Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: Р. Баранников. Солнечная печь. «Техника-молодежи» №9, 1950 г.
Необозримые просторы нашей страны получают массу солнечной энергии. О мощи лучевых потоков, устремляющихся только на территорию советского юга, лежащую до 50° северной широты, говорит внушительная цифра: каждый гектар этой части страны получает от солнца в течение 250—300 дней в году энергию, равную работе, которую совершают за такое же время 100 тяжелых дизельных тракторов.
Однако в технике солнечное тепло пока еще используется мало. Между тем существует целый ряд несложных солнечных машин, разработанных и испытанных энтузиастами своего дела — советскими гелиотехниками. Такие солнечные установки, несмотря на простоту устройства, могут принести нашему народному хозяйству огромную пользу. По приблизительным подсчетам, солнечные нагреватели в обиходе могут сэкономить за год 10 млн. т топлива, потребляемого в банях, кухнях, прачечных и т.п.
Известны солнечные тепловые установки двух типов: так называемые «горячие ящики» и параболические зеркальные машины. Достижения советских ученых, работающих над созданием промышленных установок и двигателей, которые потребляют бесплатную энергию солнца, уже освещались на страницах журнала (см. журнал «Техника — молодежи» № 9, 1947 г.; № 7, 1949 г.).
Работа «горячего ящика» основана на свойстве темной шероховатой поверхности нагреваться под действием лучей солнца. В «горячем ящике» черная поглощающая поверхность приемника, т.е. поверхность, покрытая черной матовой краской, заключена в раму, окружена изолирующими прослойками, а с внешней стороны покрыта стеклом. Получается своеобразная западня для лучей.
Солнечное тепло, собранное внутри такого «ящика», надежно оберегается от ветра, от рассеивания.
Одним из видов «горячего ящика» являются обычные парники и теплицы; в них используется, правда, не только тепловая, но и световая энергия, в которой нуждаются зеленые растения.
Если накрыть парниковой рамой резервуар с открытой поверхностью, то получится простейший солнечный водонагреватель. Более совершенен водонагреватель, состоящий из плоского резервуара высотой 5—10 см, окруженный изолирующим материалом (соломой, камышом, отходами хлопка). Стеклянная рама, прикрывающая «горячий ящик», должна плотно сочленяться с его стенками. В резервуар вода поступает через воронку и, нагретая, уходит через кран. Проверено, что в условиях северного лета средней полосы Союза установка с поверхностью 2 кв. м дает в погожий день 10—12 ведер воды, нагретой до 50 градусов. Более высокой температуры нагрева можно добиться, прикрыв «горячий ящик» не одним, а несколькими стеклами, с воздушной прослойкой между ними.
Не меньшее удобство, экономию времени и топлива может дать солнечная душевая установка с простейшим водонагревателем над кабинкой. В более сложных аппаратах устраивается трубчатый водонагреватель, приподнятый с северной стороны градусов на 30 и опирающийся на кабинку. Нагрев воды происходит в параллельных водопроводных трубах, концы которых сообщаются с двумя небольшими коллекторами. Один коллектор приподнят, из него циркулирующая нагретая вода поступает в бачок над кабинкой, который хорошо изолирован. Трубки водонагревателя окрашены черной, поглощающей свет краской. Чтобы усилить их нагревание, под них укладывается железный лист, также покрытый черной краской.
Такие установки могут быть успешно применены в колхозах, домах отдыха, пионерских лагерях.
В ряде случаев «горячим ящиком» целесообразно нагревать не воду, а, например, воздух. Речь идет о солнечных сушилках и даже... холодильниках.
Одним из способов сбережения продуктов является, как известно, сушка.
Сушить можно по-разному. Сушить прямо на солнце или в парниках (например, фрукты) не всегда приемлемо.
Под прямыми лучами солнца продукты могут потерять ряд ценных качеств или просто испортиться. Гораздо удобнее пользоваться солнечными сушилками, позволяющими устанавливать нужный режим сушки.
Солнечная сушилка устроена просто.
Это тот же «горячий ящик», но без резервуара с водой. Дно ящика окрашено в черный цвет. Оно воспринимает солнечное тепло и передает его потоку проходящего через ящик воздуха. Регулируя подачу воздуха и его температуру, можно установить определенный режим сушки. Сушатся продукты в отдельной камере. Самые разнообразные продукты — виноград и табак, зерно и шелковичный кокон — с успехом, значительно быстрее, чем в обычных условиях, можно сушить в солнечных установках. Например, чтобы получить в солнечной сушилке изюм, т.е. сушеный виноград, требуется всего 2—3 дня вместо 8—16 дней, нужных при сушке на воздухе.
Однако не все продукты можно предохранить от порчи таким путем. Масло, мясо, вина и многие другие продукты надо хранить при температуре ниже нуля. В этом случае напрасно, казалось бы, ждать от жаркого солнца помощи.
Однако советские гелиотехники заставили солнце создавать холод.
Оригинальная холодильная машина была изобретена в 1937 году советским гелиотехником Б.В. Петуховым в содружестве с Б.К. Бодашковым и Л.М. Розенфельдом. Одна такая опытная установка с успехом несколько сезонов работала в Туркменской ССР.
