SE423920B

SE423920B - A device for extracting water from air

Info

Publication number: SE423920B
Application number: SE7902530A
Authority: SE
Inventors: Bengt Ake Kinberg
Original assignee: Bengt Ake Kinberg
Priority date: 1979-03-21
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1982-06-14
Also published as: SE7902530L

Abstract

A method for extracting water from air by means of having the air force the stream by natural draught through a condenser 10. The device for implementing this method contains a condenser 10 which is put in a place with a lower temperature than the air, e.g., in water or in the ground, an inlet pipe 12 which is connected to the condenser 10 and a stack-like exhaust pipe 15 which is connected to the condenser 10 on a lower level than the inlet pipe 12 and which has a section that is designed to be exposed to sun radiation, the length of which is significantly longer than the length of the inlet pipe 12 in air. <IMAGE>

Description

510 15 20 25 30 35 79052530-0 2 Genom att kondensorn har lägre temperatur än den luft, som insuges genom upptagningsorganet,utfälles vatten däri. Detta vatten kan avledas genom självtryck men i vissa fall kan det erfordras en pumpanläggning för att avlägsna det ur kondensorn. ' Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritning, som schematiskt åskådliggör uppfinningsidën. Because the condenser has a lower temperature than the air which is sucked in through the receiving means, water precipitates therein. This water can be diverted by self-pressure, but in some cases a pumping system may be required to remove it from the condenser. The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which schematically illustrates the idea of the invention.

På ritningen visas en kondensor 10, som kan vara av känt utförande och därför icke närmare åskådliggöres.The drawing shows a condenser 10, which may be of known design and therefore not illustrated in more detail.

Vid val av kondensor bör man givetvis tillse att den arbetar så effektivt som möjligt, företrädesvis med droppkondensation. Kondensorn 10 är i det visade ut- förandet nedsänkt i vatten ll för att befinna sig i ett medium med lägre temperatur än luften ovanför vattnet. Ett upptagningsorgan 12 i form av ett rör har en inloppsände något ovanför vattenytan och ut- loppsöppningen 14 ansluten till kondensorn 10. Röret 12 är anordnat vid kondensorns ena ände och vid dess motsatta ände i närheten av kondensorns nedre begräns- ningsyta är ett skorstensliknande rör 15 anslutet med sin ände 17. Detta skorstensliknande rör är tillverkat av metall och har en från vattenytan uppskjutande del, vars längd betydligt överstiger inloppsrörets 12 mot- svarande del. Denna del av det skorstensliknande röret 15 är avsett för solbestrålning, så att i röret 15 befintlig luft bringas att strömma ut genom rörets 15 övre ände 16. För att förbättra verkan av solbestrål- ningen, som antydes medelst pilar 20 i figuren, kan röret 15 utöver åtminstone en del av sin längd ha en hylsa 18, vilken sträcker sig koaxiellt med röret och har större tvärsektionsdimensioner än detta, så att ett ringformigt utrymme uppstår mellan hylsan och röret 15. Hylsans l8 ändar 19 är tätade mot rörväggen så att det ringformiga utrymmet tillslutes mot det fria.When choosing a condenser, you should of course make sure that it works as efficiently as possible, preferably with drip condensation. In the embodiment shown, the condenser 10 is immersed in water II to be in a medium with a lower temperature than the air above the water. A receiving means 12 in the form of a pipe has an inlet end slightly above the water surface and the outlet opening 14 connected to the condenser 10. The pipe 12 is arranged at one end of the condenser and at its opposite end near the lower limiting surface of the condenser is a chimney-like pipe 15 connected with its end 17. This chimney-like pipe is made of metal and has a part projecting from the water surface, the length of which significantly exceeds the corresponding part of the inlet pipe 12. This part of the chimney-like tube 15 is intended for solar radiation, so that air present in the tube 15 is caused to flow out through the upper end 16 of the tube 15. To improve the effect of the solar radiation, which is indicated by arrows 20 in the figure, the tube 15 in addition to at least a part of its length have a sleeve 18, which extends coaxially with the tube and has larger cross-sectional dimensions than this, so that an annular space arises between the sleeve and the tube 15. The ends 19 of the sleeve 18 are sealed against the tube wall so that the annular space connected to the outdoors.

