіне негізделген. Дұрылдау түзіліп, қосқыштың сыртына ағып, жинағышқа жетіп түседі. Әдетте, бұл су таңертеңгі күнде буланып кететін еді, бірақ қақпақ булануды тоқтатып, тұзақтың ішіндегі ылғалдылықты арттырады, осылайша судың жоғалуын азайтады. Қақпақтың көлеңкесі тұзақтың ішіндегі температураны төмендетіп, судың булану жылдамдығын одан әрі азайтады. Күн сәулесін сүзуге арналған құрылғыны екі-төрт тас, пластик пленка немесе мөлдір шыны, қосқыш жасау үшін орталық салмақ және конденсат жинауға арналған ыдыс қолданып жасауға болады. Жақсы материалдар тиімділікті арттырады. Бір пластик жамылғы бұтақтар мен жапырақтардың орнына қолданылуы мүмкін. Пластик су өткізбейтін болғандықтан, су буының сыртқа шығуына кедері келтіреді. Жамылғының барлық шеттері тастармен немесе топырақпен бекітіледі. Жамылғының ортасына салмақ қою арқылы қосқыш құрылады. Конденсат осы қосқыштан ағып, жинағышқа түседі. Бір зерттеуде қақпақты 30 градус бұрышпен орналастырғанда ең көп су жиналғаны анықталды. Судың ең оңтайлы тереңдігі шамамен .
A collector is placed at the bottom of a pit. Branches are placed vertically in the pit. The branches are long enough to extend over the edge of the pit and form a funnel to direct the water into the collector. A lid is then built over this funnel, using more branches, leaves, grasses, etc. Water is collected each morning. This method relies on the formation of dew or frost on the receptacle, funnel, and lid. Forming dew collects on and runs down the outside of the funnel and into the receptacle. This water would typically evaporate with the morning sun and thus vanish, but the lid traps the evaporating water and raises the humidity within the trap, reducing the amount of lost water. The shade produced by the lid also reduces the temperature within the trap, which further reduces the rate of water loss to evaporation. A solar still can be constructed with two–four stones, plastic film or transparent glass, a central weight to make the funnel and a container for the condensate. Better materials improve efficiency. A single sheet of plastic can replace the branches and leaves. Greater efficiency arises because the plastic is waterproof, preventing water vapour from escaping. The sheet is attached to the ground on all sides with stones or earth. Weighting the centre of the sheet forms the funnel. Condensate runs down it into the receptacle. One study of pit distillation found that angling the lid at 30 degrees angle captured the most water. The optimal water depth was about .
Терлеу
Фотосинтез кезінде өсімдіктер суды терлеу арқылы шығарады. Жапырақты ағаш бұтағын мөлдір пластикпен жауып, ағаштан шығатын су буын жинап, су алуға болады. Пластик фотосинтез процесінің жалғасуын қамтамасыз етеді. 2009 жылғы зерттеуде пластиктің бұрышын өзгерту және ішкі температураны сыртқы температурадан жоғары ұстау нәтижесінде судың көлемі артты. Егер су буының қысымын төмендетпесе, жапырақтар терлеуін тоқтатып, қысым тым жоғары көтерілуі мүмкін, сондықтан суды жиі алып отыру қажет. Балама ретінде, қаптың ішіне шөп немесе кішкентай бұталарды салуға болады. Жапырақтарды үнемі алмастыру керек, әсіресе олар түбімен жұлынып алынса. Қаптың тиімділігі ең жоғары деңгейде күн сәулесі көп түсетін кезде байқалады. Жұмсақ, шырышты тамырлар ең аз күш жұмсап, ең көп мөлшерде сұйықтық береді.
During photosynthesis plants release water through transpiration. Water can be obtained by enclosing a leafy tree branch in clear plastic, capturing water vapour released by the tree. The plastic allows photosynthesis to continue. In a 2009 study, variations to the angle of plastic and increasing the internal temperature versus the outside temperature improved output volumes. Unless relieved the vapour pressure around the branch can rise so high that the leaves can no longer transpire, requiring the water to be removed frequently. Alternatively, clumps of grass or small bushes can be placed inside the bag. The foliage must be replaced at regular intervals, particularly if the foliage is uprooted. Efficiency is greatest when the bag receives maximum sunshine. Soft, pulpy roots yield the greatest amount of liquid for the least amount of effort.
Құрбы
Булы талшықты күн дистилляторы – бұрышты шатыры бар, герметикалық жабылатын шыныдан жасалған қорап. Су жоғарынан құйылады. Күн сәулесімен қызып, буланады. Бу шынының астыңғы бетінде конденсацияланып, төменгі жағындағы құбырға ағып түседі. Талшықтар суды бөліктерге бөліп, булану бетін ұлғайтады. Талшықтардың саны көп болған сайын, суға жететін жылу да артады. Жылуды жақсы сіңіру үшін талшықтарды қара түске бояуға болады. Жоғары температурада шыны пластиктен аз жылу сіңіреді, бірақ шыны пластиктей икемді емес. Пластиктен жасалған тор суды ыдысқа түсуіне бұрын ұстап тұрып, оның қызуына көбірек уақыт береді.
