EA024321B1 - Система для очистки воды методом перекристаллизации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системам для очистки воды методом перекристаллизации и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине. Техническим результатом изобретения является повышение качества очистки и увеличение объемов получения талой воды, сокращение сроков ее приготовления. Система для очистки воды включает термостатированный теплообменный модуль, включающий несколько теплообменных емкостей для очистки воды, термостатированную накопительную емкость для очищенной воды, средство для подачи чистой воды в тару потребителю и средство для слива неиспользованной чистой воды, подключенные к накопительной емкости средство для фильтрации и подачи исходной воды на очистку из водопровода, соединенное с теплообменным модулем для очистки воды, средство для слива чистой воды и средство для слива жидкого концентрата органических и неорганическихз примесей, подключенные к теплообменному модулю, несколькими средствами для замораживания воды и плавления льда с термоэлементами охлаждения и нагрева, которые расположены на поверхности теплообменного модуля, электронный блок управления аппаратом, соединенный со средствами для замораживания воды и плавления льда и электроприводами средств для фильтрации и подачи воды на очистку, слива чистой воды и жидкого концентрата примесей. Каждая из теплообменных емкостей выполнена из термопроводного материала в виде прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой внутренней полостью и соединена трубопроводами со средством для фильтрации и подачи воды на очистку из водопровода, средством для слива чистой воды и средством для слива жидкого концентрата

Description

Изобретение относится к системам для очистки воды методом перекристаллизации, улучшающим ее биологические свойства путем удаления растворимых в ней органических и неорганических веществ и газов, и может быть использована в быту, пищевой промышленности и медицине.

Очистка воды методом перекристаллизации состоит в ее замораживании при температуре несколько ниже нуля градусов Цельсия (например, от -2 до -6°С) с образованием кристаллов льда, из которых на границе фронта кристаллизации большая часть примесей вытесняется в виде жидкого концентрата органических и неорганических примесей, который не замерзает при указанных температурах вследствие повышенного содержания солей. Жидкий концентрат примесей удаляют, а чистый слиток кристаллов льда плавят при положительной температуре с получением очищенной талой воды.

Известен водоочиститель для получения талой питьевой воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом (патент РФ № 2312817, МПК С02Р 1/22, опубл. 20.12.2007). Водоочиститель имеет раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, и дополнительно снабжен приводным устройством перемещения стержня замороженной воды, смонтированным за морозильной камерой и разобщающим устройством, размещенным по центру стержня замороженной воды и выполненным в виде трубы. Разобщающее устройство имеет на входе кольцевую режущую часть, а на выходе расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола.

Однако данное устройство обеспечивает недостаточное качество очистки воды, сложно в конструктивном выполнении и не имеет оптимально подобранной геометрии теплообменной емкости.

Известен водоочиститель для получения талой питьевой воды в промышленных масштабах из морской воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда (Патент Франции № 2858607, МПК С02Р 1/22, опубл. 11.02.2005).

Известна установка для очистки воды (Патент РФ № 2274607, МПК С02Р 1/22, опубл. 20.04.2006 г.), содержащая емкость для неочищенной воды, установленный в емкости теплообменник для отвода тепла и намораживания льда, средства для нагрева и оттаивания льда, морозильный агрегат с системой его охлаждения, трубопровод с вентилем для слива воды с примесями, трубопровод с вентилем для слива талой воды, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен по форме многоступенчатого змеевика, расположенного в верхней части емкости по высоте примерно 1/3-2/3 высоты емкости на расстоянии 2-5 см относительно верхнего основания емкости и симметрично относительно ее боковой поверхности с зазором, обеспечивающим возможность объемного намораживания льда в воде вокруг змеевика до размера, не перекрывающего при кристаллизации льдом этот зазор, емкость снабжена термоизоляционной крышкой и уплотнением, трубопровод для слива воды с примесями установлен в самом сечении конического дна емкости, трубопровод для слива талой воды установлен внизу выше конического дна емкости на 0,52 см. Установка снабжена фильтром тонкой очистки с водоотводящей трубкой с вентилем и насосом для циркуляции и перекачки талой воды под давлением через фильтр тонкой очистки и блоком управления в ручном или автоматическом режиме.

