RU135640U1 - SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION - Google Patents

SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION Download PDF

Info

Publication number
RU135640U1
RU135640U1 RU2013115053/05U RU2013115053U RU135640U1 RU 135640 U1 RU135640 U1 RU 135640U1 RU 2013115053/05 U RU2013115053/05 U RU 2013115053/05U RU 2013115053 U RU2013115053 U RU 2013115053U RU 135640 U1 RU135640 U1 RU 135640U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
sea
settling basin
height
sea water
Prior art date
Application number
RU2013115053/05U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Юльевич Афанасьев
Александр Борисович Крусиян
Сергей Викторович Чайкин
Original Assignee
Андрей Юльевич Афанасьев
Александр Борисович Крусиян
Сергей Викторович Чайкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Юльевич Афанасьев, Александр Борисович Крусиян, Сергей Викторович Чайкин filed Critical Андрей Юльевич Афанасьев
Priority to RU2013115053/05U priority Critical patent/RU135640U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU135640U1 publication Critical patent/RU135640U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

1. Устройство для опреснения морской воды, содержащее камеру испарения и камеру конденсации, расположенные на высоте, превышающей высоту столба жидкости водяного барометра, внешний теплообменник, отличающееся тем, что содержит циркуляционный вентилятор, днища камеры испарения и камеры конденсации расположены на высоте, превышающей барометрическую высоту столба воды, бак-деаэратор расположен на высоте, при которой барометрическая высота столба воды находится между его днищем и верхней крышкой, испарительная камера снабжена устройством безаэрозольной подачи морской воды, камера конденсации снабжена устройством безаэрозольной подачи пресной воды.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит бассейн-отстойник, который сообщается с морем.3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве бассейна-отстойника используется прибрежная акватория.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что на поверхности воды в бассейне-отстойнике дополнительно размещены плавучие элементы, выполненные из гидрофобного материала.5. Устройство по любому пп.1-4, отличающееся тем, что бассейн-отстойник на глубине 0,1-1 м под поверхностью морской воды дополнительно содержит систему сеток, выполненных из некорродирующих в морской воде материалов.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что поверхность бассейна-отстойника дополнительно покрыта перфорированной пленкой.7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что на дно бассейна-отстойника уложены емкости с морской солью.8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что дополнительно содержит внешнюю градирню.1. A device for desalination of sea water containing an evaporation chamber and a condensation chamber located at a height exceeding the height of the liquid column of the water barometer, an external heat exchanger, characterized in that it contains a circulation fan, the bottoms of the evaporation chamber and the condensation chamber are located at a height exceeding the barometric height water column, the deaerator tank is located at a height at which the barometric height of the water column is between its bottom and the top cover, the evaporation chamber is equipped with a device bezaerozolnoy feed seawater, the condensation chamber is provided with a fresh supply device bezaerozolnoy vody.2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a settling basin, which communicates with the sea. A device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that a coastal water area is used as a settling basin. 4. A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that floating elements made of a hydrophobic material are additionally placed on the water surface in the settling basin. A device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the sump pool at a depth of 0.1-1 m below the surface of the sea water further comprises a grid system made of non-corrosive materials in sea water. A device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the surface of the settling basin is additionally covered with a perforated film. A device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that containers with sea salt are laid at the bottom of the settling basin. A device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it further comprises an external cooling tower.

Description

Полезная модель относится к технологии опреснения морской воды и может найти применение в проектировании и изготовлении опреснительных станций для получения пресной воды для сельского хозяйства (полив выращиваемых культур растений), для промышленности и коммунального хозяйства.The utility model relates to the technology of desalination of sea water and can be used in the design and manufacture of desalination plants for fresh water for agriculture (watering cultivated plant crops), for industry and municipal services.

Существует несколько различных принципов опреснения морской воды: дистилляция, обратный осмос, электродиализ и других, реализуемых с помощью соответствующих установок. Однако наиболее чистую пресную воду можно получить, используя дистилляцию. Опреснение морской воды дистилляцией основано на выпаривании воды с дальнейшей конденсацией пара. Недостатками этого способа являются следующие:There are several different principles of desalination of sea water: distillation, reverse osmosis, electrodialysis, and others, implemented using the appropriate plants. However, the purest fresh water can be obtained using distillation. Distillation of sea water is based on the evaporation of water with further condensation of steam. The disadvantages of this method are the following:

- высокое энергопотребление, связанное с нагревом испаряемой морской воды до температуры кипения;- high energy consumption associated with the heating of evaporated sea water to a boiling point;

- интенсивное образование накипи;- intensive scale formation;

- сложность конструкции теплообменных аппаратов, связанную с тем, что установка должна иметь высокую степень теплозащиты, а также весьма значительную площадь контакта для снижения пассивных потерь;- the complexity of the design of heat exchangers, due to the fact that the installation must have a high degree of thermal protection, as well as a very significant contact area to reduce passive losses;

- невысокое КПД установок, по причине того, что большое количество тепла рассеивается в окружающую среду и не совершает полезной работы.- low efficiency of installations, due to the fact that a large amount of heat is dissipated into the environment and does not perform useful work.

Из уровня техники известен способ опреснения и установка для его реализации (И.Э. Апельцин и В.А. Клячко, «Опреснение воды» М.: Стройиздат, 1968. - 222 с.стр.28…29, рис.5.12). В соответствии с данным решением морская вода разбрызгивается в камере испарения на трубопровод с горячим теплоносителем, за счет чего происходит ее нагрев до 60…70 градусов и частичное испарение. Циркуляционный вентилятор создает поток воздуха, который переносит образовавшийся пар в камеру конденсации, где пар соприкасается с трубопроводом с холодным теплоносителем и частично конденсируется. Осушенный таким образом воздух попадает обратно в вентилятор и направляется опять в камеру испарения.The prior art method of desalination and installation for its implementation (I.E. Apeltsin and V.A. Klyachko, "Desalination of water" M .: Stroyizdat, 1968. - 222 pp. 28 ... 29, Fig. 5.12). In accordance with this decision, sea water is sprayed in the evaporation chamber onto a pipeline with a hot coolant, due to which it is heated to 60 ... 70 degrees and partial evaporation. The circulation fan creates an air stream that transfers the generated steam to the condensation chamber, where the steam comes into contact with the cold coolant pipe and partially condenses. Thus dried air flows back into the fan and is directed back to the evaporation chamber.

Основным недостатком данного способа и установки является то, что в связи с тем, что способ реализуется при атмосферном давлении, для интенсивного испарения воды в установке требуется значительный нагрев от внешнего источника тепла. Таким источником может являться, например, внешний контур охлаждения электростанций, у которых большая часть тепловой энергии полученной при сжигании топлива (углеводородного или ядерного) рассеивается в окружающую среду. Также может быть использовано тепло, полученное при охлаждении, например, судового двигателя. При отсутствии внешнего источника бросового тепла воду придется греть, дополнительно расходуя значительное количество энергии, что снижает экономическую эффективность данного способа.The main disadvantage of this method and installation is that due to the fact that the method is implemented at atmospheric pressure, significant evaporation of water from the installation requires significant heating from an external heat source. Such a source can be, for example, the external cooling circuit of power plants, in which most of the thermal energy received during the combustion of fuel (hydrocarbon or nuclear) is dissipated into the environment. Can also be used the heat obtained by cooling, for example, a marine engine. In the absence of an external source of waste heat, the water will have to be heated, additionally consuming a significant amount of energy, which reduces the economic efficiency of this method.

