BRPI0721939A2 - Aparelho e método para dessalinizar salmoura, e, aparelho para a recuperação do metal a partir de salmoura - Google Patents

Description

“APARELHO E MÉTODO PARA DES SALINIZAR SALMOURA, E, APARELHO PARA A RECUPERAÇÃO DO METAL A PARTIR DE SALMOURA”

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere a bombas centrífugas, a separação de líquidos e de dessalinização sem meios filtrantes, membranas, de troca iônica, eletrodiálise ou destilação. Aplica-se à crosta de prevenção por tratamento físico da água e também para continuar a cristalização e a separação do óleo da água-salgada auxiliada por uma força eletromagnética.

Cerca da metade da capacidade do mundo de dessalinização está instalada em centrais de osmose inversa. A dessalinização osmose reversa (RO) é feito por meio de uma membrana que separa a salmoura do produto. A alta pressão sobre a salmoura faz com que a água de baixa salinidade permeie até o outro lado da membrana. A difusão química é a explicação convencional de sobre como a osmose reversa funciona.

A pressão aplicada na osmose reversa é suficiente para superar a pressão osmótica na concentração dada de sais na salmoura. Maior salinidade requer maior pressão. A pressão de osmose reversa da água salobra é entre 17 e 27 bar (um bar é uma vez a pressão atmosférica IO5 Pa ou IO5 N/m , o que no sistema métrico inglês é de 14,7 libras por polegada quadrada). A pressão de operação da água do mar está entre 52 e 60 bar, normalmente aproximadamente de 1000 polegadas na métrica inglesa. A dessalinização da água do mar é de 3 a 5 vezes mais cara do que a dessalinização da água salobra, que é duas vezes mais cara do que o tratamento da água potável municipal comum. Para a água potável, a meta é de sólidos totais dissolvidos (TDS) de menos de 500 partes por milhão (ppm).

As desvantagens da osmose reversa são as seguintes: (1) a energia necessária para a pressão de operação, (2) a necessidade de pré- tratamento extensivo a montante da membrana (3), custos e tempo de inatividade devido a membranas incrustantes, e (4) uma corrente volumosa de salmoura despejada que polui o meio ambiente. A salmoura despejada por osmose reversa é classificada como resíduos industriais pelo US Environmental Protection Agency. A desidratação da salmoura despejada por 5 RO, utilizando a osmose reversa, exigiria uma pressão muito alta devido à alta pressão osmótica que precisa ser superada, portanto, esta solução é extremamente cara. Dejetar ou esconder a salmoura despejada não é solução.

Um exemplo de problema sem solução representado pela corrente volumosa de salmoura despejada por RO é a maior usina de osmose 10 reversa nos Estados Unidos, a Yuma Desalting Plant. Esta dispendiosa instalação moderna tem estado inativa por um período de 6 meses de ensaio que terminou em 1993, porque o dejeto de sua volumosa corrente de 9.400 ppm de salmoura despejada por RO provou ser ambientalmente inaceitável. Se utilizada em plena capacidade, com a alimentação de água de drenagem 15 agrícola salina (TDS 2.900 ppm) a partir do Vale do Mohawk Wellton de aproximadamente 390 milhões de litros (102,7 milhões de litros) por dia, a Yuma Desalting Plant poderia produzir aproximadamente 275 milhões de litros (72,4 milhões de galões) de água dessalinizada por dia.

A corrente de salmoura despejada da Yuma (TDS 9.400 ppm) 20 é um intimidante 117 milhões de litros, ou 117.000 m3 por dia. Embora os resíduos de salmoura sejam relativamente baixos em salinidade, ao longo do tempo os sais se acumulam no local despejado, envenenando a fauna local e criando uma armadilha pútrida para as aves aquáticas migratórias. A partir deste exemplo, deve ficar claro que a concentração de salmoura dejetada por 25 RO é um problema importante sem solução na técnica de dessalinização e uma necessidade crítica para a proteção ambiental enquanto a humanidade se esforça para aumentar a oferta de água.

A salinidade da salmoura é de aproximadamente 35.000 ppm. A maioria do sal é o cloreto de sódio, mas o carbonato de cálcio e os sais de sulfato também estão presentes em concentrações elevadas, e esses outros sais são os que formam a crosta, uma incrustação isolante em superfícies de troca de calor, tomando difícil a destilação. Esta produção de crosta de sais também bloqueia as membranas de osmose reversa, assim, uma etapa necessária é o 5 pré-tratamento de salmoura a montante da membrana.

Vários dispositivos físicos de tratamento da água e os processos de uso da força eletromagnética em combinação com a velocidade do fluxo para produzir força de Lorentz sobre os íons na água de alimentação. O fluxo laminar é considerado bom porque o fluxo turbulento poderia 10 remisturar os íons. No entanto, uma vez que a força de Lorentz é proporcional à velocidade do fluxo, e o fluxo laminar deve ser lento, a técnica anterior nesta área tem limitações significativas.

Obter água potável da água do mar é muito mais desafiante para osmose reversa que a salmoura despejada de Yuma (TDS 9.700). A exigência de energia é muito alto, devido à alta pressão necessária. A dessalinização por RO da água do mar tem uma taxa de recuperação típica de apenas 50%, de modo que a salmoura despejada teria uma salinidade de aproximadamente 70.000 ppm, ou 7%, e seria como uma corrente volumosa como a corrente de água potável produzida. Dejetar uma corrente tão volumosa de resíduo industrial altamente concentrado não é uma opção de longo prazo em um mundo com as necessidades de água aumentando rapidamente. Uma pluma com alta salinidade despejada no oceano não é uma solução sustentável, porque ninguém quer um “Mar Morto” local. Várias propostas para esconder os resíduos de corrente no subterrâneo ou no oceano têm problemas de transporte e não são soluções realmente.

O único método conhecido de desidratação para reduzir o volume de salmoura despejada é o tanque de evaporação, que exige espaço valioso e destrói o meio ambiente próximo às instalações de produção. Os tanques de evaporação são uma armadilha tóxica para as aves aquáticas migratórias. Os aterros de resíduos industriais, mesmo os temporários, não são soluções satisfatórias para resolver o problema de salmoura despejada por osmose reversa.

Outra das principais causas de destruição ambiental são os 5 poços de petróleo e gás natural, que produzem entre 20 a 30 bilhões de barris de salmoura a cada ano. Esta água varia quanto à salinidade de alguns milhares a 463.000 ppm. O volume é 70 vezes o total de todos os resíduos líquidos perigosos gerados nos EUA. Aproximadamente 95% desta salmoura é reinjetada, pelo menos por parte dos operadores responsáveis, mas isto 10 ainda deixa uma enorme que é corrente despejada em tanques de evaporação. Existe uma necessidade de algo melhor que tanques de evaporação para concentrar a salmoura produzida por poços de petróleo e gás. Existe uma necessidade também de métodos de separação de óleo-salmoura eletromagnética.

Sumário da Invenção:

A contra corrente radial dentro de uma carcaça é causada por uma bomba centrífuga e uma bomba axial. A bomba centrífuga transporta a salmoura radialmente para o exterior, e a pressão de retomo com a sucção de uma bomba axial transporta a água doce radialmente para o interior para a 20 extração axial. Um defletor separa o fluxo de origem radialmente para o exterior a partir da confluência radialmente para o interior. O fluxo de fonte é divergente e a confluência é convergente. A confluência esta entre carcaça e o defletor de rotação, de cisalhamento.

Um indutor faz com que a força normal à parede lance a 25 salmoura longe da carcaça e em uma camada limite contra o defletor. A viscosidade induzida em salmoura impede sua confluência, mas a água doce atravessa. Os canais no defletor despejam a salmoura para longe da extração axial. A salmoura que corre pela abertura axial é água com salinidade reduzida. O que se concentra em um reservatório coberto sobre a bomba centrífuga é salmoura concentrada. A agitação e extração axial contínua de gases e solventes aceleram a cristalização.