Наиболее близким аналогом (прототипом) устройства является аппарат для очистки воды (патент РФ № 2393996, МПК С02Р 1/22, опубл. 10.07.2010 г.), включающий корпус, в котором размещены термостатированная рабочая емкость с крышкой и наклонным днищем с отверстием для слива воды, средство для замораживания воды и таяния льда с блоком управления, потребительская емкость для приема талой очищенной воды и емкость для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия, трубопроводы со средством) для управления сливом воды в последних, подсоединенные к сливному отверстию наклонного днища рабочей емкости для замораживания воды и таяния льда, сливные патрубки которых установлены соответственно над потребительской емкостью для приема очищенной талой воды и емкостью для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия. Средства для замораживания воды и таяния льда выполнены в виде термоэлектрического модуля, содержащего несколько термоэлектрических элементов, расположенных снаружи на боковой стенке рабочей емкости для замораживания воды и таяния льда, средство для управления сливом воды в трубопроводах содержит установленные попарно в последних четыре нормально закрытых клапана, а указанные трубопроводы для слива воды дополнительно соединены между собой трубопроводом с фильтром тонкой очистки воды, участки соединения которого с трубопроводами для слива воды расположены между клапанами средства для управления сливом воды в указанных трубопроводах. Рабочая емкость выполнена прямоугольной формы, соотношение ее высоты к длине и ширине составляет соответственно не менее 1,0 и не более 1,2.

Однако в вышеприведенных аналогах и прототипе аппараты предназначены для приготовления чистой талой воды в небольших объемах, которую необходимо сразу употреблять после приготовления поскольку она теряет полезные свойства талой воды в течение нескольких часов. Кроме того, качество

- 1 024321 очищенной воды является недостаточной, а цикл очистки длителен около 7-8 и более часов (чем больше объем очищаемой воды, тем продолжительнее цикл очистки воды).

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества очистки и увеличение объемов получения талой воды, сокращение сроков ее приготовления и обеспечение возможности накопления очищенной талой воды и увеличение срока ее хранения за счет снабжения отдельной термостатированной емкостью с обеспечением температуры внутри ее полости плюс 3-4°С.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе для очистки воды методом перекристаллизации, включающей термостатированный теплообменный модуль для очистки воды, средство для фильтрации и подачи исходной воды на очистку из водопровода, соединенное с теплообменным модулем для очистки воды, средство для слива чистой воды и средство для слива жидкого концентрата органических и неорганических примесей, подключенные к теплообменному модулю, средства для замораживания воды и плавления льда с термоэлементами охлаждения и нагрева, которые расположены на поверхности теплообменного модуля, электронный блок управления аппаратом, соединенный со средствами для замораживания воды и плавления льда и электроприводами средств для фильтрации и подачи воды на очистку, слива чистой воды и жидкого концентрата примесей, согласно изобретению она снабжена термостатированной накопительной емкостью для чистой воды, несколькими средствами для замораживания воды и плавления льда, средством для подачи чистой воды в тару потребителю и средством для слива неиспользованной чистой воды, подключенные к накопительной емкости, теплообменный модуль состоит из нескольких теплообменных емкостей, каждая из которых выполнена из термопроводного материала в виде прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой внутренней полостью, образованной между двумя противоположно расположенными стенками указанной емкости, и соединена трубопроводами со средством для фильтрации и подачи воды на очистку из водопровода, средством для слива чистой воды и средством для слива жидкого концентрата примесей, а средство для слива чистой воды из теплообменных емкостей соединено с термостатированной накопительной емкостью, причем термоэлементы охлаждения и нагрева каждого средства для замораживания воды и плавления льда расположены на поверхности стенок одной или нескольких теплообменных емкостей.