Hylsans 18 genomskinliga material är företrädesvis sådant, att det avsevärt hämmar strålning med lång 10 15 20 25 30 35 7902530-0 3 våglängd. Lämpligen har därvid rörets ytteryta i om- rådet av hylsan l8 också en mörk eller svart beläggning för absorbering av strålning med kort våglängd.The transparent material of the sleeve 18 is preferably such that it significantly inhibits long wavelength radiation. Suitably, the outer surface of the tube in the region of the sleeve 18 also has a dark or black coating for absorbing radiation of short wavelength.

Denbeskrivna anordningen arbetar på följande sätt.The device described operates in the following manner.

Vid solbestrålning av det skortensliknande röret 15 bringas den däri befintliga luften att strömma uppåt, varvid ett undertryck uppstår i kondensorn 10, var- igenom luft inströmmar däri via inloppsröret 12. På grund av kondensorns 10 lägre temperatur utfälles luftens fuktinnehåll i kondensorn 10 innan luften utströmmar i röret 15. Sålunda erhållen kondens eller vatten ansamlas i kondensorns nedre del och kan uttagas därifrån an- tingen genom självtryck om möjlighet därtill finnes eller genom pumpning.Upon solar irradiation of the shorts-like tube 15, the air contained therein is caused to flow upwards, whereby a negative pressure arises in the condenser 10, through which air flows into it via the inlet tube 12. Due to the lower temperature of the condenser 10, the moisture content of the air precipitates in the condenser 10 before the air flows out. in the pipe 15. Condensation or water thus obtained accumulates in the lower part of the condenser and can be removed from there either by self-pressure if possible or by pumping.

Den på ritningen visade anläggningen är placerad i vatten ll men det skall understrykas att den likaväl kan anbringas i marken.The plant shown in the drawing is placed in water ll, but it must be emphasized that it can just as well be applied to the ground.

Den bakomliggande teorin skall nu kortfattat beröras.The underlying theory will now be briefly touched on.

Tillstândsförändringen, som innebär att kondens ut- bildas, medför ändring av såväl luftens vattenhalt som luftens entalpi. Om det antages att varm fuktig luft nedföres i en kall behållare gäller följande där n är lika med behâllarens verkningsgrad, tl är lika med lufttemperaturen före behållaren, tz är lika med lufttemperaturen efter behållaren, t3 är lika med behållarens medeltemperatur.The change in condition, which means that condensation is formed, entails a change in both the water content of the air and the enthalpy of the air. If it is assumed that hot moist air is immersed in a cold container, the following applies where n is equal to the efficiency of the container, t1 is equal to the air temperature before the container, tz is equal to the air temperature after the container, t3 is equal to the average temperature of the container.

Det antages att tl är lika med 3s°c och m .är lika med 90 % samt att ts är lika med 2o°c (varmt fiodvacten) och n är lika med 80 %.It is assumed that tl is equal to 3s ° c and m. Is equal to 90% and that ts is equal to 2o ° c (hot fiodvacten) and n is equal to 80%.

Därvid erhålles tillståndet hos luften efter passage av behållaren som tz = -o,s (35 - zo) + 35 = z3°c. 10 15 20 25 30 35 7902-530-0 Mättnadspunkten är nådd, dvs u = l00%. Vattenmängden vid t = 3s°c och e = 90% är o,o32s kg vatten/kg torr luft., vettenmängaen vid t = 23°c een t = looæ-.är 0,017? kg vatten/kg torr luft. utfälla vettenmängd är Sålunda 010151 kg vatten/kg torr luft. Ändringen i entalpi blir vid de ovan angivna tillstånden 16,2 - 28,4 = -12,2 kcal/kg torr luft, dvs denna värme- mängd skall bortföras i behållaren. Eftersom luften i tillståndet 2 har större volymvikt än luften i till- ståndet l är det skorstensliknande röret 15 anslutet till behållaren nära dennas botten.In this case, the state of the air is obtained after passage of the container as tz = -o, s (35 - zo) + 35 = z3 ° c. 10 15 20 25 30 35 7902-530-0 The saturation point has been reached, ie u = 100%. The amount of water at t = 3s ° c and e = 90% is 0.32s kg of water / kg of dry air. kg water / kg dry air. precipitation amount of wheat is thus 010151 kg water / kg dry air. The change in enthalpy will be 16.2 - 28.4 = -12.2 kcal / kg dry air in the above conditions, ie this amount of heat must be removed in the container. Since the air in state 2 has a larger bulk density than the air in state 1, the chimney-like pipe 15 is connected to the container near its bottom.