O alto cisalhamento cria vórtices turbulentos na salmoura, cada um dos quais, alto ou pequeno, realiza a separação centrífuga. A água 5 doce se concentra no eixo vórtice; os sólidos concentrados são triturados juntos em conchas nas periferias do vórtice. A pressão de retomo e a sucção da bomba axial lançam a água doce ao longo do eixo do vórtice em confluência através do volume. O indutor dejeta as conchas condutivas dos vórtices a partir da confluência convergente. Os efeitos da separação

microscópica dos vórtices turbulentos são unidos pelo regime forçado da bomba centrífuga, da bomba axial e do indutor.

A pressão osmótica é superada pelo lançamento focado ao longo dos eixos de vórtices turbulentos, levados pela pressão de retomo e pela sucção axial. A turbulência, juntamente com as ditas forças motrizes que a 15 organizam, fornece ao volume um efeito de porosidade efetiva que permite a água doce convergir para a extração axial enquanto a salmoura é excluído por sua condutividade e pela sua densidade.

A extração axial do solvente (água doce) supersatura a salmoura, que se aglomera no reservatório coberto. A concentração, a 20 agitação, o aquecimento de Joule no indutor e a extração axial contínua de solvente e gás durante a cristalização oferecem condições favoráveis para a nucleação e a cristalização secundária de carbonato de cálcio e da crosta de sulfato. Os meios de resfriamento à parede do tanque auxiliam a cristalização do cloreto de sódio. Uma corrente de salmoura concentrada de outros sais 25 escoa do reservatório.

A recuperação de metal de água de poço, pasta ou água residual é feita no mesmo dispositivo. Os canais ranhurados na bomba centrífuga retêm as partículas de metal, e a força repulsiva do indutor descarrega as partículas para fora das ranhuras na confluência dentro da carcaça. Os sólidos mais leves e óleos procedem radialmente para fora, e o metal é extraído axialmente abaixo do defletor sob o defletor.

A água de alimentação pode ser salmoura dejetada por osmose revertida, água do mar, água de caldeira, água residual industrial, água de poço, pasta, ou salmoura produzida por poços de petróleo e gás. Não é necessário nenhum pré-tratamento da água de alimentação, e a alta salinidade não é um problema. A separação e a cristalização são contínuas, em um dispositivo de baixa tecnologia com eficiência de alta potência.

Sumário dos desenhos das Figuras:

A Figura 1 mostra uma vista de elevação esquemática de uma porção preferida da modalidade. O dispositivo é simétrico em tomo do eixo a-

a. A bomba centrífuga compreende um impulsor único.

A Figura 2a é um detalhe da bomba centrífuga na modalidade

preferida.

A Figura 2b é uma seção transversal detalhada de uma porção de um canal impulsor.

A Figura 3 é uma seção transversal detalhada de uma porção do espaço interior da carcaça, enquanto o contra fluxo radial assumindo a posição, mostrando os diversos fluxos e forças.

A Figura 4 mostra o reservatório da modalidade preferida mostrado na Fig. 1.

A Figura 5 é uma vista superior da modalidade preferida do indutor, uma bobina bifilar tipo panqueca.

A Figura 6a mostra uma modalidade alternativa da presente invenção onde a bomba centrífuga compreende dois impulsores centrífugos de contra-rotação opostos.

A Figura 6b mostra o reservatório e a unidade de meios de acionamento preferenciais para a modalidade alternativa.

Numerais de Referência do Desenho 1-conduto de alimentação axial 2-abertura de alimentação axial 3 - fonte de alimentação

4-bomba centrífuga

5-defletor

6-canais

7- meios de acionamento

8- reservatório de coleta de sólidos

9-abertura de exaustão axial

10-conduto de exaustão axial

11 -bomba axial

12-periferia da bomba centrífuga

13-reservatório

14-fluxo da fonte

15- confluência

16-fonte de corrente elétrica

17-meios de variação da corrente

18-eixo de acionamento da bomba centrífuga

19-passagem para a confluência entre o defletor e a carcaça

20-indutor

21-parede da carcaça

22 - confluência de sólidos

23- força repulsiva sobre metais capturados nas ranhuras das

canais

24-eixo do vórtice

2 5-fluxo de fonte sobre o defletor

26-confluência da água doce acima do defletor

27-força normal sobre a parede do indutor em componentes condutores na passagem para a confluência 28-camada limite em que os sólidos fluem radialmente para o

interior

29-ranhuras no canal para capturar partículas de metal no fluxo de fonte da bomba centrífuga

30-chave para o eixo de acionamento

31-abertura de salmoura concentrada para a extração de salmoura não cristalizada do reservatório

32-abertura de sólidos cristalizado para a extração de cloreto de sódio cristalizado e sólidos do reservatório

33-camisa de resfriamento para esfriar a salmoura no

reservatório

34-abertura de gás

3 5-meios de regulação para abertura de gás

36-vedações de rolamento rotativo que se encaixam de forma deslizante nos impulsores e na parede do reservatório

37- roda motora

38- vedações de rolamento rotativo de se encaixam de forma deslizante nos impulsores e no conduto de alimentação axial e no conduto de exaustão axial

39- impulsor inferior, que também é parte da carcaça

40- impulsor superior, que também é parte da carcaça

41-vórtice radial na passagem para a confluência

Descrição detalhada da modalidade preferida:

A Figura 1 apresenta uma vista em seção transversal elevada 25 de uma porção da modalidade preferida para a dessalinização e para a concentração e cristalização da salmoura. Este dispositivo também é adequado para a recuperação do metal a partir da salmoura. A Fig. 4 se conecta à linha tracejada, conforme indicado. A simetria é sobre o eixo a-a, de forma que haja uma porção faltante para a direita, que é a mesma mostrada na figura. I e 2. 4.

Esta modalidade é preferencial sobre a modalidade alternativa mostrada na Fig. 6, que compreende impulsores centrífugos de contra- rotação, porque é mais simples e não requer altas vedações. Qual modalidade 5 é a melhor maneira de praticar a presente invenção dependerá da despesa e da capacidade necessária nas aplicações específicas. A simplicidade é preferível, e a modalidade preferida mostrada na Fig. 1 ilustra mais claramente presente invenção.

O termo salmoura significa uma mistura de líquidos e sólidos 10 condutores que podem também incluir gases. A salmoura inclui água do mar, a corrente dejetada por operações de osmose reversa, água produzida por poços de petróleo e gás, água de poço metálico, pasta, águas residuais industriais, e solvente de operações de acabamento de metal. Isto também inclui pasta contendo ouro ou outros metais. O termo salmoura é destinado a 15 ser geral e abrangente, e não restrita a soluções de cloreto de sódio. As soluções hipersaturadas também estão incluídas no termo salmoura.

A salmoura flui de uma fonte de alimentação 3 a um conduto de alimentação axial 1 através de uma abertura de alimentação axial 2 para o interior de uma carcaça 21 e, então radialmente para o exterior do eixo a-a 20 para um reservatório coberto 13 devido à ação de uma bomba centrífuga rotativa 4 lançando fluido radialmente para o exterior do eixo a-a. O fluxo de fontel4 é mostrado por uma seta apontando para o reservatório. Simultaneamente, há uma confluência 15 do reservatório 13 radialmente para o interior e convergente no interior da carcaça 21 para o eixo a-a. A 25 confluência é causada pela pressão de retomo do fluxo para o reservatório e pela sucção de uma bomba axial 11. Tal fluxo de confluência simultânea será referido como contra fluxo radial.

A carcaça é de preferência não-condutoras, resistentes à corrosão, e de material durável, tais como vários plásticos utilizados em aplicações de água do mar. A carcaça oferece um dielétrico entre o indutor 20 e salmoura no interior do da carcaça.