Средство для фильтрации и подачи воды на очистку из водопровода содержит датчики уровня воды в теплообменных емкостях и соединенные трубопроводами с указанными теплообменными емкостями через электроклапаны гидронасос и узел фильтрации. Средство для слива чистой воды из теплообменных емкостей содержит датчик уровня воды в термостатированной накопительной емкости для чистой воды и трубопроводы с установленными в них электроклапанами. Средство для подачи чистой воды в тару потребителю содержит дозатор, соединенный трубопроводом через электроклапан с термостатированной накопительной емкостью. Средство для слива жидкого концентрата примесей из теплообменных емкостей содержит бак для сбора жидкого концентрата примесей с датчиком уровня жидкости, соединенный трубопроводами через электроклапаны с соотвествующими теплообменными емкостями и через гидронасос и обратный электроклапан с канализацией. Средство для слива неиспользованной чистой воды содержит трубопровод с электроклапаном, соединенный с термостатированной накопительной емкостью для чистой воды и баком для сбора жидкого концентрата примесей.

Электронный блок управления содержит микропроцессорный пульт (МП) управления, соединенный с электроклапанами и приводом гидронасоса средства фильтрации и подачи исходной воды в теплообменные емкости;

первую плату управления, соединенную с МП управления и дозатором чистой воды;

вторую и третью платы управления, соединенные с МП управления и со средствами для замораживания воды и плавления льда, датчиками уровня воды в теплообменных емкостях, электроклапанами средства для слива чистой воды в накопительную емкость и средства для слива жидкого концентрата примесей в бак для жидких отходов;

четвертую плату управления, соединенную с МП управления и с датчиком уровня воды в накопительной емкости и датчиком уровня жидкости в баке для жидких отходов, с электроклапанами средства для подачи воды потребителю через дозатор и средства для слива неиспользованной воды из накопительной емкости, обратным электроклапаном и гидронасосом средства для слива жидкого концентрата примесей в бак для сбора жидкого концентрата примесей из теплообменных емкостей.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами. На фиг. 1 представлена схема двух теплообменных емкостей с размещенными на поверхности их стенок общих термоэлементов охлаждения и нагрева средства для замораживания воды и плавления льда. На фиг. 2 приведена схема теплообменной емкости с термоэлементами охлаждения и нагрева. На фиг. 3 приведена схема системы для очистки воды с двумя теплообменными емкостями, каждая из которых снабжена отдельным средством для замораживания воды и таяния льда. На фиг. 4 представлена схема системы для очистки воды с четырьмя теплообменными емкостями, имеющими попарно общие термоэлементы охлаждения и нагрева (как приведено на фиг. 1) средства замораживания воды и таяния льда.

В первом варианте выполнения система очистки воды методом перекристаллизации включает две термостатированных теплообменных емкости 1 и 2 (фиг. 3) для очистки воды и соединенную с ними через средство 3 для слива чистой воды термостатированную накопительную емкость 4 для чистой (очи- 2 024321 щенной) воды, средство 5 для фильтрации и подачи исходной воды на очистку, соединенное трубопроводами с теплообменными емкостями 1 и 2 для очистки воды, средство 6 для слива жидкого концентрата органических и неорганических примесей, соединенное с теплообменными емкостями 1 и 2, средства 7 и 8 для замораживания воды и плавления льда, термоэлементы охлаждения 9 и нагрева 10 (фиг. 2) каждого из которых расположены на поверхности стенок 11 или 12 теплообменной емкости 1 или 2, средство 13 для подачи чистой воды в тару и средство 14 (20) для слива неиспользованной чистой воды, подключенные к накопительной емкости 4. Каждая из теплообменных емкостей 1 и 2 выполнена из термопроводного материала в виде прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой внутренней полостью 15, образованной между двумя противоположно расположенными стенками 11 и 12 указанной емкости.