.Den kraft, som driver anläggningen,erhålles, såsom förut angivits, p g a att solen upphettar luften i det skorstensliknande röret 15. Om det antages att luften l röret upphettee till so°c erhålles ett undertryek A9 i rörets nedre ände som kan beräknas till l 1 2 L - 353 (äöš - ïïš) = 0,0532 ~ L kg/m , där L är rörets längd.The force which drives the plant is obtained, as previously stated, because the sun heats the air in the chimney-like pipe 15. If it is assumed that the air in the pipe heats to so ° c, a negative pressure A9 is obtained in the lower end of the pipe which can be calculated to 1 2 L - 353 (äöš - ïïš) = 0.0532 ~ L kg / m, where L is the length of the tube.

Sättes rörlängden till 4 m erhålles Ap = O,2l28 kg/m2.If the pipe length is set to 4 m, Ap = 0.228 kg / m2 is obtained.

Antages strömningsförlusterna vara 20 % erhålles ström- ningshastigheten v i röret enligt följande 1 2 353 -~ïí- ~ V 2 ~ 9,81 = 0,8 - 0,2l28 vilket ger v = 1,75 m/s.Assuming the flow losses to be 20%, the flow velocity v in the pipe is obtained as follows 1 2 353 - ~ ïí- ~ V 2 ~ 9.81 = 0.8 - 0.2l28 which gives v = 1.75 m / s.

Antages rördiametern vara 0,5 m erhålles följande luft- volym per tidsenhet n.O,52 e 4 Q = - 1,75 = 0,34 M3/S eller uttryckt i kg luft/s 7902530-0 1 = 353 . -l- . 0,34 = o,37'1 323 vilket i sin tur motsvarar X = 0,0l5l . 0,37 = 0,0056 kg vatten/s och W 12,2 . 0,37 = 4,51 kcal/s i bortförd värmemängd.Assuming the pipe diameter is 0.5 m, the following air volume per unit time is obtained n.0, 52 e 4 Q = - 1.75 = 0.34 M3 / S or expressed in kg air / s 7902530-0 1 = 353. -l-. 0.34 = 0.37'1 323 which in turn corresponds to X = 0.0l5l. 0.37 = 0.0056 kg water / s and W 12.2. 0.37 = 4.51 kcal / s in removed heat.

Kapaciteten beror givetvis på den temperatur luf- ten i utströmningsröret erhåller. Nedan visas en samman- ställning av hur utfälld vattenmängd varierar med denna temperatur.The capacity of course depends on the temperature the air in the outflow pipe receives. Below is a summary of how the amount of water precipitated varies with this temperature.

Temperatgr . i röret C sp v 1 X kg/s 100 0,799 3,64 0,67 0,010 150 1,246 4,84 0,79 0,012 200 1,599 5,80 0,84 0,013 75 0,527 2,85 0,56 0,0085Temperatgr. in the tube C sp v 1 X kg / s 100 0.799 3.64 0.67 0.010 150 150 1.246 4.84 0.79 0.012 200 1.599 5.80 0.84 0.013 75 0.527 2.85 0.56 0.0085

Claims

7902530-o 10 15 20 25 'gan (15), PATENTKRAV

1. l. Device for extracting water from air without energy supply with a collecting means (l2L) placed in the air with a condenser (10) with an outlet and a chimney-like device characterized in that the condenser (10) is placed in a medium (11) with a lower temperature than the air surrounding the collecting means, for example buried in the ground or immersed in water, that the collecting means (12) is connected to the upper part of the condenser (10), that the chimney-like means (15) is of metal and has a portion intended for solar radiation, the length of which in the air significantly exceeds the receiving means (12), and is connected to the lower part of the condenser (10).

Device according to claim 1, characterized in that the chimney-like member (15) has at least over a part of its portion intended for solar radiation a coaxial sleeve (18) therewith, which at its ends (19) is sealed against the chimney-like the outer surface of the member (15) and with it delimits a closed annular space intended for heating by solar radiation.

Device according to Claim 2, characterized in that the sleeve (18) is made of transparent material which is difficult to transmit to long-wavelength radiation and in that the outer surface of the chimney-like member (15) is dark in that of the sleeve. (18) delimited the area to absorb radiation of short wavelength.