RU158365U1 - Установка для опреснения солёной воды - Google Patents

Abstract

Установка для опреснения соленой воды относится к обработке воды и может быть использована для водоснабжения пресной водой жилых, общественных и промышленных зданий. Установка для опреснения соленой воды содержит резервуар с соленой водой, теплосиловую установку, замкнутый контур теплоносителя, замкнутый контур рабочего вещества, кондиционер, циркуляционные насосы, резервуар с опресненной водой, соединенные между собой трубопроводами. Теплосиловая установка мини-ТЭЦ, предназначена для одновременного производства тепловой и электрической энергий, внутри которой размещены теплообменник с теплоносителем, камера сгорания органического топлива, предназначенная для нагрева теплоносителя в теплообменнике и генератор, предназначенный для преобразования тепловой энергии от сгорания органического топлива в камере сгорания в электрическую. Замкнутый контур теплоносителя содержит теплообменник с теплоносителем, размещенный в теплосиловой установке, теплообменник «теплоноситель - соленая вода», размещенный в поддоне камеры увлажнения воздуха, находящейся в кондиционере и циркуляционный насос, соединенные между собой трубопроводами. При этом выход из теплообменника с теплоносителем трубопроводом, оснащенным насосом, соединен с входом в теплообменник «теплоноситель - соленая вода», а выход из теплообменника «теплоноситель - соленая вода» трубопроводом соединен с входом в теплообменник с теплоносителем. Замкнутый контур «рабочего вещества» содержит компрессор для перемещения и сжатия рабочего вещества в замкнутом контуре рабочего вещества, камеру охлаждения с размещенным внутри теплообменником с рабочим веществом и жестко смонтированным на камере осевым вентилятором, предназначенным для охлаждения рабочего вещества в теплообменнике, теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды», размещенный в камере конденсации паров пресной воды, расположенную в кондиционере, соединенные между собой трубопроводами. При этом выход рабочего вещества из компрессора трубопроводом соединен с входом в теплообменник камеры охлаждения рабочего вещества, а выход рабочего вещества из теплообменника камеры охлаждения рабочего вещества трубопроводами через дроссельный вентиль соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры конденсации паров пресной воды. Выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» трубопроводом соединен с входом в компрессор. Кондиционер выполнен с входным патрубком поступающего воздуха и выходным патрубком отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру с размещенным внутри нее фильтром для очистки поступающего на обработку воздуха, камеру увлажнения воздуха с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально дисками, выполненными из хорошо смачиваемого материала, с образованием между дисками узких щелевых каналов, поддоном с соленой водой и размещенным в поддоне теплообменником теплоносителя, предназначенным для подогрева соленой воды в поддоне, при этом диски своей нижней частью погружены в поддон с нагретой соленой водой, камеру конденсации паров пресной воды с теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды», размещенными внутри камеры поддоном для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором для улавливания остаточной капельной жидкости, и камеру с вентилятором, предназначенным для перемещения в кондиционере обрабатываемого воздуха и удаления отработанного воздуха в атмосферу. Резервуар с соленой водой трубопроводом через циркуляционный насос соединен с входом в поддон камеры увлажнения воздуха. Поддон камеры конденсации паров пресной воды трубопроводом соединен с резервуаром для сбора опресненной воды. Элелектрообеспечение компрессора, осевого и вытяжного вентиляторов, а также вращение роторного вала в камере увлажнения воздуха осуществляется от электрогенератора теплосиловой установки мини-ТЭЦ. В качестве рабочего вещества используется фреон, а в качестве теплоносителя - горячая вода. Технический результат - повышение эффективности работы установки.

Description

Установка для опреснения соленой воды относится к обработке воды и может быть использована для водоснабжения пресной водой жилых, общественных и промышленных зданий.

Известна установка для опреснения соленой воды, содержащая замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, дроссельный вентиль, установленный на линии замкнутого контура рабочего вещества, кондиционер, выполненный в виде металлического корпуса с входным патрубком поступающего воздуха и выходным патрубком отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру с размещенным внутри фильтром для очистки от механических примесей поступающего воздуха, камеру увлажнения воздуха, с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально плоскими гладкими дисками, выполненными из хорошо смачиваемого материала, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещенным внутри камеры поддоном с нагретой соленой водой, при этом диски нижней своей частью погружены в поддон с нагретой водой, камеру конденсации паров пресной воды с размещенным внутри теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды», входящим так же в замкнутый контур рабочего вещества, а также поддоном для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором для улавливания остаточной капельной жидкости, и камеру с установленным в ней вентилятором, предназначенным для перемещения воздуха в кондиционере и удаления отработанного воздуха в атмосферу, систему подвода поступающей на опреснение соленой воды, оснащенную насосом, систему отвода опресненной воды. [Патент РФ на полезную модель №150526 - прототип].

Недостатком прототипа является низкая эффективность работы установки вследствие низких массообменных процессов при обработке воздуха соленой водой при использовании низкотемпературного источника теплоты для подогрева соленой воды до 45°C в камере увлажнения воздуха.

Использование такой установки эффективно в условиях с теплым климатом.

Использование ее в районах с холодным климатом не позволит достичь необходимых тепло-массообменных процессов.

Недостатком установки также является использование при охлаждении теплообменника с рабочим веществом в контуре рабочего вещества агрессивной среды - соленой воды, что вызывает коррозию металлической поверхности теплообменника, снижая долговечность и надежность работы устройства.

Недостатком установки также является схема регулирования расхода соленой воды с использованием трехходового клапана, что усложняет условия эксплуатации установки.

Технический результат - повышение эффективности работы установки.

Техническая задача - повышение эффективности работы установки за счет повышения массообменных процессов при обработке воздуха соленой водой при одновременном повышении условий эксплуатации, надежности и долговечности.