Поскольку испаряемая вода разбрызгивается на поверхность горячего трубопровода, возникает проблема аэрозольного уноса морской воды вместе с потоком воздуха в камеру конденсации, что является другим значительным недостатком данного решения. Конденсат на выходе сильно загрязнен морской водой и не является пресным. При разбрызгивании эта проблема возникает даже при низком давлении воздуха (0,02…0,05 атм.). А при атмосферном давлении острота этой проблемы возрастает кратно.Since the evaporated water is sprayed onto the surface of the hot pipeline, there is a problem of aerosol ablation of sea water together with the air flow into the condensation chamber, which is another significant drawback of this solution. The condensate at the outlet is heavily contaminated with seawater and is not fresh. When spraying, this problem occurs even at low air pressure (0.02 ... 0.05 atm.). And at atmospheric pressure, the severity of this problem increases by a factor.

Для уменьшения энергетических затрат применяются дистилляцион-ные устройства, использующие явление снижения температуры кипения воды в вакууме. При понижении давления над поверхностью воды, температура кипения снижается, что приводит к уменьшению энергетических затрат на опреснение. (Н.Э. Апельцин В.А. Клячко. Опреснение воды. М.: Стройиздат, 1968. - 222 с, стр.15). Кроме того, при снижении температуры, значительно снижается образование накипи, поскольку этот процесс существенно зависит от температуры раствора. Экспериментально установлено, что при температуре кипения менее 40 градусов Цельсия накипь практически не образуется. (Лукин Г.Я., Колесник Н.Н. - Опреснительные установки промыслового флота. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 368 с. Глава IV).To reduce energy costs, distillation devices are used that use the phenomenon of lowering the boiling point of water in a vacuum. With a decrease in pressure above the surface of the water, the boiling point decreases, which leads to a decrease in energy costs for desalination. (N.E. Apeltsin V.A. Klyachko. Desalination of water. M: Stroyizdat, 1968. - 222 s, p. 15). In addition, with decreasing temperature, scale formation is significantly reduced, since this process significantly depends on the temperature of the solution. It was experimentally established that at a boiling point of less than 40 degrees Celsius, scum practically does not form. (Lukin G.Ya., Kolesnik NN - Desalination plants of the fishing fleet. M: Food industry, 1970. - 368 p. Chapter IV).

Ближайшим аналогом предлагаемого решения является устройство опреснения морской воды, описанное в Патенте РФ №2393995 (заявка от 06.03.2009, Косс В.А., Пензин Р.А.).The closest analogue of the proposed solution is a seawater desalination device described in RF Patent No. 2393995 (application dated March 6, 2009, Koss V.A., Penzin R.A.).

Способ и реализующее его устройство заключается в том, что морская вода с поверхности моря при температуре около 30 градусов подается под давлением в камеру испарения, в которой поддерживается низкое давление, благодаря чему вода испаряется без подвода дополнительного тепла. Полученный пар конденсируется в камере конденсации за счет контакта с циркулирующей холодной пресной водой, разогнанной в форсунке до скорости 0,6…1 от скорости звука, для создания эффекта эжекции и откачивания образовавшегося пара из камеры испарения. Пресная вода, подаваемая в форсунку эжектора, охлаждается внутри теплообменника, помещенного в море на большую глубину, где морская вода имеет значительно более низкую температуру (около 10 градусов), чем на поверхности.The method and the device that implements it consists in the fact that sea water from the sea surface at a temperature of about 30 degrees is supplied under pressure to the evaporation chamber, in which a low pressure is maintained, so that the water evaporates without supplying additional heat. The resulting steam condenses in the condensation chamber due to contact with circulating cold fresh water, dispersed in the nozzle to a speed of 0.6 ... 1 from the speed of sound, to create the effect of ejection and pumping out the generated vapor from the evaporation chamber. Fresh water supplied to the ejector nozzle is cooled inside a heat exchanger placed in the sea at a great depth, where sea water has a much lower temperature (about 10 degrees) than on the surface.

Основными недостатками являются следующие. Морская вода подается в камеру испарения под давлением через форсунки, благодаря чему разбрызгивается на мелкие капли, для увеличения поверхности испарения. Следовательно, существует проблема аэрозольного уноса морской воды в камеру конденсации. Предлагается направлять полет капель против направления паровоздушного потока, но это не решает проблему полностью, поскольку самые маленькие капли все равно будут подхвачены потоком паровоздушной смеси и попадут в камеру конденсации. На данный момент не существует осушителей, которые могут полностью решить эту проблему.The main disadvantages are the following. Sea water is supplied to the evaporation chamber under pressure through nozzles, due to which it is sprayed into small droplets to increase the evaporation surface. Therefore, there is a problem of aerosol ablation of sea water into the condensation chamber. It is proposed to direct the flight of the droplets against the direction of the vapor-air flow, but this does not solve the problem completely, since the smallest drops will still be picked up by the vapor-air mixture flow and will fall into the condensation chamber. There are currently no dehumidifiers that can completely solve this problem.

Поскольку в указанной установке паровоздушный контур не является замкнутым, то для эффективного откачивания паров из камеры испарения, используется сверхзвуковой эжектор, в котором пресная вода с большой скоростью вылетает из форсунок и увлекает за собой пар. Разгон воды до большой скорости (0.6…1 скорости звука) требует больших затрат энергии. При этом, как правило, КПД эжектора не превышает 7%. Следовательно, большая часть энергии, затраченной на разгон воды, тратится на ее нагрев, при том, что ее необходимо охлаждать, и данное противоречие является первым недостатком данного решения.Since the steam-air circuit in this installation is not closed, for the effective pumping of vapors from the evaporation chamber, a supersonic ejector is used, in which fresh water at high speed escapes from the nozzles and entrains the vapor. Acceleration of water to a high speed (0.6 ... 1 speed of sound) requires large amounts of energy. Moreover, as a rule, the efficiency of the ejector does not exceed 7%. Therefore, most of the energy spent on dispersing water is spent on heating it, although it needs to be cooled, and this contradiction is the first drawback of this solution.

В соответствии с реализуемым данный способ устройством циркулирующая пресная вода охлаждается за счет того, что теплообменник (змеевик) циркулирующей трубы помещен в слой морской воды с температурой на 10…20 градусов ниже поверхностного слоя. Однако, глубина, на которой температура становится пригодной для охлаждения, сильно зависит от различных природных факторов, таких как приливы и отливы, ветер и подводные течения, которые перемешивают морскую воду. Анализ океанографических исследований показывает, что средняя глубина, на которой перепад температуры между поверхностью и глубинными слоями превышает 20 и более градусов, может составлять более 200 метров. Холодная вода, двигаясь по столь длинной трубе, неизбежно будет нагреваться, проходя через теплые слои моря. (Шокальский Ю.М., Океанография. - Ленинград, Гидрометеорологическое издательство, 1959. - 540 с, Глава VI, Боуден К. Физическая океанография прибрежных вод: Пер. с англ. - Москва, Мир, 1988. - 324 с, глава 7; Жуков Л.А. Общая океанология - Ленинград, Гидрометеоиздат, 1976. - 376 с, стр.283-295.) Поднимать воду с такой глубины, сохранив ее низкую температуру, энергетически неэффективно и технически сложно, что является вторым недостатком решения.In accordance with the device implemented by this method, the circulating fresh water is cooled due to the fact that the heat exchanger (coil) of the circulating pipe is placed in a layer of sea water with a temperature of 10 ... 20 degrees below the surface layer. However, the depth at which the temperature becomes suitable for cooling is highly dependent on various natural factors, such as ebbs and flows, wind and undercurrents that mix seawater. An analysis of oceanographic research shows that the average depth at which the temperature difference between the surface and deep layers exceeds 20 degrees or more can be more than 200 meters. Cold water moving along such a long pipe will inevitably heat up, passing through the warm layers of the sea. (Shokalsky Yu.M., Oceanography. - Leningrad, Hydrometeorological Publishing House, 1959. - 540 s, Chapter VI, Bowden K. Physical oceanography of coastal waters: Transl. From English. - Moscow, Mir, 1988. - 324 s, chapter 7 ; Zhukov L.A. General Oceanology - Leningrad, Gidrometeoizdat, 1976. - 376 s, pp. 283-295.) Raising water from this depth, while maintaining its low temperature, is energy inefficient and technically difficult, which is the second drawback of the solution.