O contra fluxo radial ocorre tanto abaixo quanto acima do defletor 5 que faz parte da bomba centrífuga 4 e é eliminado na carcaça 21 entre a abertura de alimentação axial 2 e a abertura de exaustão axial 9. O defletor 6 contém canais de ambos os lados, os canais são configurados de modo a lançar o fluido radialmente para o exterior do eixo a-a, enquanto uma bomba centrífuga 4 gira. O defletor 5 é aproximadamente perpendicular ao fluxo que vem através da abertura de alimentação axial 2. Entre o defletor 5 e a porção da carcaça 21 onde está a abertura de exaustão axial 9 é uma passagem para a confluência 19. O cisalhamento entre o defletor rotativo 5 e a carcaça 21 provoca turbulência 24 na passagem para a confluência 19. Acima do defletor 5, na passagem para a confluência 19, o contra fluxo radial é composto por uma confluência de água doce e de gases 26 e uma fonte de fluxo de salmoura 25. Abaixo o defletor de contra fluxo radial consiste no fluxo de fonte da salmoura de alimentação 14 e a confluência de sólidos 22 incluindo metais. Ver Fig. 3 para uma explicação mais detalhada dos fluxos.

A confluência é de água doce 15 sobre o defletor 5 e de sólidos 22 sob o defletor. Os sólidos, incluindo metais, passam por baixo através do conduto de alimentação axial 1 e em um reservatório de coleta de sólidos 8. Os sólidos também recolhem no reservatório 13. Ver Fig. 4. A confluência de sólidos 22 ocorre em uma camada limite contra a carcaça e sob a bomba centrífuga 4 e é causada por fluxo de recirculação do reservatório 13 e o efeito “xícara”. Ver Fig. 3.

A confluência que converge para a abertura de exaustão axial

9 na passagem 19 deve ser através de alta turbulência 24 e através dos campos eletromagnéticos de um indutor 20, que gera uma força normal à parede 27 nos componentes condutores, tal como a salmoura arrastada. O líquido, que pode passar por este desafio será a água com baixa condutividade, ou seja, água doce com baixa salinidade. O eixo de acionamento 18 conecta a bomba centrífuga para o meio de acionamento 7. O meio de acionamento poderia ser um motor elétrico, um motor, um moinho de vento, ou uma variedade de outros meios para gerar a rotação do eixo de acionamento. Preferencialmente, os canais 6 são curvos e adequados para lançar o líquido contra a alta pressão. De preferência, a bomba centrífuga é construída com material durável, resistente à corrosão e não-condutor. Esse material é bem conhecido na técnica de bombas.

Um indutor 20 está disposto acima da passagem para a confluência 19 e sobre a abertura de exaustão axial 9. O indutor é conectado a uma fonte de corrente 16 através de diferentes meios de variação doe tempo de corrente 17. De preferência, o indutor de acionamento de frequência está na faixa de freqüência de rádio. Os elementos condutores do indutor são eletricamente isolados do líquido dentro da carcaça e entre si. Uma força normal à parede 27 em componentes condutores em turbulência na passagem para a confluência 19 é causada por campos eletromagnéticos oscilantes do indutor 20. Pelo indutor termo refere-se a qualquer dispositivo que induz a força eletromagnética em um condutor. O termo indutor se destina a ser geral e inclui ímãs permanentes e bobinas e tanto com corrente contínua quanto alternada. Ver Fig. 5 para detalhes sobre o indutor. A modalidade preferida do indutor é uma bobina bifilar tipo panqueca de radiofreqüência inventado por Nikola Tesla. Veja Pat. US 512.340 a Tesla (1894). Embora a bobina seja conhecida, a sua aplicação para dessalinização é nova.

Vórtices turbulentos formam conchas de salmoura concentrada nas suas periferias, pois os sólidos são mais densos que a água e são, portanto, separados da água por centrifugação em vórtices turbulentos. Os raios de vórtice de corrente reversa turbulenta (r) são muito pequenos, portanto a aceleração radial (a) é elevada em componentes dentro do vórtice, e a separação por densidade ocorre porque a = v2/r. A presente invenção fornece meios para a exploração dos pequenos efeitos de separação por centrifugação de inúmeros vórtices turbulentos antes de serem remisturados na turbulência. O regime obrigado de contrafluxo liga os vórtices de corrente reversa turbulentos, como capilares, em uma confluência coerente de água doce através dos núcleos do vórtice. A coerência cria uma porosidade bruta para água doce, rejeitando a salmoura. O efeito de separação do indutor está em adição à eficácia da referida separação centrífuga de contrafluxo radial de água doce da salmoura.

Tais conchas de salmoura separadas por centrifugação dos vórtices 24 na passagem 19 para confluência são altamente salinas e, portanto, muito condutivas, mas o seu núcleo de água doce não é tão condutor como a concha. A emf induzida causada pelo indutor ejeta as conchas de salmoura radialmente para fora da passagem 19 pela lei de Lenz uma vez que a confluência é aspirado através da saída de exaustão axial 9, de modo que as conchas de salmoura são removidas de seus núcleos de água doce uma vez que a confluência procede. A salmoura aprisionada restante na confluência através da passagem 19 é afetada pela força normal na parede 27, devido ao indutor e é empurrada contra o defletor 5, onde se toma parte da camada limite contra o defletor que é lançado radialmente para fora da passagem 19 enquanto o defletor gira.

Os dispositivos em cascata de acordo com a presente invenção, sem indutores, poderiam aumentar a separação para a pureza desejada. No entanto, a adição de um indutor, é preferencial para a produção de água com salinidade mínima em um único dispositivo. O indutor 20 também ajuda na nucleação de carbonato de cálcio e cristalização de sulfato, fornecendo energia de ativação através de aquecimento Joule da massa.

Um reservatório 13 recebe a salmoura lançada radialmente para fora pela bomba centrífuga. A pressão de retomo 15 é focada nas canalizações de confluência fornecidas pelos vórtices turbulentos. Estes são os pontos fracos de baixa pressão, dando uma porosidade efetiva de tal forma que a água doce, que está em alta concentração nos eixos dos vórtices turbulentos devido à sua baixa densidade, deslize através do fluxo de origem 5 na confluência. A pressão osmótica é superada pela turbulência organizada, pressão de retomo focada, e aspiração de uma bomba axial 11 em contrafluxo radial. Esta é uma abordagem diferente da força bruta, pressurização bruta sem foco de osmose reversa.

Uma abertura de exaustão axial 9 no centro da carcaça se 10 comunica com um conduto de exaustão axial 10. Embora a pressão de alimentação suficiente ou pressão de retomo da bomba centrífuga pudessem conduzir a água doce através da abertura axial de exaustão para coleta, a adição de uma bomba axial 11 é preferível, porque alonga os eixos de vórtice na passagem 19 e, assim, aumenta a vorticidade para melhorar a coerência dos 15 vórtices e a conseqüente maior porosidade bruta que permite a confluência, sem desperdício de energia. A bomba axial 11 também dá à água doce extraída cabeça suficiente para passar por canos de processamento para coleta em um reservatório. A cabeça positiva líquida da sucção (NPSH) para a bomba axial é fornecida pela pressão de retomo 15. Muitas bombas diferentes 20 poderiam ser usadas pela bomba axial, incluindo a bomba centrífuga dentro de uma carcaça de acordo com a presente invenção, fazendo uma cascata. A água com baixa salinidade, óleos leves, hidrocarbonetos de baixa gravidade específica como a gasolina, e os gases envolvidos passam pela bomba axial para o tratamento por meios adequados.