The wick type solar still is a vapour tight glass topped box with an angled roof. Water is poured in from the top. It is heated by sunlight and evaporates. It condenses on the underside of the glass and runs into the connecting pipe at the bottom. Wicks separate the water into banks to increase surface area. The more wicks, the more heat reaches the water. To aid in absorbing more heat, wicks can be blackened. Glass absorbs less heat than plastic at higher temperatures, although glass is not as flexible. A plastic net can catch the water before it falls into the container and give it more time to heat.
Қосымшалар
Тұзды суды немесе басқа ластанған суды тазарту кезінде бояу қосу күн сәулесінің жұтылуын арттыруға мүмкіндік береді.
When distilling brine or other polluted water, adding a dye can increase the amount of solar radiation absorbed.
Артқа бұрылу
Кері дистилляциялау құрылғысы күнмен қыздырылған ауа мен құрылғы арасындағы температура айырмашылығын пайдаланып, атмосферадан су буын конденсациялайды. Мұндай құрылғылардың бірі сыртқы қуат көзісіз су өндіреді. Онда ауадағы жылуды бағыттап, қораптың жоғарғы бетіне күн сәулесі түспеуін қамтамасыз ететін инверттік конус орналасқан. Бұл бет – полимер мен күміспен қапталған шыны табақ. Ол күн сәулесін кері шағылыстырып, беттік жылуды азайтады. Кері шағылыспаған қалдық жылу белгілі бір (инфрақызыл) толқын ұзындығында қайта сәулеленеді, осылайша атмосфера арқылы ғарышқа шығады. Қораптың температурасы қоршаған ортадан 15 °C (27 °F) төмен болуы мүмкін. Бұл конденсация процесін күшейтеді, нәтижесінде ылғал төбеде жиналады. Төбе супергидрофобты материалмен жабылады, соның арқасында конденсат тамшыларға айналып жинағышқа түседі. Сынақ жүйесі күніне шамамен су өндірді, бұл 1.3 л/м² (0.28 гал/фут²) шамасына тең. Шөлді аймақтарда демалып отырған адамға тәулігіне қажетті су мөлшері асып кетуі мүмкін, ал дистилляциялау арқылы алынған су көлемі осы қажеттілікті қамтамасыз ету үшін бірнеше күн жинауды талап етеді. Субтропикалық дауылдар жиі болатын аймақтарда электр қуаты бірнеше күнге үзілуі мүмкін, сондықтан күннен дистилляциялау таза судың баламалы көзін ұсынады. Күн энергиясымен жұмыс істейтін тұзсыздандыру жүйелерін инфрақұрылымы немесе энергия желісі жоқ немесе нашар дамыған шалғай аймақтарда орнатуға болады. Күн энергиясы әлі де қолжетімді, экологиялық таза және басқа дәстүрлі дистилляциялау әдістерімен салыстырғанда тиімді саналады. Күн дистилляциялау құрылғысы, әсіресе арал тұрғындарына таза сумен қамтамасыз етуде өте тиімді. Бұл оларды таза суға қолжетімділігі шектеулі ауылдық жерлерде немесе дамып келе жатқан елдерде пайдалануға өте қолайлы етеді.
A reverse still uses the temperature difference between solar heated ambient air and the device to condense ambient water vapour. One such device produces water without external power. It features an inverted cone on top to deflect ambient heat in the air, and to keep sunlight off the upper surface of the box. This surface is a sheet of glass coated with multiple layers of a polymer and silver. It reflects sunlight to reduce surface heating. Residual heat that is not reflected is reemitted in a specific (infrared) wavelength so that it passes through the atmosphere into space. The box can be as much as 15 °C (27 °F) cooler than the ambient temperature. That stimulates condensation, which gathers on the ceiling. This ceiling is coated in a superhydrophobic material, so that the condensate forms into droplets and falls into a collector. A test system yielded of water per day, using a surface or approximately 1.3 L/m2 (0.28 gal/ft2) per day. In desert environments water needs can exceed per day for a person at rest, while still production may average only Several days of water collection may be required to equal the water lost during construction. In subtropical hurricane target areas that can lose power for days, solar distillation can provide an alternative source of clean water. Solar powered desalination systems can be installed in remote locations where there is little or no infrastructure or energy grid. Solar is still affordable, eco friendly, and considered an effective method amongst other conventional distillation techniques. Solar still is very effective, especially for supplying fresh water for islanders. This makes them ideal for use in rural areas or developing countries where access to clean water is limited.
Тірі қалу
Күн сәулесімен дистилляциялайтын құрылғылар теңізде қаңғып қалған ұшқыштар тарапынан қолданылған және тіршілік салдарының төтенше жағдай жиынтығына енгізілген.
Solar stills have been used by ocean stranded pilots and included in life raft emergency kits.
Қалдық суларды тазарту
Сонымен қатар, күн сүзу құрылғылары қалалық сарқынды суларды тазартуға, кәріз шlamын кептіруге, сондай-ақ зәйтүн майын өндіру қалдық суларын басқаруға қолданылған.
Solar stills have also been used for the treatment of municipal wastewater, the dewatering of sewage sludge as well as for olive mill wastewater management.