Третий недостаток заключается в следующем. Морская вода является достаточно агрессивной средой - помимо сильной коррозионной способности, в ней постоянно находится большое количество различных микроорганизмов, которые оседают на любые поверхности, размещенные под водой. Ярким примером этому является известная веками проблема обрастания днищ кораблей. Поэтому теплообменный аппарат, помещенный на глубину моря, неизбежно начнет обрастать органикой. Толщина наросшего слоя может за считанные месяцы в несколько раз превысить толщину стенки, через которую происходит теплообмен. В результате эффективность теплообмена снижается в десятки раз. Вследствие этого теплообменный аппарат необходимо регулярно чистить. Однако сделать это на большой глубине чрезвычайно сложно и дорого, особенно учитывая то, что размеры теплообменника в масштабах опреснительного завода будут сопоставимы с размерами самого завода. Исключить это явление невозможно, даже применяя специальные «необрастающие» покрытия. Подобные покрытия лишь снижают процесс обрастания, не устраняя его полностью. К тому же, покрытие ухудшает теплопроводность, что приводит к необходимости увеличить площадь теплообмена. В итоге затраты на обслуживание такого теплообменника возрастают кратно, снижая экономическую эффективность установки.The third disadvantage is as follows. Sea water is a fairly aggressive environment - in addition to strong corrosivity, it constantly contains a large number of different microorganisms that settle on any surface placed under water. A striking example of this is the problem of fouling of the bottoms of ships, known for centuries. Therefore, a heat exchanger placed in the depths of the sea will inevitably begin to overgrow with organic matter. The thickness of the overgrown layer can in several months exceed the thickness of the wall through which heat transfer occurs. As a result, the heat transfer efficiency is reduced tenfold. As a result, the heat exchanger must be cleaned regularly. However, to do this at great depths is extremely difficult and expensive, especially considering that the dimensions of the heat exchanger on the scale of a desalination plant will be comparable to the dimensions of the plant itself. It is impossible to exclude this phenomenon, even using special “antifouling” coatings. Such coatings only reduce the fouling process, without eliminating it completely. In addition, the coating affects the thermal conductivity, which leads to the need to increase the heat transfer area. As a result, the maintenance costs of such a heat exchanger increase by several times, reducing the economic efficiency of the installation.

Общая техническая задача, которую решает предлагаемая полезная модель - создание установки опреснения морской воды, имеющей высокую эффективность и низкий уровень потребляемой энергии на единицу опресняемой воды, при этом лишенной вышеуказанных недостатков. Более детально, в предлагаемом устройстве:The general technical problem that the proposed utility model solves is the creation of a desalination plant for seawater, which has high efficiency and low energy consumption per unit of desalinated water, while devoid of the above disadvantages. In more detail, in the proposed device:

1) отсутствует аэрозольный унос морской воды в зону конденсации;1) there is no aerosol ablation of sea water into the condensation zone;

2) отсутствует необходимость нагрева воды от внешнего источника;2) there is no need for heating water from an external source;

3) отсутствует необходимость использования энергетически затратных способов переноса паровоздушной смеси;3) there is no need to use energy-intensive methods of transporting a vapor-air mixture;

4) отсутствует необходимость обслуживания теплообменных аппаратов, помещенных на большую глубину;4) there is no need for servicing heat exchangers placed at great depths;

5) отсутствуют непрерывно работающие вакуумные насосы.5) there are no continuously working vacuum pumps.

Основой предлагаемого решения является совокупность известных природных явлений. Так, известно что:The basis of the proposed solution is the totality of known natural phenomena. So, it is known that:

- вода в вакууме (2…5 кПа) кипит при комнатной температуре;- water in vacuum (2 ... 5 kPa) boils at room temperature;

- вода на глубине моря холоднее, чем на поверхности;- water at a depth of the sea is colder than at the surface;

- если организовать над поверхностью воды сдув приповерхностного слоя насыщенного пара потоком газа (искусственную конвекцию), то интенсивность испарения возрастает в десятки раз (Ярким примером, иллюстрирующим это явление, может служить самое сухое место на планете Земля - "Сухие Долины Мак-Мердо" в Антарктиде. В этом месте дуют постоянные сильные ветра, достигающие 320 км/ч, которые вызывают интенсивное испарение воды, не смотря на рекордно низкие температуры в этом регионе. За счет сильного ветра, испарившаяся влага быстро удаляется от места испарения. Некоторые районы Сухих Долин не видели жидкой воды уже 2 миллиона лет.).- if you organize over the surface of the water blowing off the surface layer of saturated steam with a gas stream (artificial convection), then the evaporation rate increases tenfold (A vivid example illustrating this phenomenon can serve as the driest place on planet Earth - “McMurdo Dry Valleys” in Antarctica.In this place, constant strong winds blow up to 320 km / h, which cause intense evaporation of water, despite the record low temperatures in this region.Thanks to strong winds, the evaporated moisture quickly moves away from me she fumes. Some areas of the Dry Valleys have not seen liquid water for 2 million years.).

Основываясь на вышеприведенных эффектах, поставленные технические задачи решаются реализацией следующего устройства.Based on the above effects, the technical tasks are solved by the implementation of the following device.

Устройство содержит герметичный корпус, внутри которого содержатся камера испарения, снабженная устройством безаэрозольной подачи воды, камера конденсации, снабженная устройством безаэрозольной подачи воды, вентилятор, приводимый во вращение двигателем, кольцевая разделительная перегородка с устройством разделения морской и пресной воды; систему подачи морской воды, вакуумирования и деаэрации, состоящей из бака-деаэратора, соединенного с корпусом посредством вакуумного трубопровода с запорными клапанами, подающего трубопровода с насосом, сливного трубопровода с вентилем, трубопровода подачи морской воды в герметичный корпус с насосом и вентилем, к которому параллельно подключен вспомогательный шунтирующий трубопровод, с вентилем и дроссельным устройством; систему циркуляции морской и пресной воды, состоящей из теплообменного аппарата, двух трубопроводов с насосом морской воды, двух трубопроводов с насосом пресной воды; систему слива пресной воды, состоящей из емкости пресной воды и трубопровода с вентилем; бассейн-отстойник, сообщающийся с водоемом с соленой водой (далее «море») при помощи трубопровода; участок водоема, оборудованного заборным и сливным трубопроводами; систему контрольно-измерительной и управляющей аппаратуры.The device includes a sealed enclosure, inside which contains an evaporation chamber equipped with a non-aerosol water supply device, a condensation chamber equipped with a non-aerosol water supply device, a fan driven by a motor, an annular partition with a device for separating sea and fresh water; seawater supply system, evacuation and deaeration system, consisting of a deaerator tank connected to the casing by means of a vacuum pipe with shut-off valves, a supply pipe with a pump, a drain pipe with a valve, a sea water supply pipe into a sealed housing with a pump and a valve to which is parallel connected auxiliary shunt pipeline, with valve and throttle device; circulation system of sea and fresh water, consisting of a heat exchanger, two pipelines with a pump of sea water, two pipelines with a pump of fresh water; a fresh water discharge system consisting of a fresh water tank and a pipeline with a valve; a settling basin in communication with a salt water body (hereinafter “the sea") by means of a pipeline; a section of a reservoir equipped with intake and drain pipelines; system of instrumentation and control equipment.