Средство 5 для фильтрации и подачи исходной воды на очистку содержит датчики 16 уровня воды в теплообменных емкостях 1 и 2 и соединенные трубопроводами первый электроклапан 17, гидронасос 18, узел 19 фильтрации, второй и третий электроклапаны 20 и 21, средство 3 для слива чистой воды из теплообменных емкостей 1 и 2 содержит датчик 22 уровня воды в термостатированной накопительной емкости 4 для очищенной воды и трубопроводы с установленными в них электроклапанами 23 и 24, средство 13 для подачи чистой воды в тару содержит трубопровод с установленным в нем электроклапаном 25, соединенный с термостатированной накопительной емкостью 4 и дозатором 26 подачи очищенной воды в тару, средство 6 для слива жидкого концентрата примесей из теплообменных емкостей 1 и 2 содержит бак 27 для сбора жидких отходов с датчиком 28 уровня жидкости, соединенный трубопроводами через электроклапаны 29 и 30 с теплообменными емкостями 1 и 2 и через гидронасос 31 и обратный электроклапан 32 с канализацией 33 и средство 14 для слива неиспользованной чистой воды содержит трубопровод с электроклапаном 34, соединенный с термостатированной накопительной емкостью 4 для чистой воды и баком 27 для сбора жидких отходов. Система содержит электронный блок управления, включающий микропроцессорный пульт 35 (МП) управления, соединенный с электроклапанами 17, 20 и 21 и приводом гидронасоса 18 средства 5 для фильтрации и подачи воды в теплообменные емкости 1 и 2, первую плату 36 управления, соединенную с МП управления 35 и дозатором 26 чистой воды, вторую и третью платы 37 и 38 управления, соединенные с МП управления 35 и со средствами 7 и 8 для замораживания воды и плавления льда, датчиками 16 уровня воды в теплообменных емкостях 1 и 2, электроклапанами 23, 24, 29 и 30 средств 3 и 6 для слива чистой воды в накопительную емкость 4 и для слива жидкого концентрата примесей в бак 27 для жидкого концентрата примесей, четвертую плату 39 управления, соединенную с МП управления 35 и с датчиком 22 уровня воды в накопительной емкости 4 и датчиком 28 уровня жидкости в баке 27 для жидких отходов, с электроклапанами 25 и 34 средства 13 для подачи воды в тару потребителю через дозатор 26 и средства 14 для слива неиспользованной воды из накопительной емкости 4, обратным электроклапаном 32 и гидронасосом 31 средства 6 для слива жидкого концентрата примесей в бак 27 для сбора жидких отходов из первой и второй теплообменных емкостей 1 и 2.

Во втором варианте выполнения системы для очистки воды термостатированные теплообменные емкости 1 и 2 для очистки воды методом перекристаллизации снабжены двумя дополнительными теплообменными емкостями 40 и 41 (фиг. 4), соединенными через трубопроводы с электроклапанами 42 и 43 средства 3 для слива чистой воды с термостатированной накопительной емкостью 4 для чистой воды. Средство 5 для фильтрации и подачи исходной воды на очистку соединено трубопроводами с электроклапанами 44 и 45 с теплообменными емкостями 40 и 41 для очистки воды соответственно. Средство 6 для слива жидкого концентрата органических и неорганических примесей соединено с теплообменными емкостями 40 и 41 трубопроводами с электроклапанами 46 и 47. Термоэлементы охлаждения 9 и нагрева 10 (фиг. 1) каждого из средств 7 и 8 замораживания воды и плавления льда расположены на внешней поверхности стенок 11 двух рядом расположенных теплообменных емкостей 1, 40 и 2, 41 соответственно (фиг. 1). Кроме того, микропроцессорный пульт 35 (МП) управления соединен с электроклапанами 44, 45 и датчиками уровня воды 48, 49 средства фильтрации и подачи воды в теплообменные емкости 40 и 41. Вторая плата 37 управления соединена с электроклапаном 42 средства 3 и электроклапаном 46 средства 6, а третья плата 38 управления соединена с электроклапаном 43 средства 3 и электроклапаном 47 средства 6.

