Експериментальне дослідження термоелектричних систем отримання води з атмосферного повітря

Анотація

Найближчою годиною найціннішим ресурсом на планеті стане вода і ця тенденція буде тільки зростати в майбутньому. Ця ситуація призводить до катастрофічних наслідків і в найближчу годину може мати місце і в Україні. Атмосферне повітря постає як перспективний, відновлюваний та поширений джерело вологи. Вважається, що у земній атмосфері одночасно міститься близько 12,9∙10³ км³ води. Системи отримання води з атмосферного повітря, які забезпечують температуру нижче за точку роси можуть частково вирішити проблеми водозабезпечення. Певні перспективи у таких системах мають термоелектричні модулі, які не потребують холодильних агентів та екологічно безпечні. Мета роботи — вивчення перспектив використання термоелектричних модулів у системах одержання води з атмосферного повітря. Методика вивчення — експериментальні дослідження. Наведено результати експериментального дослідження процесів конденсації вологи з атмосферного повітря за допомогою термоелектричних модулів (елементів Пельтьє). В ході експериментів на базі модулів TEC1-12706 проаналізовано вплив напруги живлення, швидкості повітряного потоку і відносної вологості середовища на вихід конденсату. Встановлено, що найбільш енергоефективним є режим роботи при напрузі 9–10 В та силі струму 3,8–4,2 А, що дозволяє уникати перегріву модуля. Визначено оптимальну швидкість обдування радіаторів (2,5–3,0 м/с), що забезпечує найкращий теплообмін. Результати дослідження показали, що питомі енерговитрати в оптимізованому режимі становлять 0,9–1,1 кВт∙год/л. Виявлено «критичну точку» вологості повітря (40%), нижче за яку процес конденсації стає енергетично недоцільним. Отримані дані підтверджують ефективність інтеграції термоелектричних генераторів води з фотоелектричними панелями для створення повністю автономних систем водопостачання в посушливих регіонах. Наукова новизна проведених експериментальних досліджень пов'язана з визначенням області оптимальних параметрів експлуатації термоелектричних модулів, у якій забезпечуються мінімальні енергетичні витрати при отриманні води з повітря. Практична цінність полягає у можливості створення компактних приладів для роботи як за умов стабільного електропостачання, так і від сонячних батарей.