Устройство состоит из следующих основных элементов, представленных на фигуре 1:The device consists of the following main elements shown in figure 1:

- модуля, представляющего собой герметичный корпус 1 внутри которого расположены: камера испарения 12, снабженная устройством безаэрозольной подачи воды с подающем трубопроводом 13 и направляющими элементами 3, камера конденсации 2, снабженная устройством безаэрозольной подачи воды с подающим трубопроводом 9 и направляющими элементами 10, вентилятор 6, приводимый во вращение двигателем 15, кольцевая разделительная перегородка 11 с устройством разделения морской и пресной воды;- a module, which is a sealed housing 1 inside of which are located: an evaporation chamber 12, equipped with a non-aerosol water supply device with a supply pipe 13 and guide elements 3, a condensation chamber 2, equipped with a non-aerosol water supply device with a supply pipe 9 and guide elements 10, a fan 6 driven by a motor 15, an annular dividing wall 11 with a device for separating sea and fresh water;

- системы подачи морской воды, вакуумирования и деаэрации, состоящей из бака-деаэратора 7, подключенного к модулю вакуумным трубопроводом 4 с запорными клапанами 5 и 8, подающего трубопровода 29 с насосом 28, сливного трубопровода 30 с вентилем 31, трубопровода 16 подачи морской воды в модуль с насосом 14 и вентилем 24, к которому параллельно подключен вспомогательный шунтирующий трубопровод 19, с вентилем 25 и дроссельным устройством 23;- a system for supplying sea water, evacuation and deaeration, consisting of a tank-deaerator 7 connected to the module by a vacuum pipe 4 with shut-off valves 5 and 8, a supply pipe 29 with a pump 28, a drain pipe 30 with a valve 31, a pipe 16 for supplying sea water to a module with a pump 14 and a valve 24, to which an auxiliary bypass pipe 19 is connected in parallel, with a valve 25 and a throttle device 23;

- системы циркуляции морской и пресной воды, состоящей из теплообменного аппарата 27, трубопроводов 38 и 34 с насосом морской воды 21, трубопроводов 18 и 33 и насосом пресной воды 20;- circulation system of sea and fresh water, consisting of a heat exchanger 27, pipelines 38 and 34 with a pump of sea water 21, pipelines 18 and 33 and a pump of fresh water 20;

- системы слива пресной воды, состоящей из емкости пресной воды 32, трубопровода 26 с вентилем 17;- a system for draining fresh water, consisting of a fresh water tank 32, a pipe 26 with a valve 17;

- бассейна-отстойника 35, сообщающегося с источником морской воды при помощи трубопровода 36- a settling basin 35 communicating with a seawater source via a pipeline 36

- участка морской акватории 37, оборудованного заборным и сливным трубопроводами 22;- section of the marine water area 37, equipped with intake and drain pipelines 22;

- системы контрольно-измерительной и управляющей аппаратуры.- systems of instrumentation and control equipment.

Установка для опреснения морской воды работает следующим образом. Первоначально морская вода поступает из моря в бассейн - отстойник 35, в котором происходит первичная очистка морской воды от взвешенных частиц. Далее, по трубопроводу 29 морская вода подается в бак-деаэратор 7. Затем морская вода из бака-деаэратора 7 по трубопроводу 16 поступает в устройство безаэрозольной подачи воды камеры испарения 12, откуда по направляющим элементам 3 устройства безаэрозольной подачи воды тонкой пленкой стекает вниз и через трубопровод 22 удаляется из модуля. Применение направляющих элементов 3, выполненных из хорошо смачиваемого материала (угол смачивания больше 90°) полностью исключает разбрызгивание поступающей морской воды и, следовательно, образование в камере аэрозоля. Вследствие этого в предлагаемом изобретении полностью отсутствует такой вредный эффект, как аэрозольный унос морской воды в зону конденсации и решается первая из поставленных технических задач.Installation for desalination of sea water works as follows. Initially, sea water flows from the sea to the basin - sump 35, in which the primary purification of sea water from suspended particles occurs. Further, through the pipeline 29, sea water is supplied to the deaerator tank 7. Then, the sea water from the deaerator tank 7 through the pipe 16 enters the device for aerosol-free water supply of the evaporation chamber 12, from where it flows downward through the guide elements 3 of the non-aerosol water supply device with a thin film down and through line 22 is removed from the module. The use of guide elements 3 made of a well-wettable material (a contact angle greater than 90 °) completely eliminates the splashing of incoming sea water and, therefore, the formation of an aerosol in the chamber. As a result, in the present invention there is completely no such harmful effect as aerosol ablation of sea water into the condensation zone and the first of the stated technical problems is solved.

При прохождении по направляющим элементам 3 устройства безаэрозольной подачи воды, морская вода частично испаряется за счет поддержания внутри модуля низкого давления, соответствующего температуре ее кипения, а также за счет обдува поверхности морской воды потоком ненасыщенной паровоздушной смеси, создаваемого вентилятором 6. Паровоздушная смесь, проходя через испарительную камеру, насыщается. Насыщенная паровоздушная смесь подается в камеру конденсации 2, где соприкасается с циркулирующей холодной пресной водой, в результате чего пар частично конденсируется. Вследствие этого, паровоздушная смесь становится ненасыщенной и направляется через устройство разделения морской и пресной воды 11 в камеру испарения - для обдува направляющих элементов 3 устройства безаэрозольной подачи воды. Таким образом, внутри модуля создается непрерывный замкнутый поток паровоздушной смеси. Сконденсировавшаяся пресная вода самотеком удаляется из системы циркуляции пресной воды в емкость пресной воды 32 через трубопровод 26.When passing through the guide elements 3 of the non-aerosol water supply device, seawater partially evaporates due to maintaining a low pressure inside the module corresponding to its boiling point, as well as by blowing the surface of the sea water with a stream of unsaturated vapor-air mixture created by fan 6. Steam-air mixture passing through the evaporation chamber is saturated. Saturated steam-air mixture is fed into the condensation chamber 2, where it is in contact with the circulating cold fresh water, as a result of which the steam partially condenses. As a result, the air-vapor mixture becomes unsaturated and is sent through the separation device of sea and fresh water 11 to the evaporation chamber - to blow the guide elements 3 of the aerosol-free water supply device. Thus, a continuous closed flow of the vapor-air mixture is created inside the module. Condensed fresh water is removed by gravity from the fresh water circulation system to the fresh water tank 32 through a pipe 26.

Циркулирующая пресная вода при помощи насоса 20 подается на устройство безаэрозольной подачи воды камеры конденсации 2 и по направляющим элементам 10 стекает на дно корпуса 1, откуда по трубопроводу 18 поступает в теплообменник, в котором она охлаждается, контактируя с холодной морской водой, подаваемой со слоя морской воды с температурой на 10…20 градусов ниже, чем температура поверхности, насосом 21, и снова поступает в устройство безаэрозольной подачи воды камеры конденсации.The circulating fresh water with the help of pump 20 is supplied to the device for aerosol-free water supply of the condensation chamber 2 and flows along the guiding elements 10 to the bottom of the housing 1, from where it enters the heat exchanger through pipe 18, in which it is cooled by contacting with cold sea water supplied from a layer of sea water water with a temperature of 10 ... 20 degrees lower than the surface temperature, pump 21, and again enters the device aerosol-free water supply of the condensation chamber.

Камеры конденсации и испарения отделены друг от друга кольцевой перегородкой 11 с устройством разделения морской и пресной воды, которая препятствует перетеканию морской воды в камеру конденсации, а пресной воды в камеру испарения.The condensation and evaporation chambers are separated from each other by an annular partition 11 with a device for separating sea and fresh water, which prevents the flow of sea water into the condensation chamber, and fresh water into the evaporation chamber.