Система для очистки воды методом перекристаллизации работает следующим образом.

Устройство включают в электрическую сеть. На МП управления 35 включают кнопку Сеть, после чего загорается индикация сети. Нажимают кнопку Начать процесс.

Описание работы первого варианта системы очистки воды

Микропроцессорный пульт 35 и платы 37 и 38 управления в электронном блоке осуществляют следующий алгоритм работы по очистке воды (фиг. 3).

1. МП управления 35 открывает электроклапаны 17 и 20, запускает гидронасос 18. Вода из водопровода фильтруется в узле 19 от механических примесей, обрабатывается ультрафиолетом и заполняет теплообменную емкость 1 на 3/4 ее объема. Процесс заполнения емкости контролируется датчиком 16 уровня воды.

2. Электроклапан 20 закрывается.

3. Плата 37 управления включает термоэлементы 9 охлаждения, расположенные на стенке 11 теп- 3 024321 лообменной емкости 1 (фиг. 2), в режим охлаждения очищаемой воды и датчик измерения температуры, расположенный на стенке или днище емкости 1 (на чертежах не показан).

4. В емкости 1 вода охлаждается до температуры кристаллизации 0°С с формированием плоского фронта кристаллизации, далее процесс кристаллизации - образование чистого льда без примесей и охлаждение полученного льда до минус 4-5°С. Процесс льдообразования происходит в направлении от стенки 11 к стенке 12 (фиг. 2) емкости 1, у которой образуется жидкий концентрат растворенных в воде примесей (соли металлов, органические загрязнения и т.д.), тем самым происходит образование рассола вода с повышенным содержанием солей и различных загрязнителей. В соответствии с общеизвестными данными температура замерзания данного рассола составляет минус 6-7°С. Толщина слоя чистого льда на стенке 11 указанной емкости составляет 2,5-3 см.

5. Плата 37 управления отключает термоэлементы охлаждения 9 и открывает электроклапан 29. Происходит слив концентрата жидких примесей (рассола) из емкости 1 по трубопроводу в бак 27 в течение нескольких минут. Электроклапан 29 отключается.

6. Плата 37 управления включает термоэлементы 10 на стенке 11 емкости 1 в режим нагрева. Происходит повышение температуры чистого льда в емкости 1 до температуры 0°С, при которой наступает плавление льда и получение очищенной талой воды. Температура стенки 11 достигает +6-15°С, вследствие чего лед полностью превращается в талую воду в течение 0,5-1 ч.

7. После таяния льда в емкости 1 плата 37 управления открывает электроклапан 23 и чистая талая вода сливается из теплообменной емкости 1 в термостатированную накопительную емкость 4.

8. По мере расхода талой воды плата 38 управления открывает клапан 21 и предварительно отфильтрованная вода заполняет вторую теплообменную емкость 2 на 3/4 ее объема. Клапан 21 закрывается.

9. Плата 38 управления включает термоэлементы 9 охлаждения, расположенные на стенке 11 емкости 2 (фиг. 2), в режим охлаждения очищаемой воды и датчик измерения температуры, расположенный на стенке или днище емкости 2 (на чертежах не показан).

10. В емкости 2 также происходит охлаждение воды до температуры кристаллизации 0°С с формированием плоского фронта кристаллизации, далее процесс кристаллизации - образование чистого льда без примесей и охлаждение полученного льда до минус 4-5°С. Процесс льдообразования происходит в направлении от стенки 11 к стенке 12 (фиг. 2) емкости 2, у которой образуется жидкий концентрат растворенных в воде примесей (соли металлов, органические загрязнения и т.д.), тем самым происходит образование рассола - вода с повышенным содержанием солей и различных загрязнителей. В соответствии с общеизвестными данными температура замерзания данного рассола составляет минус 6-7°С.

11. Плата 38 управления отключает термоэлементы охлаждения 9 и открывает электроклапан 30. Происходит слив концентрата жидких примесей (рассола) из емкости 2 по трубопроводу в бак 27 в течение нескольких минут. Электроклапан 30 отключается.