A salmoura, supersaturada pela extração de água através da

abertura de exaustão axial 9, é coletada no reservatório coberto 13 disposto sobre a bomba centrífuga. O reservatório se comunica com o interior da carcaça e recebe fluido lançado radialmente para fora no fluxo de origem pela bomba centrífuga. Os produtos de reação de precipitação ou cristalização, incluindo gases e água, são continuamente extraídos do reservatório na confluência, favorecendo a nucleação e cristalização secundária no reservatório. Gases, sais cristalizados, sólidos e salmoura concentrada fluem do reservatório. Eles estão em fluxos separados e podem facilmente ir para 5 tratamento posterior por meios adequados. Os meios adequados para a referida salmoura concentrada incluem outro dispositivo de acordo com a presente invenção, utilizando-se a salmoura como alimentação através da abertura de alimentação axial, em uma cascata.

Operação da modalidade preferida.

A turbulência é convencionalmente considerada como uma

degradação inútil de energia mecânica, uma causa da força de arrasto não desejada e, portanto, indigna de interesse, exceto como um incômodo. Quaisquer que sejam os efeitos da separação centrífuga que podem ocorrer em vórtices turbulentos, eles são rapidamente perdidos como os detritos de 15 vórtice. A presente invenção organiza vórtices turbulentos em capilares ligados alimentando uma confluência arterial, portanto, os efeitos da separação centrífuga dentro dos correntes reversas são recolhidos, como uma confluência de água fresca. A rede coerente ramificada de vórtices dá ao volume uma porosidade efetiva, proporcionando inúmeros pontos fracos de 20 baixa pressão contra uma pressão de retomo, que aciona a confluência através dos vórtices.

As correntes reversas em alta turbulência proporcionam gradientes de baixa pressão em frações de baixa densidade, tais como água doce e gases, concentrados. Os gradientes de pressão baixa se comunicam em 25 circuitos com a baixa pressão no conduto de exaustão axial 10 causada pela sucção da bomba axial 11. As correntes reversas turbulentas são confluências capilares. A confluência é forçada pela sucção da bomba axial Ile por pressão de retomo 15 do reservatório coberto 13.

A salmoura está na alta concentração longe dos eixos de vórtice de redemoinho, portanto, as periferias dos vórtices são muito condutivas, mas os núcleos não são. A separação centrífuga e repulsa pelo indutor 20 leva os sólidos dissolvidos para longe da passagem pela confluência 19 e para uma camada limite de 25 contra o defletor rotativo 5.

5 Uma vez que a confluência converge para a abertura de exaustão axial 9, toma-se progressivamente mais fresca por centrifugação, repulsa, e injeção de salmoura para fora do espaço entre o defletor 5 e a carcaça 21. Veja Fig. 3.

Em cada periferia de redemoinho está um concentrado centrifugado, e redemoinhos adjacentes ligam-se, criando uma elevada probabilidade de íons superarem a repulsão eletrostática e o efeito de blindagem de seus envelopes de moléculas de água para fazer a conexão nos cristais. A concentração e os redemoinhos de moagem fornecem condições favoráveis para a nucleação e cristalização secundária. Os produtos de reação, como água e gases, caem no eixo de vórtice porque eles são menos densos do que os cristais e a salmoura. A salmoura concentrada e os cristais nucleados ligam-se em alta turbulência nas periferias dos redemoinhos uma vez que os produtos de reação são continuamente extraídos. A supersaturação sob agitação alta ocorre no reservatório coberto 13 disposto sobre a bomba centrífuga e recebendo infusão contínua de mais salmoura, uma vez que a água é extraída continuamente na confluência. A concentração de sólidos dissolvidos no reservatório atinge um ponto em que cloreto de sódio e outros cristais caem para fora. A salmoura concentrada é extraída para processamento por meios adequados para recuperar outros sais. O carbonato de cálcio e outros sais em formação de escala precipitam devido ao aquecimento de Joule pelo indutor e supersaturam pela extração axial contínua de água fresca e gases.

A bomba axial 11 leva a água doce radialmente para dentro através da confluência 19 e através da abertura de exaustão axial 9, alongando, assim, os eixos de vórtices turbulentos. O alongamento dos eixos de vórtice aumenta a vorticidade e sustenta a coerência da rede capilar que sustenta a porosidade bruta.

Uma energia considerável oscila entre os campos elétricos e magnéticos da bobina em panqueca bifilar, que é a modalidade preferida do 5 indutor 20 e é mostrada com mais particularidade na Fig. 5. A salmoura tem condutividade na faixa de semicondutores, e é 100 vezes mais condutora do que a água potável, assim que o efeito do indutor 20 será proteger a salmoura da abertura de exaustão axial 9, permitindo que baixa salinidade ou a água doce passe através da passagem para a confluência 19 entre o defletor e a 10 carcaça. Este efeito de separação é devido a dois mecanismos: força normal à parede diferencial e viscosidade induzida diferencial. Ambos são devido à diferença de condutividade entre a salmoura e a água doce.

Os campos magnéticos alternados do indutor 20 induzem correntes de redemoinho na salmoura. Segundo a lei de Lenz, condutores, tais 15 como circuitos de corrente de redemoinho, são repelidos da causa da corrente induzida: o indutor 20. Salmoura aprisionada na passagem 19 para a confluência é repelida por uma força normal à parede 27 distante da parede da carcaça. A água doce, que é um mau condutor, e o petróleo, um dielétrico, não são repelidos. As freqüências mais altas causarão maiores efeitos 20 repulsivos e, portanto, uma maior separação de salmoura e água doce e petróleo, de acordo com a lei de Faraday. A salmoura arrastada na confluência, por conseguinte, vai para longe do indutor 20 e numa camada limite sobre o defletor 5, onde é lançada radialmente para fora pela bomba centrífuga longe da abertura de exaustão axial 9. Assim, qualquer salmoura 25 arrastada é causada por meios eletromagnéticos em combinação com o meios turbulentos para afastar-se da confluência convergente radialmente para dentro da abertura de exaustão axial 9. Fig. 3 mostra o efeito de parede normal em maiores detalhes.

O fluxo de vórtice nos vórtices turbulentos serve para ampliar a força normal à parede 27 na salmoura arrastada. A salmoura será acelerada quando fluir para longe do indutor no vórtice, e desacelerada quando fluir em direção ao indutor. A água doce vai continuar o seu fluxo de vórtice 24 pelo indutor sem aceleração ou desaceleração. O efeito líquido sobre muitas revoluções de vórtice é que a salmoura será coletada na camada limite na parte superior do defletor, que é lançado para longe da abertura de exaustão axial pelos corredores do defletor.

Os vórtices de salmoura são condutores solenóides comum núcleo de água doce não condutiva. A indução do solenóide faz com que ele seja ejetado pela lei de Lenz da passagem 19 da confluência entre o defletor e a carcaça. A água doce, separada de sua concha de salmoura condutora pela ejeção indutiva de conchas de salmoura mencionada, continua a confluência ao longo do eixo de vórtice.

Outra causa da força normal à parede 27 é a força de Lorentz sobre íons na salmoura. Uma vantagem da invenção é que a turbulência auxilia no tratamento físico da água pela força de Lorentz. A força de Lorentz sobre os íons é uma função da velocidade do fluido e da força do campo magnético, sendo ambas altas na presente invenção, devido à alta turbulência e à forte indução perto do campo pelo indutor bifilar de panqueca RF 20.

O indutor 20 poderia ser de vários designs diferentes, e todos estão incluídos no âmbito das reivindicações. O design de bobina em panqueca bifilar RF divulgado pela Tesla é o melhor modo conhecido por mim, mas a economia ou outras considerações podem ditar o uso de indutores de corrente direta, ímãs permanentes, indutores de baixa freqüência, e outros designs. Por outros indutores mencionados, a turbulência elevada, e a conseqüente alta velocidade angular na passagem para a confluência 19 aumenta o efeito de separação da força de Lorentz em complexos iônicos em movimento através do campo B do indutor. A velocidade da salmoura também ajuda na indução de correntes de redemoinho, mesmo sem corrente alternada. As correntes de redemoinho da salmoura são expulsas do indutor, devido à sua contra-força eletromotriz induzida e seu campo magnético oposto.