Необходимый вакуум создается за счет размещения камер испарения и конденсации так, что их днища расположены на высоте, превышающей барометрическую высоту столба воды (примерно 10 м), а бак-деаэратор устанавливается так, что барометрическая высота столба воды в нем всегда находится между днищем и верхней крышкой бака-деаэратора. При этом крышка бака-деаэратора может быть как выше крышек камер испарения и конденсации, так и ниже их; предпочтительным вариантом размещения является такое, при котором крышка бака-деаэратора при номинальном уровне (то есть сразу после удаления очередной порции скопившихся газов), была немного выше этого уровня - 0,1-1 метр (что необходимо для того, чтобы при выдавливании газов был меньше объем, который нужно заполнить водой. Для этого крышку бака также выполняют конической формы).The necessary vacuum is created by placing the evaporation and condensation chambers so that their bottoms are located at a height exceeding the barometric height of the water column (approximately 10 m), and the deaerator tank is set so that the barometric height of the water column in it is always between the bottom and the top deaerator tank cap. In this case, the lid of the deaerator tank can be both above the lids of the evaporation and condensation chambers, and below them; the preferred placement option is that in which the lid of the deaerator tank at the nominal level (that is, immediately after the removal of the next portion of accumulated gases) was slightly higher than this level - 0.1-1 meter (which is necessary so that when the gases are extruded the volume that needs to be filled with water is less, for this the lid of the tank is also conical).

В качестве вакуумного насоса используется сам бак-деаэратор, который также используется для удаления из морской воды растворенных в ней газов. Его использование обеспечивает непрерывную работу установки, исключая необходимость перерыва для удаления скопившихся газов. Такое решение позволяет решить техническую задачу, направленную на отказ от присутствия в конструкции (и использования в способе) таких энергозатратных элементов, как вакуумные насосы.As a vacuum pump, the deaerator tank itself is used, which is also used to remove gases dissolved in it from sea water. Its use ensures continuous operation of the installation, eliminating the need for a break to remove accumulated gases. This solution allows us to solve the technical problem aimed at refusing the presence in the structure (and use in the method) of energy-consuming elements such as vacuum pumps.

Начальное вакуумирование камер испарения и конденсации осуществляется следующим образом: при закрытых вентилях 5, 24, 25 и 31 и открытом вентиле 8, морская вода заполняет при помощи насоса 28 бак 7, выдавливая в атмосферу весь содержащийся в нем воздух через вентиль 8. После чего вентиль 8 закрывается, насос 28 останавливается. Затем вентили 5 и 31 открываются. Вода опускается вниз под действием силы тяжести, выливаясь обратно в море. Давление в камерах понижается. Повторив эту процедуру несколько раз, добиваются соответствия давления в камерах температуре кипения подаваемой в модуль морской воды. После этого открывается вентиль 24 и морская вода насосом 14 подается в камеру испарения на подающую трубу 13 устройства безаэрозольной подачи воды. Расход воды в баке 7 восполняется через питающий трубопровод 30. По мере накопления выходящих из морской воды растворенных в ней газов, вышеуказанную процедуру повторяют, но для обеспечения непрерывной работы устройства при работе насоса 28 вентиль 25 открывают, вентиль 24 закрывают, насос 14 выключают, морская вода поступает в камеру испарения через шунтирующий трубопровод 19 и дроссельное устройство 23. При этом дроссельное устройство 23 подбирается таким образом, чтобы расход воды в форсунках 13 при работе насоса 28 примерно соответствовал расходу в них же при работе насоса 14.The initial evacuation of the evaporation and condensation chambers is carried out as follows: with valves 5, 24, 25 and 31 closed and valve 8 open, sea water fills tank 7 with pump 28, squeezing out all the air contained in it through valve 8. Then the valve 8 closes, pump 28 stops. Then the valves 5 and 31 open. Water drops down under the influence of gravity, pouring back into the sea. The pressure in the chambers decreases. Repeating this procedure several times, they achieve the correspondence of the pressure in the chambers to the boiling temperature of the sea water supplied to the module. After that, the valve 24 opens and sea water is pumped into the evaporation chamber by a pump 14 to the supply pipe 13 of the aerosol-free water supply device. The water flow in the tank 7 is replenished through the supply pipe 30. As the dissolved gases leaving the sea water accumulate, the above procedure is repeated, but to ensure continuous operation of the device when the pump 28 is operating, valve 25 is opened, valve 24 is closed, pump 14 is turned off, and the sea water enters the evaporation chamber through the shunt conduit 19 and the throttle device 23. In this case, the throttle device 23 is selected so that the water flow rate in the nozzles 13 when the pump 28 is operating approximately corresponds to the flow ode to them when the pump 14.

Поскольку подающая труба 13 устройства безаэрозольной подачи воды в камере испарения расположена выше уровня воды в баке-деаэраторе на 0,2…1 м, то нагрузка на насос 14 минимальна и сводится к преодолению гидродинамического сопротивления в трубопроводах и перепада высоты (менее 1 метра).Since the feed pipe 13 of the non-aerosol water supply device in the evaporation chamber is located 0.2 ... 1 m above the water level in the deaerator tank, the load on the pump 14 is minimal and is reduced to overcoming the hydrodynamic resistance in the pipelines and the height difference (less than 1 meter).

Холодная морская вода с глубинных, наименее прогретых слоев прибрежной акватории, подается по трубопроводу 36 в теплообменник 27 с помощью насоса 21 - для охлаждения циркулирующей в камере конденсации 2 пресной воды. После прохождения теплообменника 27 вода по трубопроводу 34 сливается обратно в море.Cold sea water from the deepest, least warmed up layers of the coastal water area is fed through a pipe 36 to a heat exchanger 27 using a pump 21 to cool fresh water circulating in the condensation chamber 2. After the passage of the heat exchanger 27, the water through the pipe 34 is drained back into the sea.