12. Плата 38 управления включает термоэлементы 10 на стенке 11 емкости 2 в режим нагрева. Происходит повышение температуры чистого льда в емкости 2 до температуры 0°С, при которой наступает плавление льда и получение очищенной талой воды. Температура стенки 11 емкости 2 достигает +615°С, вследствие чего лед полностью превращается в талую воду в течение 0,5-1 ч.

13. После таяния льда в емкости 2 плата 38 управления открывает электроклапан 24 и чистая талая вода сливается из теплообменной емкости 2 в термостатированную накопительную емкость 4.

Описание работы второго варианта системы очистки воды

Микропроцессорный пульт 35 и платы 37 и 38 управления в электронном блоке осуществляют следующий алгоритм работы по очистке воды (фиг. 4).

1. МП управления 35 открывает электроклапаны 17, 20 и 44, запускает гидронасос 18. Вода из водопровода фильтруется в узле 19 от механических примесей, обрабатывается ультрафиолетом и заполняет теплообменные емкости 1 и 40 на 3/4 их объема. Процесс заполнения емкостей 1 и 40 контролируется датчиками 16 и 48 уровня воды соответственно.

2. Электроклапаны 20 и 44 закрываются.

3. Плата 37 управления включает термоэлементы 9 охлаждения, расположенные на стенках 11 емкостей 1 и 40 (фиг. 1) в режим охлаждения очищаемой воды в указанных емкостях и датчики измерения температуры, расположенные на стенке или днище емкостей 1 и 40 (на чертежах не показаны).

4. В емкостях 1 и 40 происходит охлаждение воды до температуры кристаллизации 0°С с формированием плоского фронта кристаллизации, далее процесс кристаллизации - образование чистого льда без примесей и охлаждение полученного льда до минус 4-5°С. Процесс льдообразования происходит в направлении от стенки 11 к противоположной стенке 12 емкостей 1 и 40. У стенок 12 образуется жидкий концентрат растворенных в воде примесей (соли металлов, органические загрязнения и т.д.), тем самым происходит образование рассола - вода с повышенным содержанием солей и различных загрязнителей. В соответствии с общеизвестными данными температура замерзания данного рассола составляет минус 6-7°С. Толщина слоя чистого льда на стенках 11 указанных емкостей составляет 2,5-3 см.

5. Плата 37 управления отключает термоэлементы охлаждения 9 и открывает электроклапаны 29 и

46. Происходит слив концентрата жидких примесей (рассола) из емкостей 1 и 40 по трубопроводам в бак

- 4 024321 в течение нескольких минут. Электроклапаны 29 и 46 отключаются.

6. Плата 37 управления включает термоэлементы 10 на стенке 11 емкостей 1 и 40 в режим нагрева. Происходит повышение температуры чистого льда в емкостях 1 и 40 до температуры 0°С, при которой наступает плавление льда и получение очищенной талой воды. Температура стенки 11 емкостей 1 и 40 достигает +6-15°С вследствие чего лед полностью превращается в талую воду в течение 0,5-1 ч.

7. После таяния льда в емкостях 1 и 40 плата 37 управления открывает электроклапаны 23, 42 и чистая талая вода сливается из теплообменных емкостей 1 и 40 в термостатированную накопительную емкость 4.

8. По мере расхода талой воды в емкости 4 плата 38 управления открывает клапаны 21, 45 и предварительно отфильтрованная вода заполняет теплообменные емкости 2 и 41 на 3/4 их объема. Клапаны 21, 45 закрываются.

9. Плата 38 управления включает термоэлементы 9 охлаждения, расположенные на стенке 11 емкостей 2 и 41 (фиг. 1) в режим охлаждения очищаемой воды в указанных теплообменных емкостях и датчики измерения температуры, расположенные на стенке или днище емкостей 2 и 41 (на чертежах не показаны).