A turbulência dá velocidade angular alta com baixa velocidade 5 de confluência de modo que a força de Lorentz tem tempo para agir sensivelmente durante o fluxo através da passagem 19 para a confluência. Isso é especialmente verdadeiro quando o fluxo radialmente para dentro está diminuindo através de um bocal convergente, que é o caso da confluência mencionada. Técnicas anteriores consideraram o fluxo laminar, ou seja, o 10 fluxo lento e não turbulento, como sendo vantajoso no tratamento físico da água pela força de Lorentz, porque o re-arrastamento de íons no fluxo de água doce não pode ser evitado na turbulência. A rede de vórtices coerentes e seu regime forçado divulgados no presente invenção fornecem meios para a turbulência ser aproveitada como um auxiliar.

O efeito magnetohidrodinâmico (MHD) é a viscosidade bruta

induzida devido ao fluxo de fluido através de um campo magnético. Os investigadores analisaram o efeito MHD como forma de reduzir o arrasto turbulento em embarcação de alto mar pelo aumento da viscosidade do fluido na camada limite. Existe também um efeito eletrohidrodinâmico devido a um campo elétrico.

Componentes condutores como salmoura no volume tomam-se mais viscosos devido ao indutor 20. A salmoura túrgida comprime-se no fluxo convergente, se espremendo em direção ao conduto de exaustão axial 9, mas a água doce, que não é tão condutora, desliza através dos coágulos de salmoura 25 assim como um rio que flui através de um bloqueio. O efeito MHD é uma função da condutividade, da força do campo, da velocidade do fluido, que são elevadas na presente invenção.

O sangue é como a água do mar em sua condutividade e, em um campo T 6 utilizado para a ressonância magnética (MRI) os investigadores descobriram que o sangue que corre em sua velocidade normal no corpo aumenta sua pressão em 10%, e em um campo 10 T a pressão aumenta em 28%. A viscosidade induzida é considerável, mesmo com o fluxo lento de sangue.

A água do mar tem uma condutividade, σ, de 4 S/m

(Siemens/metro), permissividade relativa, εΓ, de 81, e permeabilidade relativa,

μΓ, de aproximadamente I. Usar estes parâmetros em teoria conhecida faz

parecer que a água do mar é um bom condutor de energia eletromagnética

para freqüências mais baixas do que aproximadamente 800 MHz (freqüências

de rádio). Uma regra geral é que a profundidade da camada de salmoura (em

1/2 ·

metros) = 225/f . Em freqüências de rádio, comprimento de onda é da ordem de metros, portanto o efeito sobre a salmoura na carcaça seria um efeito de campo próximo. A profundidade da camada de água do mar é da ordem de centímetros em 10 MHz, e na ordem de metros em 10 kHz. Em 5 MHz, a 15 profundidade da camada é de aproximadamente 10 cm. Quanto maior a freqüência, maior a perda com para o meio e, portanto, mais rasa a profundidade da camada. A alta perda é boa para a separação.

A profundidade da camada é a distância através do condutor onde a amplitude da onda de propagação eletromagnética decaiu para 37% de 20 sua força inicial. A atenuação de uma onda eletromagnética propagando-se através de um condutor é uma conseqüência direta da força devido às correntes de redemoinho. O trabalho repulsivo feito em salmoura é uma conseqüência, e aquecimento por efeito Joule é outra. A partir do exemplo da água do mar, e da teoria conhecida de profundidade da camada, deve ficar 25 claro para aqueles com competências normais na técnica qual a frequência que conduz o indutor em dispositivos de acordo com a presente invenção, a fim de proteger a abertura de exaustão axial da intrusão de salmoura.

A bomba centrífuga faz cisalhamento entre a salmoura concentrada e as paredes do reservatório. A agitação melhora a troca de calor com meios de resfriamento 33. O resfriamento ajuda na cristalização de cloreto de sódio. O solvente é continuamente extraído para fora do reservatório através de eixos de vórtices turbulentos e através da abertura de exaustão axial 9, acelerando a cristalização de todos os sais pelo aumento da 5 concentração. Os cristais e precipitados e outros sólidos passam pela abertura de sólidos cristalizados 32 para o tratamento por meios adequados, incluindo outro dispositivo de acordo com a presente invenção. O licor mãe contendo solução concentrada de sais não cristalizados, incluindo sais de nitrato e sulfato, passa pela abertura de salmoura concentrada 31.

Para a salmoura produzida a partir de poços de petróleo e gás,

óleos e hidrocarbonetos leves são axialmente extraídos juntamente com água doce e gases, porque eles são menos densos que a salmoura. O indutor 20 separa a salmoura, um bom condutor, dos óleos, que são dielétricos, mesmo em suspensões coloidais, e mesmo em alta turbulência. A salmoura produzida 15 com areia e alcatrão pode ser alimentada na modalidade preferida. A areia e o alcatrão são recolhidos no reservatório, junto com a salmoura concentrada, enquanto a água doce, os hidrocarbonetos valiosos, e fluxo de gases fluem através da abertura de exaustão axial 9. A separação de óleo da água ocorre em outro dispositivo de acordo com a presente invenção, utilizando a saída da 20 abertura de exaustão axial como alimento para o dispositivo resultante da cascata.

A Figura 2a mostra um detalhe do conjunto de corredores da bomba centrífuga 4. A visão é vista de cima pelo indutor 20 a partir de baixo da bomba da abertura de alimentação axial 2. Os corredores espirais 6 estão 25 abaixo e acima do defletor 5 e, uma vez que a bomba centrífuga roda na direção indicada pela seta, o fluido é lançado pelos corredores radialmente para fora do fluxo de fonte 14. Um eixo de acionamento 18, no centro do impulsor está ligado ao meio de direção 7 e está ligado por chaves 30 à bomba centrífuga 4. A Figura 2b mostra uma seção transversal de um corredor, mostrando as ranhuras 29. As ranhuras aumentam a tração do corredor, aumentando a área de superfície e apresentando uma superfície normal na direção de liberação As ranhuras também prendem metais e outras frações 5 pesadas suspensas na salmoura. Os metais são componentes de alta densidade, assim eles têm alta inércia quando seu complexo fluido é empurrado pelo corredor. Os líquidos e sólidos leves rapidamente adquirem velocidade normal à parede, uma vez que o impulso é transmitido pelo corredor, devido à sua baixa massa, mas os metais são relativamente vagarosos e se arrastam ao 10 longo do corredor até cair em uma ranhura. O fluxo ao longo da ranhura arrasta sólidos leves, mas não os metais. O resultado é que os metais, mesmo as partículas finas, acumular-se nas ranhuras 29.

Os metais são excelentes condutores. Ouro e prata são particularmente bons condutores. A repulsa indutiva do indutor 20 lava os 15 metais para fora das ranhuras pela lei de Lenz. Os metais lavados caem na confluência de sólidos 22, o que ocorre abaixo dos corredores da bomba centrífuga e é causado pelo efeito "xícara", um fluxo de recirculação do reservatório, que preferencialmente lança os componentes de alta densidade.

Cascalho, areia, argila e outros sólidos relativamente não- condutores prosseguem no fluxo de fonte 14 ao longo dos corredores para o reservatório 13.

A presente invenção fornece meios para a recuperação de solos salinos. Este é um importante problema não resolvido no mundo, porque os anos de irrigação e de osmose causaram a migração de sais de baixo do solo 25 para a superfície. A salinidade alta mata colheitas. A pasta deste solo poderia ser salmoura levada à modalidade preferida mostrada na Fig. I. A mineração de ouro e de outros metais recuperados desta pasta poderia fazer a descontaminação de solos economicamente rentável.