В камерах испарения 12 и конденсации 2 поддерживается давление, близкое к давлению насыщенного пара при температуре морской воды, взятой с поверхности моря (2000…5000 Па при температуре от 17 до 40 С°), что приводит к вскипанию морской воды без дополнительного нагрева. За счет этого решается техническая задача по отсутствию необходимости дополнительного нагрева воды от внешнего источника, что приводит к лучшим, по сравнению с аналогами, экономическим показателям работы установки по опреснению морской воды. Морскую воду подают в камеру испарения при помощи устройства безаэрозольной подачи воды (3 и 13). Поверхность морской воды, помещенной в камеру испарения, обдувают потоком ненасыщенной паровоздушной смеси, который создается за счет вращения вентилятора 6. При этом скорость потока паровоздушной смеси не превышает 20 м/с, преимущественно - в пределах 7-9 м/с. В результате обдува морская вода частично испаряется, и образовавшийся пар удаляется вместе с потоком паровоздушной смеси в камеру конденсации через вентилятор. Неиспарившаяся часть воды удаляется из камеры, преимущественно самотеком, через сливное отверстие. В камере конденсации 2 часть пара конденсируется за счет контакта с циркулирующей пресной водой, температура которой на 10…20 С° меньше температуры морской воды в камере испарения 12, образовавшийся конденсат самотеком сливается в емкость для пресной воды, а осушенная паровоздушная смесь направляется в камеру испарения 12. Таким образом, формируется замкнутый паровоздушный контур, а поток паровоздушной смеси не встречает на своем пути значительного сопротивления. Отсутствие такого сопротивления при переносе паровоздушной смеси из одной камеры в другую означает отсутствие необходимости использования энергетически затратных способов переноса паровоздушной смеси, и использования энергоемких насосов/вентиляторов для их реализации. Так, в ближайших аналогах требуемая для переноса паровоздушной смеси требуемая мощность составляет порядка киловатт или даже порядка десятков киловатт, в предлагаемом изобретении мощность вентилятора составляет от 1 до 10 ватт. Для обеспечения необходимой скорости паровоздушной смеси при помощи вентилятора создается перепад давления между камерами испарения и конденсации в 1…10 Па. Охлаждение циркулирующей пресной воды осуществляется за счет теплообмена с морской водой, имеющей температуру на 10…20 градусов ниже, чем температура морской воды, взятой с поверхности.The evaporation chambers 12 and condensation 2 maintain a pressure close to the saturated vapor pressure at sea water temperature taken from the sea surface (2000 ... 5000 Pa at a temperature of 17 to 40 ° C), which leads to boiling of sea water without additional heating. Due to this, the technical problem is solved in the absence of the need for additional heating of water from an external source, which leads to better, in comparison with analogs, economic performance of the installation for desalination of sea water. Sea water is fed into the evaporation chamber using a non-aerosol water supply device (3 and 13). The surface of sea water placed in the evaporation chamber is blown by a stream of unsaturated vapor-air mixture, which is created due to the rotation of fan 6. Moreover, the flow rate of the vapor-air mixture does not exceed 20 m / s, mainly within 7-9 m / s. As a result of blowing, seawater partially evaporates, and the resulting vapor is removed along with the flow of the steam-air mixture into the condensation chamber through a fan. The unevaporated part of the water is removed from the chamber, mainly by gravity, through the drain hole. In the condensation chamber 2, part of the steam condenses due to contact with circulating fresh water, the temperature of which is 10 ... 20 ° C lower than the temperature of the sea water in the evaporation chamber 12, the condensate formed by gravity is drained into the fresh water tank, and the dried vapor-air mixture is sent to the evaporation chamber 12. Thus, a closed vapor-air circuit is formed, and the vapor-air mixture flow does not encounter significant resistance in its path. The absence of such resistance during the transfer of the steam-air mixture from one chamber to another means that there is no need to use energy-intensive methods of transferring the steam-air mixture, and the use of energy-intensive pumps / fans for their implementation. So, in the closest analogues, the required power required for transferring the vapor-air mixture is of the order of kilowatts or even of the order of tens of kilowatts, in the present invention, the fan power is from 1 to 10 watts. To ensure the necessary speed of the air-vapor mixture, a pressure differential between the evaporation and condensation chambers of 1 ... 10 Pa is created by means of a fan. The cooling of the circulating fresh water is carried out by heat exchange with sea water, which has a temperature of 10 ... 20 degrees lower than the temperature of sea water taken from the surface.

Забор воды в камеру испарения может осуществляться с поверхности бассейна-отстойника, в котором взвешенные частицы, содержащиеся морской воде, оседают на дно, а поверхность воды дополнительно прогревается солнечным излучением.Water can be drawn into the evaporation chamber from the surface of the settling basin, in which suspended particles contained in sea water settle to the bottom, and the surface of the water is additionally heated by solar radiation.

Для удаления растворенных в морской воде газов может применяться внешний бак-деаэратор, соединенный с камерой испарения, который циклически удаляет скопившиеся газы, позволяя реализовать непрерывный режим работы. Морская вода, прежде чем попасть в испарительную камеру, сначала проходит через бак-деаэратор, в котором давление соответствует давлению насыщенного пара при температуре морской воды. В результате, растворенные в воде газы интенсивно выходят из морской воды, скапливаясь в баке. По мере накопления газов уровень воды в баке уменьшается, и по достижении определенного критического уровня, запускается процедура удаления скопившихся газов из бака-деаэратора.To remove gases dissolved in sea water, an external deaerator tank connected to an evaporation chamber can be used, which cyclically removes accumulated gases, allowing continuous operation. Sea water, before entering the evaporation chamber, first passes through a deaerator tank, in which the pressure corresponds to the saturated vapor pressure at sea water temperature. As a result, the gases dissolved in the water intensively leave the sea water, accumulating in the tank. As gases accumulate, the water level in the tank decreases, and when a certain critical level is reached, the procedure for removing accumulated gases from the deaerator tank is started.

Эффективность работы установки зависит от многих факторов, но основными являются следующие: разница температур между морской водой, подаваемой в камеру испарения и циркулирующей пресной водой в камере конденсации, площади испарения и конденсации и эффективность обдува направляющих элементов устройства безаэрозольной подачи воды в камере испарения.The efficiency of the installation depends on many factors, but the main ones are the following: the temperature difference between seawater supplied to the evaporation chamber and the circulating fresh water in the condensation chamber, the evaporation and condensation area and the efficiency of blowing the guide elements of the aerosol-free water supply device in the evaporation chamber.

Экспериментально установлено, что установка устойчиво работает, если указанная разница температур составляет более 10 градусов. Обеспечить такую разность температур, в отсутствие источника нагрева в самой конструкции, можно разными способами - либо дополнительно охлаждать воду в камере конденсации, либо дополнительно нагревать воду в камере испарения, либо использовать комбинацию этих способов.It was experimentally established that the installation works stably if the indicated temperature difference is more than 10 degrees. It is possible to provide such a temperature difference, in the absence of a heating source in the structure itself, in various ways - either additionally cool the water in the condensation chamber, or additionally heat the water in the evaporation chamber, or use a combination of these methods.

Получение холодной воды достигается за счет использования эффекта температурной стратификации по глубине. Однако природная стратификация может быть неустойчивой вследствие влияния большого количества различных факторов - приливы, отливы, ветер (что может быть нивелировано при помощи использования бассейна-отстойника) а также влияние стратификации воды по солености.Getting cold water is achieved through the use of the effect of temperature stratification in depth. However, natural stratification can be unstable due to the influence of a large number of different factors - tides, low tides, wind (which can be leveled by using a settling basin) as well as the effect of water stratification by salinity.

Вода, испаряясь с поверхности моря (или бассейна-отстойника), охлаждается и увеличивает свою соленость и плотность. Она начинает тонуть, пытаясь занять то положение по глубине, которое соответствует ее плотности. Однако по мере погружения она встречает на своем пути слои воды с большей температурой и нагревается. При этом соленость ее не успевает значительно измениться, и она продолжает погружаться дальше, но уже нагретая. Вследствие этого, более нагретые слои воды попадают на глубину большую, чем глубина, на которую она бы опустилась без влияния солености. (Л.Х. Ингель, М.В. Калашник «Успехи Физических Наук», 2012, том 182, №4 стр.379…405)Water, evaporating from the surface of the sea (or the settling basin), cools and increases its salinity and density. She begins to sink, trying to take that position in depth, which corresponds to her density. However, as it dives, it encounters layers of water with a higher temperature on its way and heats up. At the same time, its salinity does not have time to significantly change, and it continues to sink further, but already heated. As a result, warmer layers of water fall to a depth greater than the depth to which it would sink without the influence of salinity. (L.K. Ingel, M.V. Kalashnik, “Advances in Physical Sciences,” 2012, Volume 182, No. 4, p. 379 ... 405)

Несовпадение стратификаций по температуре и по солености приводит к дополнительному перемешиванию слоев воды. Для того чтобы получить на глубине более холодную воду, необходимо дополнительно увеличить соленость придонных слоев воды. Это можно осуществить, например, принудительно увеличивая соленость придонных слоев акватории, на которой осуществляется забор морской воды для охлаждения циркулирующей пресной воды.The mismatch of stratifications in temperature and salinity leads to additional mixing of the water layers. In order to obtain colder water at a depth, it is necessary to further increase the salinity of the bottom layers of water. This can be done, for example, by forcibly increasing the salinity of the bottom layers of the water area in which seawater is taken to cool the circulating fresh water.