10. В емкостях 2 и 41 также происходит охлаждение воды до температуры кристаллизации 0°С с формированием плоского фронта кристаллизации, далее процесс кристаллизации - образование чистого льда без примесей и охлаждение полученного льда до минус 4-5°С. Процесс льдообразования происходит в направлении от стенки 11 к стенке 12 (фиг. 1) емкостей 2 и 41. У стенок 12 образуется жидкий концентрат растворенных в воде примесей (соли металлов, органические загрязнения и т.д.), тем самым происходит образование рассола - вода с повышенным содержанием солей и различных загрязнителей. На стенках 11 формируется слой чистого льда толщиной 2,5-3 см.

11. Плата 38 управления отключает термоэлементы охлаждения 9 и открывает электроклапаны 30 и

47. Происходит слив концентрата жидких примесей (рассола) из емкостей 2 и 41 по трубопроводам в бак 27 в течение нескольких минут. Электроклапаны 30 и 47 отключаются.

12. Плата 38 управления включает термоэлементы 10 на стенке 11 емкостей 2 и 41 в режим нагрева. Происходит повышение температуры чистого льда в указанных емкостях до температуры 0°С, при которой наступает плавление льда и получение очищенной талой воды. Температура стенки 11 емкостей 2 и 41 достигает +6-15°С, вследствие чего лед полностью превращается в талую воду в течение 0,5-1 ч.

13. После таяния льда в емкостях 2 и 41 плата 38 управления открывает электроклапаны 24, 43 и чистая талая вода сливается из теплообменных емкостей 2 и 41 в термостатированную накопительную емкость 4, в которой поддерживается температура в диапазоне плюс 3-5°С длительное время (до 10 ч).

Потребитель на ПМ управления 35 нажимает на кнопку выдачи порции воды, и плата управления 39 открывает электроклапан 25, включает дозатор 28 и порция воды поступает в тару потребителя. Неизрасходованная талая вода после хранения 10 ч в емкости 4 сливается из нее в автоматическом режиме в бак 27 при открытии клапана 34 платой 39 управления.

Таким образом, МП управления 35 посредством плат 37 и 38 управления поддерживает в автоматическом режиме наличие талой воды в термостатированной накопительной емкости 4 путем повторения циклов очистки воды (п.п.1-13) с учетом ее расхода потребителями.

Сокращение времени очистки воды обеспечивается за счет того, что в щелевой полости теплообменной емкости вода кристаллизуется в виде слоя льда небольшой толщины на одной из боковых стенок емкости в течение непродолжительного времени за счет интенсивного теплообмена между охлаждаемой поверхностью стенки емкости через тонкий слой льда с водой, а существенный объем этого чистого льда образуется за счет развитой (большой) площади боковой поверхности емкости, имеющей внутренний объем в виде плоской или кольцевой щели. Известно, что при одном и том же объеме наименьшую площадь поверхности будет иметь емкость в виде шара. Площадь поверхности кубической емкости того же объема увеличивается приблизительно в 1,24 раза. Площадь поверхности заявляемой теплообменной емкости того же объема с плоским щелевым внутренним объемом может быть увеличена от 2 до 10 раз. В этой связи поглощение тепла в охлаждаемой воде может быть увеличено в несколько раз, вследствие чего сокращается время замораживания и очистки воды. Удельный тепловой поток равен

где с.|- удельный тепловой поток; к - коэффициент теплопроводности льда, Вт/(м-К);

АТ- перепад температур при прохождении через слой льда, К;

Ь -толщина слоя льда, м.

Из вышеприведенной формулы видно, что чем меньше толщина (Ь) слоя льда, тем больший удельный тепловой поток передается охлаждаемой воде и тем быстрее вода кристаллизуется, вследствие чего сокращается время очистки воды.