A recuperação de metais de águas residuais industriais e de água de poço também pode ser realizada na modalidade preferida, com metais condutores sendo coletados nas ranhuras e sendo lavados pela repulsão indutiva na confluência e recolhidos sob a bomba.

A Figura 3 mostra um detalhe de seção transversal de uma 5 porção do espaço dentro da carcaça 21. Isso mostra os diversos fluxos e forças que operam na modalidade preferida. O defletor 5 está entre as paredes superior e inferior da carcaça 21 e sob o indutor 20. Um fluxo de fonte 25 acima do defletor é causado pela rotação dos corredores 6 da bomba centrífuga 4, que compreende o defletor.

A confluência de sólidos 22 em uma camada limite 28 na parte

inferior da carcaça 21 é causada pela pressão do fluxo de recirculação do impulsor que lança salmoura no reservatório. Os sólidos pesados, como ouro e metais, são lançados preferencialmente radialmente para dentro, pelo efeito "xícara". Outros sólidos voltam ao fluxo de fonte 14. As ranhuras 29 sobre os 15 corredores impulsores 6 capturam sólidos que podem ser suspensos na salmoura. A repulsão indutiva provoca um fluxo 23 de metais através das ranhuras e na confluência 22. A repulsão do indutor impede o fluxo de fonte de metais e orienta-os para a confluência 22 abaixo do defletor 5.

Um vórtice com um eixo de vórtice 24 está entre a parede da 20 carcaça 21 e os defletores 5 na passagem 19 pela confluência para a abertura de exaustão axial 2 (não mostrada). O vórtice é causado pelo cisalhamento. A força induzida normal à parede 27 em salmoura arrastada causada pelo indutor 20 curva o eixo de vórtice 14 para a camada limite 25 em cima do defletor 5. A camada limite é lançada para fora radialmente, como mostrado 25 pela seta. Uma confluência 26 de água doce vai através da passagem 19 para a confluência, lançada pela sucção de uma bomba axial 11 (não mostrada), e a pressão de retomo 15 da salmoura centrifugamente bombeada para um reservatório coberto 13 no fluxo de fonte 14 abaixo do defletor 5. A água doce é relativamente não condutora, portanto, a repulsão indutiva não afeta a água doce e seu fluxo é desobstruído.

A Figura 4 é um detalhe do reservatório 13 na modalidade preferida mostrado na figura I. A linha tracejada mostra onde as duas figuras se conectam. Um fluxo de fonte 14 de salmoura no reservatório 13 provoca 5 uma pressão de fluxo de recirculação e uma confluência 15. A salmoura confinada no reservatório coberto 13 sobre a bomba centrífuga 4 é continuamente concentrada pela extração de solvente na confluência. A confluência também é impulsionada pela aspiração de uma bomba axial 11.0 cloreto de sódio cristalizado e outros sólidos são extraídos do reservatório 10 através de uma abertura de sólidos cristalizados 32 no fundo do reservatório. A abertura de sólidos cristalizados 32 compreende meios adequados para a regulação do fluxo. O fluxo através da abertura de sólidos cristalizados será principalmente de cloreto de sódio, se este for o sal que cristaliza primeiro em refrigeração.

Uma camisa de resfriamento 33 fornece meios de resfriamento

que auxiliam a cristalização do cloreto de sódio. A camisa de resfriamento, de preferência, é preenchida com salmoura e se comunica com um refrigerador de salmoura. A camisa de resfriamento extrai continuamente o calor do reservatório conforme o fluxo turbulento circula sobre sua superfície. O 20 resfriamento não causa a dissolução do carbonato de cálcio, pois a concentração é elevada.

O líquido mãe contendo uma solução concentrada de outros sais, como nitratos e sulfatos, flui através de uma abertura de salmoura concentrada 31 para outros processamentos por meios adequados. A abertura 25 de salmoura concentrada 31 dispõe de meios adequados para a regulação do fluxo. A salmoura pode assim ser mantida no reservatório para atender às exigências do processo. A salmoura de alimentação é continuamente alimentada no reservatório, e a água é extraída continuamente axialmente, portanto a salmoura se concentra para supersaturação e se cristaliza. Uma abertura de gás 34 conectada aos meios adequados para a regulação do fluxo 35 fornece meios para que os gases sejam extraídos do reservatório. Os gases também são extraídos da confluência 15. Outro produto de cristalização que é extraído é a água doce, o solvente que deixa o 5 reservatório na confluência 15 devido à pressão de retomo e a sucção de uma bomba axial 11. A extração de produtos de cristalização impede que a salmoura entre no reservatório para a re-dissolução dos cristais.

Os canais 6 impelem o fluido para o reservatório, e causa a rotação da salmoura contra as paredes do reservatório, criando alta 10 turbulência no reservatório 13. A pressão de retomo 15 mostrada pela seta de apontamento direita aciona a confluência para longe do reservatório. Devido à presença de vórtices na turbulência, a pressão de retomo 15 encontra os pontos fracos no volume, esses pontos fracos são eixos dos vórtices turbulentos, onde existem gradientes de baixa pressão. A turbulência cria 15 porosidade efetiva no volume. A turbulência aumenta a dinâmica de íons e a trituração de cascas de salmoura de vórtice adjacente aumenta a probabilidade de colisão de íons para a cristalização.

No início, o respiradouro de gás 34 é aberto para liberar todos os gases. Quando a bomba centrífuga 4 está girando na velocidade necessária 20 para a operação, a alimentação é introduzida através do conduto de alimentação axial 1 e os gases fluem através do respiradouro de gás para remover a maior parte do gás de dentro do aparelho. Uma vez que os gases foram liberados, o respiradouro de gás é ajustado para que a pressão no reservatório aumente, aumentando assim a confluência de água doce. O 25 NPSH da bomba axial 11 é fornecido pela pressão de retomo.

A Figura 5 mostra um detalhe do indutor preferido tanto na modalidade preferida como na modalidade alternativa mostrada na figura 6. A modalidade preferida do indutor 20 é uma bobina em panqueca bifilar disposta concentricamente com a abertura de exaustão axial 9 de forma que a confluência convergente através da passagem 19 para a confluência em direção a abertura de exaustão axial deve passar pelos campos EeB oscilantes do indutor 20. A carcaça, que é de material não-condutor, separa o indutor do fluxo entre o defletor e a parede da carcaça.

5 A bobina em panqueca bifilar mostrada é um dispositivo

conhecido. Ver Patente US 512.340 para Tesla (1984) Figura 2 ° para o desenho de uma bobina em panqueca bifilar, cujo desenho é aqui incorporado para referência. Uma bobina em panqueca bifilar possui duas bobinas em série com os seus fios paralelos intercalados envolvidos juntos em uma espiral 10 plana. A corrente flui no mesmo sentido em fios paralelos. Outras bobinas em panquecas bifilares envolvidas de forma diferente possuem corrente que fluem em direções opostas em enrolamentos adjacentes. Também estão incluídas na definição de indutor, mas não estão na patente de Tesla.

Na modalidade preferida, a corrente flui de um terminal na 15 periferia da panqueca em espiral no interior de uma primeira bobina A para o centro da panqueca, em seguida, em um cabo de ligação do centro para a periferia da panqueca novamente, começando uma segunda bobina B. A corrente na segunda bobina B se move de forma espiral ao longo da primeira bobina A para o centro da panqueca, onde há o outro terminal de conexão da 20 bobina panqueca para os meios de variação da corrente 17.