Для усиления прогрева поверхности морской воды в бассейне-отстойнике от солнца, на поверхность морской воды в бассейне отстойнике насыпается большое количество плавающих элементов. Они могут быть выполнены, например, в виде полых герметичных сфер, изготовленных из гидрофобного материала, стойкого к воздействию морской воды. Размеры и вес этих сфер выбираются таковыми, чтобы под водой находилось примерно половина объема элемента. Количество их таково, что они максимально закрывают поверхность воды в бассейне-отстойнике. Цвет выбирается черный или близкий к нему, для усиления нагрева от солнца. В результате воздействия солнца на зачерненную поверхность плавающих элементов, они нагреваются и отдают тепло морской воде. А поскольку они закрывают большую часть поверхности воды от воздействия ветра, испарение нагретой воды снижается. В результате, поверхностный слой морской воды прогревается сильнее. Морская вода из этого слоя подается в опреснительную установку. Экспериментально установлено, что черная поверхность на летнем дневном солнце может разогреться до 70…100 градусов и более. А поскольку сфера свободно плавает в воде, она постоянно поворачивается под действием небольших возмущений морской поверхности. Нагретая сторона погружается в воду, отдавая ей тепло. А поскольку материал сфер выбирается гидрофобным, т.е. плохо смачиваемым, то верхняя поверхность сфер остается сухой, что уменьшает поверхность испарения на открытой части бассейна-отстойника и увеличивает температуру поверхностного слоя воды. Если выбрать в качестве материала сфер, например, полиэтилен, то никакого загрязнения моря не происходит, т.к. полиэтилен практически инертен.To enhance the heating of the surface of sea water in the settling basin from the sun, a large number of floating elements are poured onto the surface of sea water in the settling basin. They can be made, for example, in the form of hollow sealed spheres made of a hydrophobic material that is resistant to sea water. The dimensions and weight of these spheres are chosen such that approximately half the volume of the element is under water. Their number is such that they cover the surface of the water in the settling basin as much as possible. The color is chosen black or close to it, to enhance heating from the sun. As a result of exposure to the sun on the blackened surface of floating elements, they heat up and give off heat to sea water. And since they cover most of the water surface from the effects of wind, the evaporation of heated water is reduced. As a result, the surface layer of sea water warms up more. Sea water from this layer is supplied to the desalination plant. It was experimentally established that the black surface in the summer daytime sun can warm up to 70 ... 100 degrees or more. And since the sphere freely floats in water, it constantly turns under the influence of small perturbations of the sea surface. The heated side is immersed in water, giving it heat. And since the material of the spheres is selected hydrophobic, i.e. poorly wettable, the upper surface of the spheres remains dry, which reduces the evaporation surface in the open part of the settling basin and increases the temperature of the surface water layer. If you choose, for example, polyethylene as the material of the spheres, then no pollution of the sea occurs, because polyethylene is practically inert.

Также можно разместить на поверхности бассейна-отстойника перфорированную полимерную пленку, которая уменьшит испарение с поверхности, что снизит охлаждения поверхности воды от ветра.You can also place a perforated polymer film on the surface of the settling basin, which will reduce evaporation from the surface, which will reduce the cooling of the water surface from the wind.

Также можно разместить на глубине 0,1…1 метра систему сеток темного цвета, выполненных из некорродирующих в морской воде материалов, так чтобы солнечный свет не проникал вглубь бассейна. Сетки нагреваясь под действием солнца, будут отдавать тепло воде, прогревая поверхностный слой морской воды в бассейне отстойнике.It is also possible to place at a depth of 0.1 ... 1 meter a system of nets of a dark color made of non-corrosive materials in sea water, so that sunlight does not penetrate deep into the pool. Grids heated by the action of the sun will give off heat to the water, warming up the surface layer of sea water in the basin of the sump.

Также возможно комбинированное использование плавучих элементов, сеток и поверхностной пленки.Combined use of floating elements, nets and surface film is also possible.

За счет дополнительного прогрева температура поверхности воды может достигнуть 40-50 градусов, вместо обычных 25…30, что позволит в качестве охлаждающей воды брать любую воду из моря.Due to additional heating, the surface temperature of the water can reach 40-50 degrees, instead of the usual 25 ... 30, which will allow any water from the sea to be taken as cooling water.

Также на дно бассейна-отстойника могут быть уложены емкости с морской солью.Also, tanks with sea salt can be laid at the bottom of the settling basin.

Сам бассейн-отстойник может быть выполнен как в виде отдельного инженерного сооружения, так и в виде части акватории моря отгороженной от моря, например при помощи дамбы. При этом бассейн-отстойник должен сообщаться с морем для поддержания уровня воды. Выбор применяемого варианта диктуется особенностями географического расположения конкретного опреснительного завода. Например, если опреснительный завод планируется построить на скалистом берегу, то, скорее всего, места для строительства бассейна-отстойника для дополнительного прогрева морской воды, может не оказаться. При этом если естественная температурная стратификация в этом месте начинается с небольшой глубины (10…20 м), что характерно для скалистого берега, то необходимость в дополнительном прогреве отпадает.The settling basin itself can be made both as a separate engineering structure, and as a part of the sea water area fenced off from the sea, for example, using a dam. In this case, the settling basin must communicate with the sea to maintain the water level. The choice of the option used is dictated by the particular geographic location of the particular desalination plant. For example, if a desalination plant is planned to be built on a rocky shore, then, most likely, there may not be a place for the construction of a settling basin for additional heating of sea water. Moreover, if the natural temperature stratification in this place starts from a shallow depth (10 ... 20 m), which is typical for the rocky coast, then the need for additional warming up disappears.

В связи с вытекающим из вышесказанного отсутствием необходимости установки теплообменного аппарата на большой глубине решается задача по отсутствию технологически сложного и дорогостоящего обслуживания теплообменного аппарата, чего лишены существующие аналоги. Морская вода является очень агрессивной средой - помимо сильной коррозионной способности, в ней постоянно находится большое количество различных микроорганизмов, которые оседают на различные поверхности под водой. Примером этому является известная веками проблема обрастания днищ кораблей. Поэтому теплообменный аппарат, помещенный на глубину моря, неизбежно и очень быстро начнет обрастать органикой. Толщина наросшего слоя может, за очень короткий промежуток времени, в несколько раз превысить толщину стенки, через которую происходит теплообмен. В результате эффективность теплообмена может снизиться в десятки раз. Теплообменный аппарат придется регулярно чистить. Однако сделать это на большой глубине чрезвычайно сложно и дорого, особенно учитывая то, что размеры теплообменника в масштабах опреснительного завода будут сопоставимы с размерами самого завода. Исключить это явление невозможно, даже применяя специальные «необрастающие» покрытия. Подобные покрытия лишь снижают процесс обрастания, не устраняя его полностью. Покрытие ухудшает теплопроводность, что приводит к необходимости увеличить площадь теплообмена. В итоге затраты на обслуживание такого теплообменника возрастают кратно, ухудшая общую экономику установки. Предлагаемое решение полностью решает данную проблему.In connection with the absence of the need to install a heat exchanger at great depths arising from the foregoing, the problem of the lack of technologically complex and expensive maintenance of the heat exchanger, which existing analogues are deprived of, is being solved. Sea water is a very aggressive environment - in addition to strong corrosivity, it constantly contains a large number of different microorganisms that settle on various surfaces under water. An example of this is the problem of fouling of the bottoms of ships, known for centuries. Therefore, a heat exchanger placed in the depths of the sea will inevitably and very quickly begin to overgrow with organic matter. The thickness of the overgrown layer can, in a very short period of time, exceed the wall thickness through which heat exchange occurs several times. As a result, heat transfer efficiency may decrease by tens of times. The heat exchanger will have to be cleaned regularly. However, to do this at great depths is extremely difficult and expensive, especially considering that the dimensions of the heat exchanger on the scale of a desalination plant will be comparable to the dimensions of the plant itself. It is impossible to exclude this phenomenon, even using special “antifouling” coatings. Such coatings only reduce the fouling process, without eliminating it completely. The coating affects the thermal conductivity, which leads to the need to increase the heat transfer area. As a result, the maintenance costs of such a heat exchanger increase by several times, worsening the overall economy of the installation. The proposed solution completely solves this problem.

