Преодоление силы притяжения молекулами жидкостиЧтобы преодолеть силы притяжения, действующие со стороны молекул жидкости, и присоединиться к молекулам пара, молекула жидкости должна получить определенную кинетическую энергию. При данной температуре не все молекулы жидкости имеют достаточную для этого скорость (кинетическую энергию). С повышением температуры средняя энергия молекул возрастает, но всегда существуют молекулы, энергия которых больше или меньше этого среднего значения. При дальнейшем увеличении температуры все большее число молекул оказывается в состоянии вырваться из жидкости. Величина энергии, которую должна приобрести молекула, чтобы покинуть поверхность воды, составляет в среднем около 660 Вт-ч на кг испарившейся воды; поэтому энергия пара весьма значительна. Когда пар, достигая более прохладной поверхности покрытия, частично конденсируется на ней, он передает энергию молекулам покрытия. Таким образом, возникает дополнительный процесс теплопередачи от поглотителя к покрытию. Действие его настолько велико, что разность температур между поглотителем и покрытием падает до 10 К и ниже, тогда как эта разность для плоского коллектора, работающего в условиях сухого воздуха, составляет около 40 К. Это может в значительной степени усложнить демонтаж металлоконструкций. Чтобы учесть этот процесс, необходимо несколько видоизменить уравнения теплопередачи. Уточнив таким образом уравнение, мы предполагаем, что присутствие паров воды не препятствует энергообмену через излучение.Уравнения решаются совместно методом последовательных приближений с учетом температурной зависимости. Для иллюстрации возможностей солнечной опреснительной установки мы воспользуемся теми же характеристиками, которые мы применяли при описании плоского коллектора, считая при этом, что излучательная способность поглотителя и нагретой воды. Зависимость между входной мощностью солнечной радиации и количеством опресненной воды носит линейный характер и может быть достаточно точно аппроксимирована следующим уравнением. Для расчета дневной производительности опреснительной установки необходимо знать, как меняется в течение дня величина. Тогда мы можем рассчитать производительность установки в любое время суток. Например, в ясные дни в центральных районах Англии с 1 кв.м панели солнечной опреснительной установки можно получить 7,6 кг воды летом, а зимой почти ничего. В тропиках (23,5°) ежедневная производительность такой установки составляет 8,2 кг/кв.м и 3,3 кг/кв.м соответственно, или в среднем 5 кг/кв.м ежедневно на протяжении года. Если поместить 5 кг воды (занимаемый ею объем 5000 см3) в бак площадью 1 кв.м, или 10 тыс. скв.м, образуется слой глубиной 2 см, что как раз соответствует средней норме выпадения осадков в этом районе. Очевидно, что производительность такой солнечной опреснительной установки меняется в течение дня в соответствии с изменением интенсивности солнечной радиации Р. При очень мелком поддоне скорость получения питьевой воды в любой момент времени зависит только от величины Р. Этот случай мы уже рассмотрели. Но при глубоком поддоне температура воды устанавливается лишь через несколько дней, и в дальнейшем питьевую воду можно получать непрерывно на протяжении суток. Для этого необходимо, чтобы количество воды в таком резервуаре во много раз превышало дневную производительность установки, скажем, составляло бы 100 кг/кв.м при глубине около 10 см. Одним из недостатков подобного рода опреснительных установок является сезонное изменение их производительности. Предпринимались различные попытки преодолеть эту трудность. Например, была предложена установка, в которой вода испарялась с листа темного поглотителя, впитывавшего воду подобно фитилю. Положение такого поглотителя можно регулировать; его можно наклонить так, чтобы интенсивность падающего излучения была максимальна и, как следствие этого, обеспечивалась максимальная производительность установки на протяжении года. Другим хорошо известным типом опреснителя является плавающая пластмассовая установка, включаемая в снаряжение летчиков и моряков многих государств. Большинство разработок в этой области в последние несколько десятилетий связано с именем доктора Марии Телкес. |
||