Há uma direção de comprimento de distância igual entre qualquer par de segmentos de fios adjacentes na bobina em panqueca bifilar tipo panqueca, esta distância sendo aproximadamente metade do comprimento combinado de duas bobinas. Há uma queda de tensão sobre esta 25 distância, portanto, há uma diferença potencial relativamente alto entre os segmentos de fios isolados adjacentes. A capacitância parasitária permite a operação de alta freqüência. Preferencialmente, a freqüência de acionamento para o indutor 20 está na variação da freqüência de rádio (RF) e é igual à freqüência angular natural do oscilador LC que compreende de modo a alcançar uma condição de ressonância. A ressonância minimiza a impedância assim a potência de entrada será transmitida de forma eficiente para a salmoura causando a separação e cristalização.

Na faixa de RF, toda indução será próxima de efeitos de campo, já que o comprimento de onda é maior que a separação do defletor 5 e a carcaça 21. A indução será causada por campos elétricos, que se manifestam como correntes de deslocamento, e por campos magnéticos, que se manifestam como correntes de redemoinhos. A indução provoca uma força na parede normal 27 em componentes condutores, empurrando-os para fora da carcaça na passagem 19 para a confluência. A repulsa indutiva aciona os componentes condutores como salmoura arrastada em uma camada limite contra o defletor 5 que define a passagem 19 da confluência e a rotação do defletor lança a camada limite para longe da abertura de exaustão axial, protegendo assim contra a intrusão de salmoura em água do produto. O campo magnético do indutor 20 em combinação com a velocidade do fluxo turbulento também causa a força de Lorentz nos íons que resulta na força da parede normal 27 em salmoura.

A Tesla oferece o seguinte exemplo para mostrar que o design de bobina em panqueca bifilar tipo panqueca permite o armazenamento de 20 alto energia. Uma bobina convencional de 1000 curvas com um potencial de 100 volts entre seus terminais terá uma diferença de 0,1 volts entre as curvas. Se os enrolamentos forem bifilares, haveria um potencial de 50 volts entre as curvas. O armazenamento de energia em um capacitor é proporcional ao

quadrado da tensão, de modo que a bobina em panqueca bifilar tipo panqueca

2 2

será 50 /0,1 = 250.000 vezes mais espaçoso do que a bobina convencional neste exemplo.

r

E claro que meios de aterramento e blindagem apropriados conhecidos na técnica são pertinentes ao indutor 20. Tais meios não são mostrados, já que devem ser conhecidos por aqueles versados na técnica. As figuras 6a e 6b mostram uma modalidade alternativa da presente invenção, onde a bomba centrífuga 4 compreende um impulsor inferior 39 e um impulsor superior 40. A figura 6a se liga à figura 6b na linha pontilhada, conforme indicado. A carcaça 21 desta modalidade 5 alternativa compreende os impulsores 39, 40. O impulsor inferior 39 é conectado ao defletor 5 por canais 6, que formam canais de alimentação espirais que permitem o fluxo da abertura de alimentação axial 1 no defletor 5 e radialmente para o exterior do eixo a - a no reservatório 13. Os impulsores giram em sentidos opostos, conforme mostrado pelas setas em 10 aproximadamente a mesma velocidade. A contra-rotação causa o cisalhamento entre as camadas limites lançadas de salmoura contra cada impulsor. O cisalhamento provoca turbulência e vórtices radiais 41 na camada livre de cisalhamento entre os impulsores.

O meio preferido de contra-rotação dos impulsores é a roda motora 37 acionada por um eixo de acionamento 18 e meios de acionamento

7. Os meios alternativos para contra-rotação são motores separados conectados a cada impulsor e um único motor ligado por engrenagens ou correias. Por exemplo, os impulsores de contra-rotação são conhecidos na aviação.

O espaço entre os impulsores 39, 40 se comunica com o

interior do reservatório 13. As vedações 36 entre os impulsores e a parede do reservatório 13 mantêm a pressão dentro do reservatório conforme os impulsores giram, deslizando contra as vedações. Outras vedações de rolamento 38 entre os impulsores e o conduto de exaustão axial 10 e o 25 conduto de alimentação axial 1 permite que tais condutos permaneçam imóveis conforme os impulsores giram.

Na salmoura entre os impulsores de contra-rotação 39, 40 há uma camada livre de cisalhamento. A turbulência é alta entre os impulsores e no reservatório e a turbulência aumenta a separação de salmoura da água doce por gravidade específica em centrifugação de vórtice de cisalhamento. Os vórtices radiais 41 na camada de cisalhamento fornecem condutos de confluência arterial para a coleta de efeitos de separação microscópica em redemoinhos turbulentos para que a água doce e os gases percorram um 5 caminho de forma acelerada para a extração axial.

Uma vantagem da modalidade alternativa mostrada nas figuras 6a, 6b é que os vórtices radiais 41 intensificam a porosidade bruta criada dinamicamente ao tomar em linha reta os caminhos de confluência radialmente internos. Na modalidade, como mostrado na figura 1, o fluxo 10 radialmente intemo é através de espirais, não em linhas retas. Uma desvantagem da modalidade alternativa mostrada nas figuras 6a, 6b, é a necessidade de vedações 36 para manter a pressão do reservatório e um design mais complicado. Evidentemente, o reservatório e a carcaça poderiam ser contínuos, abrangendo ambos os impulsores de contra-rotação. No 15 entanto, o obstáculo adicional turbulento nos impulsores para o cisalhamento com a carcaça adicional coberta poderia gastar energia.

Se o gasto não é uma objeção e o problema da vedação pode ser resolvido, o dispositivo mostrado nas figuras 6a e 6b seriam as melhores modalidades de prática da presente invenção porque a turbulência é maior e 20 mais organizada. Será necessário menos energia para acionar a confluência, que ocorre acima do defletor 5 do impulsor inferior 39 e sob o impulsor superior 40. A passagem 19 da confluência é superior ao cisalhamento na modalidade preferida, já que ambas as suas superfícies de definição são de contra-rotação.

O cisalhamento entre o defletor e o impulsor superior,

enquanto ocorre a contra-rotação, cria vórtices radiais 41 que se estendem a partir do eixo de rotação, em uma matriz como raios em uma roda e fornecer gradientes de baixa pressão coerentes para a confluência A sucção da bomba axial Ilea pressão de retomo 15 do reservatório acionam a água doce através dos vórtices radiais. Os vórtices se comunicam com os gradientes de baixa pressão no eixo de vórtices de redemoinho, portanto, há uma rede coerente de gradientes de baixa pressão conectados que se comunica com a bomba axial e fornece meios para extrair axialmente a água doce da carcaça continuamente 5 conforme a salmoura flui através da abertura de alimentação axial 2.

Um indutor 20 exclui a salmoura da confluência e também exclui metais a partir do fluxo de origem, como descrito anteriormente. O aquecimento Joule do indutor fornece energia de ativação para a precipitação de carbonato de cálcio e sais de sulfato que causam a crosta. O gás de dióxido 10 de carbono e o solvente de água doce resultante da cristalização são continuamente extraídos da solução na confluência, favorecendo a reação de cristalização frontal. Os gases também fluem através do respiradouro de gás 34. Os cristais de carbonato de cálcio precipitados são centrifugados por vórtices turbulentos em uma camada limite contra os impulsores centrífugos e 15 lançados radialmente para o exterior do reservatório. Os sais cristalizados, sólidos e crosta precipitada fluem através da abertura de coleta de sólidos cristalizados 32 e a salmoura concentrada flui através da abertura de salmoura concentrada 31.

Outras discussões:

A bomba axial 11 é apenas um meio para acionar a

confluência e a pressão de retomo 15 somente poderia ser suficiente. No entanto, a adição de uma bomba axial é preferível, porque serve para esticar os eixos do vórtice e, assim, aumenta a vorticidade.