Солнечный холодильник рассчитан на непрерывное действие: в нем циркулируют два замкнутых потока — основной и вспомогательный. Охлаждение достигается тем, что после нагрева до 95—100° парообразный аммиак, выделившийся из водоаммиачного раствора, поступает под давлением 12 атмосфер в конденсатор, где становится жидким.
Затем он проходит через редукционный вентиль (дроссель), где давление снижается до 3 атмосфер. Попадая в охлаждающую батарею, аммиак быстро испаряется, жадно поглощая при этом тепло. Температура в таком холодильнике в знойный среднеазиатский полдень, когда даже в тени 42° жары, минус 3°. Вспомогательная цепь, по которой циркулирует вода, состоит из градирни и двух узлов — конденсатора и абсорбера. В абсорбере водоаммиачный раствор охлаждается, чтобы полностью растворились пары аммиака. В солнечный нагреватель который в холодильной установке особенно тщательно предохранен от потерь тепла, из абсорбера снова поступает раствор, насыщенный аммиаком.
В советских субтропиках, в Средней Азии холодильная установка может применяться не только для хранения продуктов, но также для создания прохлады в больницах, санаториях, кино и т.п.
В аппаратах другого типа лучи солнца собираются в мощный лучевой пучок, в фокусе которого и находится потребитель (паровой котел и т.п.). Собирание лучей производится набором зеркал или — в крупных промышленных установках — чашевидной отражающей поверхностью, «параболоидом». Параболические установки дают высокопотенциальное тепло, с температурой, значительно превышающей точку кипения воды.
С помощью параболического зеркала еще в 1890 году московский ученый, профессор В.К. Церасский плавил металлы, получая температуру в 3500°! В советское время особенно плодотворны изыскания советских ученых Б.П. Вейнберга, К.Г. Трофимова и В.Б. Вейнберга, создавших ряд конструкций опреснителей, теплиц, водонагревателей и даже солнечных паровых котлов и кухонь.
В несложной солнечной кухне, которую нетрудно изготовить плотничьим инструментом, вместо зеркальной чаши используется подвижная рама, на которой крепятся 4—5 рядов зеркал, по 5 в каждом ряду. Когда рама в целом установлена по солнцу, остается только направить «зайчики» каждого ряда зеркал в одно место на котле и закрепить зеркала в этом положении. Через 20—30 минут вода в 2—3-литровом котле закипает.
Советские инженеры сконструировали портативный, удобный для путешественника аппарат этого же типа. В походном положении это обычный чемодан. Крышки его покрыты изнутри двумя металлическими концентрирующими зеркалами, направляющими лучи солнца на тонкий цилиндрический котел, закрепленный в средней раме чемодана. Однако готовить пищу непосредственно в котле такой формы неудобно. Поэтому пар из котла отводится по гибкому шлангу, оканчивающемуся «паровой ложкой». Конец шланга с «паровой ложкой» опускается на дно кастрюли. Пар отдает тепло воде, которая закипает быстро — через 15—20 минут. Применение солнечной кухни в летние месяцы возможно даже на широте Ленинграда, не говоря уже о южных районах страны.
«Горячий ящик»
Теплица с таким устройством долго сохраняет и экономно расходует тепло. Тепло циркулирующего воздуха поглощается стенками теплопровода и окружающей землей. Ночью воздух циркулирует в обратную сторону, нагревается и поступает в камеру с растениями.
Справа: Сушилка. В воздухонагревателе лучи солнца нагревают зачерненный лист железа. Поступая в сушильную камеру, теплый воздух проходит сквозь сетчатые полки, на которых лежат овощи, фрукты и т.д.
«Солнечная кухня». Сектор, на котором установлены рама с зеркалами и водяной котел свободно передвигается на катках вокруг вертикальной оси. «Зайчик» каждого зеркала направляют в одно и то же место на котле, затем закрепляют зеркала (рис. слева) «Кухня в чемодане». Два цилиндрических зеркала на внутренней поверхности крышек направляют лучи солнца на тонкий цилиндрический котел, укрепленный в соcедней раме. Из него по шлангу пар поступает в «паровую ложку», затем на дно кастрюли. Необходимый угол между крышками регулируется жесткими растяжками а раздвигающаяся упорная рейка устанавливает угол подъема зеркал по отношению к солнцу (рис. справа).
Солнечный холодильник. На фото (внизу) его общий вид. Над нагревателем находятся зеркала, отражающие дополнительно лучи в верхнюю часть его рамы. На схеме (вверху) изображено движение аммиака в установке. Выделившийся из раствора парообразный аммиак (2) охлаждается в конденсаторе (4) и в жидком виде через левый дроссель (5) поступает в охлаждающую батарею (6). Здесь происходит испарение, аммиак интенсивно поглощает тепло, снижая температуру в хранилище до —3°. Затем аммиак и притекающая в абсорбер (7) из бачка (3) вода снова образуют раствор, который перекачивается насосом (9) через теплообменник (8) в нагреватель (1). Охлаждение конденсатора и абсорбера производится циркулирующей через градирню водой..
Назад в раздел