Площадь испарения и конденсации увеличивается за счет применения в устройстве безаэрозольной подачи воды направляющих элементов с развитой поверхностью. Направляющие элементы могут быть выполнены из ткани или шнура и прикреплены одним концом к отверстию подающей трубы, обеспечивая безаэрозольное вытекание морской воды в виде тонкой пленки.The area of evaporation and condensation increases due to the use of guide elements with a developed surface in the device for aerosol-free water supply. The guiding elements can be made of fabric or cord and attached at one end to the opening of the supply pipe, providing aerosol-free flow of sea water in the form of a thin film.

Для интенсивного испарения морской воды, вдоль поверхности направляющего элемента формируется поток паровоздушной смеси, так, что образовавшийся пар быстро удаляется от поверхности морской воды. Для этого направляющие элементы в испарительной камере устанавливаются так, что их поверхности расположены вдоль потока циркулирующей паровоздушной смеси.For the intense evaporation of sea water, a vapor-air mixture flow is formed along the surface of the guide element, so that the resulting vapor is quickly removed from the surface of sea water. For this, the guide elements in the evaporation chamber are installed so that their surfaces are located along the flow of the circulating vapor-air mixture.

Также перепад температуры между камерами испарения и конденсации может быть усилен за счет предварительной подачи охлаждающей морской воды во внешнюю градирню, установленной на берегу, в которой вода дополнительно охлаждается, после чего подается в теплообменник для охлаждения циркулирующей пресной воды.Also, the temperature difference between the evaporation and condensation chambers can be enhanced by pre-supplying cooling sea water to an external cooling tower installed on the shore, in which the water is additionally cooled, and then fed to a heat exchanger to cool the circulating fresh water.

Claims (8)

1. Устройство для опреснения морской воды, содержащее камеру испарения и камеру конденсации, расположенные на высоте, превышающей высоту столба жидкости водяного барометра, внешний теплообменник, отличающееся тем, что содержит циркуляционный вентилятор, днища камеры испарения и камеры конденсации расположены на высоте, превышающей барометрическую высоту столба воды, бак-деаэратор расположен на высоте, при которой барометрическая высота столба воды находится между его днищем и верхней крышкой, испарительная камера снабжена устройством безаэрозольной подачи морской воды, камера конденсации снабжена устройством безаэрозольной подачи пресной воды.1. A device for desalination of sea water containing an evaporation chamber and a condensation chamber located at a height exceeding the height of the liquid column of the water barometer, an external heat exchanger, characterized in that it contains a circulation fan, the bottoms of the evaporation chamber and the condensation chamber are located at a height exceeding the barometric height water column, the deaerator tank is located at a height at which the barometric height of the water column is between its bottom and the top cover, the evaporation chamber is equipped with a device bezaerozolnoy feed seawater condensing apparatus bezaerozolnoy chamber is provided with supply of fresh water. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит бассейн-отстойник, который сообщается с морем.2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a settling basin, which communicates with the sea. 3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве бассейна-отстойника используется прибрежная акватория.3. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the coastal area is used as a settling basin. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что на поверхности воды в бассейне-отстойнике дополнительно размещены плавучие элементы, выполненные из гидрофобного материала.4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the floating surface made of hydrophobic material is additionally placed on the water surface in the settling basin. 5. Устройство по любому пп.1-4, отличающееся тем, что бассейн-отстойник на глубине 0,1-1 м под поверхностью морской воды дополнительно содержит систему сеток, выполненных из некорродирующих в морской воде материалов.5. The device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the sump pool at a depth of 0.1-1 m below the surface of the sea water further comprises a grid system made of non-corrosive materials in sea water. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что поверхность бассейна-отстойника дополнительно покрыта перфорированной пленкой.6. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the surface of the settling basin is additionally covered with a perforated film. 7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что на дно бассейна-отстойника уложены емкости с морской солью.7. The device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that sea salt containers are laid at the bottom of the settling basin. 8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что дополнительно содержит внешнюю градирню.
Figure 00000001
8. The device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it further comprises an external cooling tower.
Figure 00000001
RU2013115053/05U 2013-04-04 2013-04-04 SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION RU135640U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115053/05U RU135640U1 (en) 2013-04-04 2013-04-04 SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115053/05U RU135640U1 (en) 2013-04-04 2013-04-04 SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU135640U1 true RU135640U1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49785433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115053/05U RU135640U1 (en) 2013-04-04 2013-04-04 SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU135640U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570443C1 (en) * 2014-12-02 2015-12-10 Николай Евгеньевич Староверов Black sea desalination unit
RU2673518C2 (en) * 2015-07-16 2018-11-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) Heat pump salt water desalinator
RU2732811C1 (en) * 2019-08-26 2020-09-22 Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "ЭЛЕКТРОРАМ" Seawater desalting method
CN114031140A (en) * 2021-11-24 2022-02-11 南昌工程学院 Circulating type rare earth wastewater comprehensive treatment system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570443C1 (en) * 2014-12-02 2015-12-10 Николай Евгеньевич Староверов Black sea desalination unit
RU2673518C2 (en) * 2015-07-16 2018-11-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) Heat pump salt water desalinator
RU2732811C1 (en) * 2019-08-26 2020-09-22 Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "ЭЛЕКТРОРАМ" Seawater desalting method
CN114031140A (en) * 2021-11-24 2022-02-11 南昌工程学院 Circulating type rare earth wastewater comprehensive treatment system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10538435B2 (en) Solar desalination system employing a humidification-dehumidification process
US4363703A (en) Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system
JP4559682B2 (en) Water distiller having a pervaporation membrane and operating method thereof
RU135640U1 (en) SEA WATER DESCRIPTION INSTALLATION
US20170233264A1 (en) Desalination system for the production of potable water
US20070131534A1 (en) System and method of passive liquid purification
US7328584B2 (en) Fresh water extraction device
RU2451641C2 (en) Solar plant for water purification and desalination
JP2015518412A (en) Water purification method and apparatus
US11807552B2 (en) Solar powered water desalinator and method
CN108793299A (en) A kind of small-sized solar energy sea water desalination apparatus and method
US8465628B1 (en) Floating solar energy conversion and water distillation apparatus
CN108862445A (en) A kind of solar distilling water body purification device
US10550008B2 (en) Low energy fluid purification system
CN107381693A (en) A kind of marine desalination equipment
US20140124356A1 (en) Process for solar thermal energy production
US5198076A (en) Low-pressure desalinization device
JPS6324429B2 (en)
RU2767966C1 (en) Water desalination method and device for implementation thereof
CN111989498B (en) Structured surface for gas retention
GB2444731A (en) Ocean thermal energy conversion
RU2802112C1 (en) Cooling system with fan cooling tower (options)
EP4431168A1 (en) Desalination apparatus, system and methods
NL2026420B1 (en) Desalination unit, desalination plant, method for desalination of saline water in order to obtain freshwater, and desalinated water
CN101570351A (en) Cylinder light gathering seawater desalting device

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20140405