Повышение качества очистки воды достигается за счет пристеночной кристаллизации очищаемой воды. Наиболее чистый лед кристаллизуется тонким слоем на охлажденной стенке емкости с водой. С увеличением толщины слоя льда процесс льдообразования замедляется, а чистота его и физико- 5 024321 химические характеристики снижаются (уменьшается рН и увеличивается окислительно-восстановительный потенциал - ОВП).

Термостатированная накопительная емкость позволяет более длительное время сохранять полезные биохимические свойства талой воды (высокий рН и низкий ОВП).

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Система для очистки воды методом перекристаллизации, включающая термостатированный теплообменный модуль для очистки воды, средство для фильтрации и подачи исходной воды на очистку из водопровода, соединенное с теплообменным модулем для очистки воды, выполненным в виде емкости с термопроводными стенками, средство для слива чистой воды и средство для слива жидкого концентрата органических и неорганических примесей, подключенные к емкости теплообменного модуля, средства для замораживания воды и плавления льда с термоэлементами охлаждения и нагрева, которые расположены на внешней поверхности стенок емкости теплообменного модуля, электронный блок управления аппаратом, соединенный со средствами для замораживания воды и плавления льда и электроприводами средств для фильтрации и подачи воды на очистку, слива чистой воды и жидкого концентрата примесей, отличающаяся тем, что она снабжена термостатированной накопительной емкостью для чистой воды, средствами для замораживания воды и плавления льда, средством для подачи чистой воды в тару потребителю и средством для слива неиспользованной чистой воды, подключенные к накопительной емкости, теплообменный модуль снабжен несколькими такими теплообменными емкостями, каждая из которых выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой внутренней полостью, образованной между двумя противоположно расположенными стенками указанной емкости, и соединена трубопроводами со средством для фильтрации и подачи воды на очистку из водопровода, средством для слива чистой воды и средством для слива жидкого концентрата примесей, а средство для слива чистой воды из емкостей теплообменного модуля соединено с термостатированной накопительной емкостью, причем термоэлементы охлаждения и нагрева каждого средства для замораживания воды и плавления льда расположены на поверхности стенок одной или нескольких теплообменных емкостей.
2. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство для фильтрации и подачи воды на очистку из водопровода содержит датчики уровня воды в теплообменных емкостях и соединенные трубопроводами с указанными теплообменными емкостями через электроклапаны, гидронасос и узел фильтрации, средство для слива чистой воды из теплообменных емкостей содержит датчик уровня воды в термостатированной накопительной емкости для чистой воды и трубопроводы с установленными в них электроклапанами, средство для подачи чистой воды потребителю содержит дозатор, соединенный трубопроводом через электрокпапан с термостатированной накопительной емкостью, средство для слива жидкого концентрата примесей из теплообменных емкостей содержит бак для сбора жидкого концентрата примесей с датчиком уровня жидкости, соединенный трубопроводами через электроклапаны с соответствующими теплообменными емкостями и через гидронасос и обратный электроклапан с канализацией, и средство для слива неиспользованной чистой воды содержит трубопровод с электроклапаном, соединенный с термостатированной накопительной емкостью для чистой воды и баком для сбора жидкого концентрата примесей, а электронный блок управления содержит микропроцессорный пульт (МП) управления, соединенный с электроклапанами и приводом гидронасоса средства фильтрации и подачи исходной воды в теплообменные емкости, первую плату управления, соединенную с МП управления и дозатором чистой воды, вторую и третью плату управления, соединенные с МП управления и со средствами для замораживания воды и плавления льда, датчиками уровня воды в теплообменных емкостях, электроклапанами средства для слива чистой воды в накопительную емкость и средства для слива жидкого концентрата примесей в бак для жидких отходов, четвертую плату управления, соединенную с МП управления и с датчиком уровня воды в накопительной емкости и датчиком уровня жидкости в баке для жидких отходов, с электроклапанами средства для подачи воды потребителю через дозатор и средства для слива неиспользованной воды из накопительной емкости, обратным электроклапаном и гидронасосом средства для слива жидкого концентрата примесей в бак для сбора жидких отходов из теплообменных емкостей.