Os dispositivos em cascata de acordo com a presente invenção 25 aumentariam a separação de salmoura. Em outras palavras, a água com baixa salinidade proveniente do conduto de exaustão axial 10 é alimentada em um segundo dispositivo de acordo com a presente invenção e separada ainda mais, e assim por diante, até que a saída do conduto de exaustão axial seja potável. Além disso, a salmoura concentrada flui do reservatório através da abertura de salmoura concentrada 31 que poderia se tomar a alimentação para um dispositivo de continuação para cristalizar outros sais, como nitratos.

A extração de partículas de ouro fino de uma pasta é outra aplicação da presente invenção. O ouro é um bom condutor, então o indutor 5 20 poderia repelir fortemente o ouro e dificultando assim o seu fluxo radialmente para o exterior. O ouro também é muito denso, de modo que a repulsão indutiva não seria superada pelo fluxo de alimentação. O ouro uniria a confluência de sólidos 22 e seria despejado no reservatório de coleta de sólidos 8, enquanto que o cascalho e outros sólidos não-condutores seriam 10 processados no reservatório. A extração de metais de águas residuais industriais e a água de poço também poderia ser feita no mesmo dispositivo. Os óleos incidentes do acabamento de metal seriam axialmente extraídos através do conduto de exaustão axial 10 e o solvente e os sólidos não- condutores seriam recuperados no reservatório.

A confluência convergente turbulenta através do campo de um

indutor com meios para a liberação radial externa de salmoura para o espaço de confluência, é a melhor modalidade para a prática da presente invenção. No entanto, o indutor pode não ser necessário, em especial na modalidade da figura 6a, 6b. A separação centrífuga de salmoura da água doce em 20 turbulência organizada, com porosidade bruta efetiva e pressão de retomo suficiente e/ou aspiração axial para acionar a confluência através dos gradientes de baixa pressão nos eixos de vórtices turbulentos, também poderiam produzir água doce da salmoura, sem a necessidade de um indutor de proteção contra intrusão de salmoura arrastada. No entanto, o indutor 25 provoca precipitação de sais formadores de crosta e aumenta a eficácia da turbulência organizada, portanto, sua inclusão é preferida.

O contrafluxo radial dentro de uma carcaça é vantajoso porque a pressão desenvolvida por uma bomba de alimentação centrífuga se toma uma pressão de retomo que aciona a confluência e o reservatório coberto coleta a salmoura concentrada lançada pela bomba centrífuga. No entanto, alternativas são possíveis, incluindo superfícies de rotação com indutores e dispostos dentro de um reservatório com pressão hidrostática no reservatório que aciona a confluência. Muitas configurações alternativas para a carcaça e a bomba centrífuga são possíveis, inclusive carcaças em forma de cone e/ou bombas. Outra alternativa é uma bomba ou outros meios para pressionar a alimentação antes da entrada de alimentação axial.

A mineração de ouro para recuperar as partículas minúsculas de uma pasta poderia ser praticada na presente invenção. Este bônus para a sua utilização em dessalinização tomaria a presente invenção preferível para dessalinização de solos, para tomá-los adequados para o cultivo de alimentos novamente.

Deveria ficar evidente para aqueles versados na técnica que as aplicações específicas das novas idéias apresentadas aqui poderiam ser feitas levando em conta a descrição das modalidades. Portanto, não se pretende que o escopo da invenção se limite às modalidades específicas descritas, que são meramente ilustrativas da presente invenção e não pretende ter o efeito de limitar o escopo das reivindicações.

A retrospectiva instruída por parte daqueles versados na técnica específica de dessalinização não deveria ser admitida como prova ex post facto já que está evidente na presente invenção ou que poderia ser facilmente feita se incomodado, quando um grave problema de poluição de salmoura e escassez de água doce permanece sem solução por tanto tempo.

Claims (21)

1. Aparelho para dessalinização de salmoura, caracterizado pelo fato de ter: (a) uma carcaça contendo uma abertura de alimentação central axial e uma abertura de exaustão central axial, a abertura de alimentação axial que se comunica com uma fonte de salmoura e a carcaça com um interior; (b) um reservatório disposto sobre a carcaça, o reservatório com um interior que se comunica com o interior da carcaça e o reservatório que compreende uma abertura para a remoção de sólidos e salmoura; (c) uma bomba centrífuga rotativa disposta no interior da carcaça entre a abertura de alimentação axial e abertura de exaustão axial, a bomba centrífuga que compreende um defletor e que compreende canais, o defletor distante da carcaça e, assim, fornecendo uma passagem da confluência convergente onde o grande cisalhamento entre o defletor e a carcaça provoca turbulência no fluxo do fluido radialmente para dentro da abertura de exaustão axial; (d) meios de acionamento conectados à bomba centrífuga para que a bomba centrífuga gire e assim lance radialmente para fora da abertura de alimentação axial para o reservatório do fluxo de fonte divergente abaixo do defletor; e (e) meios para lançar o fluido radialmente para o interior sobre o defletor através da passagem de confluência convergente de uma abertura de exaustão axial e para fora da carcaça.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios provocam a repulsa da parede normal de constituintes condutores dentro da passagem de confluência convergente, tais meios de repulsa da parede normal compreendem um indutor disposto sobre tal passagem de confluência e sobre tal abertura de exaustão axial.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o indutor é uma bobina em panqueca bifilar.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o indutor está conectado a uma fonte de corrente elétrica que oscila na freqüência de rádio.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tais meios de lançamento radial para o interior compreendem uma bomba axial que se comunica com a abertura de exaustão axial e a sucção do fluido do seu interior.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reservatório compreende meios para refrigeração da salmoura.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reservatório compreende um respiradouro de gás.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tal abertura para a remoção de sólidos e de salmoura compreende aberturas separadas para os sólidos cristalizados e para salmoura concentrada.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bomba centrífuga compreende um impulsor superior e um impulsor inferior, tais impulsores sendo impulsores centrífugos em contra- rotação coaxiais.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os impulsores centrífugos em contra-rotação coaxiais fazem parte da carcaça e se conectam ao reservatório pelas vedações móveis.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o impulsor inferior compreende um defletor.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os meios de acionamento que compreende pelo menos uma roda motora que encaixa os impulsores em sua periferia.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um reservatório de coleta de sólidos abaixo da abertura de alimentação axial.

14. Método para a dessalinização da salmoura, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: lançamento da salmoura radialmente para o exterior em um fluxo de fonte divergente de uma entrada de alimentação axial em um reservatório coberto disposto sobre a entrada de alimentação axial, ao mesmo tempo em que lançamento do fluido radialmente para o interior da confluência convergente dentro da carcaça e através da saída de alimentação axial na carcaça e cisalhamento e indução eletromagnética no fluxo de confluência convergente.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de coleta de sólidos cristalizados a partir do reservatório coberto.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de repetição do processo em dispositivos suplementares que alimentam a saída da abertura de exaustão axial na abertura de alimentação axial dos dispositivos subseqüentes.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de repetição do processo em dispositivos suplementares que alimentam a saída do reservatório na abertura de alimentação axial dos dispositivos subseqüentes.

18. Aparelho para a recuperação do metal a partir da salmoura, caracterizado pelo fato de que compreende uma bomba centrífuga que compreende pelo menos um canal que compreende uma pluralidade de ranhuras, as ranhuras sendo transversais na direção do fluxo de fluido ao longo do canal, a bomba centrífuga fornecendo meios para lançar a salmoura radialmente para o exterior de um eixo de rotação; meios para provocar a confluência de sólidos para o eixo de rotação e para dentro do reservatório de recuperação de sólidos abaixo da bomba centrífuga; e meios para provocar a repulsa por indução eletromagnética de modo que a os metais sejam lançados fora das ranhuras e radialmente para o exterior do fluxo e para dentro da confluência.

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que tais meios de repulsa incluem um indutor disposto acima da bomba centrífuga.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o indutor é uma bobina bifilar.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que tais meios de repulsa compreendem meios de oscilação na freqüência de rádio.