Простая солнечная водокачка.
Как сделать солнечный водяной насос. Воду поднимает солнце. Проект.
Константин Тимошенко
http://delaysam.ru/sadtech/sadtech34.html
В свое время на сайте был опубликован проект солнечной водокачки. Проект достаточно сложный и плохореализуемый из-за трудности выбора рабочего тела. Так же была опубликована статья о системе автоматического проветривания теплиц . Система весьма остроумная и чрезвычайно простая и дешевая, проверенная и легко воспроизводимая.
Естественно, возникла идея создать солнечную «качалку» с помощью которой можно было бы не только форточку в теплице открывать, но и выполнять какую то другую работу. Например - качать воду из скважины или колодца. Или крутить небольшой электрогенератор малой мощности…
Кинематическая схема такой солнечной водокачки чрезвычайно проста. Это коромысло на опоре, на разных концах которого расположены резервуары. Резервуары частично заполнены водой (или другой жидкостью, например, легкокипящей) и соединены между собой трубкой.
Как известно, при нагревании газ увеличивает свой объем на 1/273 своего объема на каждый градус нагрева. И если один резервуар начать нагревать, то газ (воздух или пар) начнет расширяться и выдавливать жидкость в другой резервуар, который не нагревается, а охлаждается. Если разница температур будет составлять градусов 20-30 (что совершенно реально даже при солнечном нагреве), то объем газа будет увеличиваться на 20-30/273, т.е. на 10% . Этого вполне достаточно, что бы заставить коромысло «опрокинуться» в противоположное положение. После чего начинает нагреваться уже другой резервуар, а первый - охлаждается.
Для того, что бы система не остановилась в некоем равновесном положении, надо придать ей триггерный эффект. Т.е. коромысло должно иметь только два устойчивых положения. Поэтому применим простейший способ достижения этого эффекта - установим небольшие магнитные защелки на каждом плече коромысла. Тогда коромысло не опрокинется до тех пор, пока сила тяжести не станет сильнее силы магнитного притяжения. После этого плечо отрывается от магнита и резко устремится вниз.
Если к такому коромыслу прикрепить рычаг простого поршневого водяного насоса, то он запросто будет качать (поднимать) воду. Производительность такой водокачки может достигать несколько десятков литров воды в сутки. А при соответствующих размерах резервуаров - и нескольких сотен…
Как может быть устроена такая солнечная водокачка. Ведь сложность тут в том, что зона нагрева резервуаров расположена внизу, а зона охлаждения - вверху. Для этого достаточно установить защитные экраны на стойках, затеняющие поднятые резервуары. В тоже время резервуары находящиеся внизу освещены солнцем.
Для ускорения нагрева воздуха в резервуаре можно устроить за ним простейший концентрирующий отражатель в виде параболического зеркала. Его можно сделать из фанеры и оклеить бытовой фольгой. Температура в фокусе такого зеркала может достигать 200-300 градусов, и воздух в резервуаре (его следует покрасить черной матовой краской) будет нагреваться весьма быстро. Следовательно, можно будет увеличить и частоту колебаний коромысла и усилить «магнитный» порог опрокидывания, и усилие самого коромысла. Поскольку тут работает не сила пара, а сила тяжести, то чем больше жидкости перетечет из одного резервуара в другой, тем тяжелее будет рычаг и тем больше воды за один «качок» можно будет поднять.
Поскольку рабочим телом у нас является все же воздух, а не жидкость (жидкость – всего лишь поршень), то возможно имеет смысл теплоизолировать воздух от жидкости внутри резервуара. Тогда воздух при нагреве не будет охлаждаться при контакте с жидкостью. Сделать это несложно. Надо взять пенополистирол и раскрошить его на возможно мелкие крошки и шарики. Шарики эти ввести в резервуары. Эти шарики создадут весьма эффективный термобарьер между воздухом и жидкостью в резервуаре.
Разумеется, это пока только идея, проект. Но проект легкореализуемый. Потребуется всего то пара ПЭТ-бутылок да метр трубки – кембрика. И все уже должно заработать.
Если сделать резервуары металлическими и соединить их металлической же трубкой, то можно будет использовать не только солнечную, но и любую другую тепловую энергию. Например, развести под резервуарами пару небольших костров (или поставить мангалы). Тогда даже сжигание мусора можно будет обратить на пользу.
Константин Тимошенко