Решение технической задачи Техническая задача решается тем, что установка для опреснения соленой воды, содержащая замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, дроссельный вентиль, установленный на линии замкнутого контура рабочего вещества, кондиционер, выполненный в виде металлического корпуса с входным патрубком поступающего воздуха и выходным патрубком отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру с размещенным внутри фильтром для очистки от механических примесей поступающего воздуха, камеру увлажнения воздуха, с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально плоскими гладкими дисками, выполненными из хорошо смачиваемого материала, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещенным внутри камеры поддоном с нагретой соленой водой, при этом диски нижней своей частью погружены в поддон с нагретой водой, камеру конденсации паров пресной воды с размещенным внутри теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды», входящим так же в замкнутый контур рабочего вещества, а также поддоном для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором для улавливания остаточной капельной жидкости, и камеру с установленным в ней вентилятором, предназначенным для перемещения воздуха в кондиционере и удаления отработанного воздуха в атмосферу, систему подвода поступающей на опреснение соленой воды, оснащенную насосом, систему отвода опресненной воды; дополнительно содержит теплосиловую установку, предназначенную для одновременного производства тепловой и электрической энергий, внутри которой размещены теплообменник с теплоносителем, камеру сгорания органического топлива, предназначенную для нагрева теплоносителя в теплообменнике, и генератор для преобразования тепловой энергии от сгорания органического топлива в электрическую, выше упомянутый теплообменник с теплоносителем также входит в замкнутый контур теплоносителя, содержащий, теплообменник «теплоноситель - соленая вода», предназначенный для подогрева соленой воды в поддоне камеры увлажнения воздуха, размещенной в кондиционере, и циркуляционный насос, соединенные трубопроводами, при этом выход из теплообменника с теплоносителем трубопроводом, оснащенным насосом, соединен с входом в теплообменник «теплоноситель - соленая вода», а выход из теплообменника «теплоноситель - соленая вода» трубопроводом соединен с входом в теплообменник с теплоносителем, помимо этого замкнутый контур рабочего вещества содержит камеру охлаждения рабочего вещества с размещенным внутри теплообменником с рабочим веществом и жестко смонтированным на камере осевым вентилятором, предназначенным для охлаждения рабочего вещества в теплообменнике с рабочим веществом, при этом выход рабочего вещества из компрессора трубопроводом соединен с входом в теплообменник рабочего вещества, выход из теплообменника рабочего вещества трубопроводами через дроссельный вентиль соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды», а выход рабочего вещества из теплообменника» рабочее вещество - пары пресной воды» соединен с входом в компрессор, при этом в качестве теплоносителя используется горячая вода, а электрообеспечение компрессора, осевого и вытяжного вентиляторов, а также вращение роторного вала камеры увлажнения воздуха осуществляется от электрогенератора теплосиловой установки, в качестве которой используется мини-ТЭЦ.

Сущность полезной модели

Указанный технический результат решается тем, что предлагаемая, установка для обеспечения необходимых тепло-массообменных процессов содержит теплосиловую установку мини-ТЭЦ и замкнутый контур теплоносителя. Внутри теплосиловой установки размещены теплообменник с теплоносителем, камера сгорания органического топлива, например, дизельного, газа и др. и генератор электрической энергии, обеспечивающий питание компрессора, вытяжного и осевого вентиляторов, а также вращение роторного вала в камере увлажнения воздуха. Замкнутый контур теплоносителя, в качестве которого используется, например, горячая вода, содержит теплообменник с теплоносителем, теплообменник «теплоноситель - соленая вода», размещенный в камере увлажнения воздуха и циркуляционный насос, соединенные трубопроводами.

Температура нагрева теплоносителя в теплообменнике обеспечивается за счет сгорания органического топлива в камере сгорания и обусловлена обеспечением необходимых тепло - и массообменных процессов в камере увлажнения воздуха и в результате экспериментальных исследований для районов с холодным климатом составляет 45°-80°C. За счет высокой температуры теплоотдачи теплоносителя соленой воде в поддоне камеры увлажнения воздуха возрастает тепло-масса передача при увлажнении воздуха парами пресной воды а, следовательно, и производительность по выходу опресненной воды и эффективность работы установки в целом.

Кроме того, использование мини-ТЭЦ в качестве собственного источника тепловой и электрической энергий позволяет обеспечить работу установки в малодоступных и не электрифицированных районах, что повышает условия эксплуатации установки.

Использование осевого вентилятора для охлаждения рабочего вещества в теплообменнике, вместо соленой воды (по прототипу), исключает влияние агрессивной среды и, следовательно, способствует повышению долговечности и надежности работы установки.

Таким образом, предлагаемая установка, в сравнении с установкой по прототипу, обеспечивает повышение эффективности, а также надежности и долговечности ее работы, что и является новым техническим результатом заявляемой полезной модели.

Установка для опреснения соленой воды поясняется графическим материалом:

- на фиг. схематично представлен общий вид установки. Установка для опреснения соленой воды

Установка для опреснения соленой воды содержит резервуар 1 с соленой водой, теплосиловую установку мини-ТЭЦ 2, замкнутый контур теплоносителя 3, замкнутый контур рабочего вещества 4, кондиционер 5, резервуар с опресненной водой 6, циркуляционные насосы 7 и 8, соединенные между собой трубопроводами.

Теплосиловая установка мини-ТЭЦ 2, предназначена для одновременного производства тепловой и электрической энергий, внутри которой размещены теплообменник 9 с теплоносителем, входящий также в замкнутый контур теплоносителя 3, камера сгорания 10 органического топлива, например, дизельного или газа, предназначенная для нагрева теплоносителя в теплообменнике 9 и генератор 11, предназначенный для преобразования тепловой энергии от сгорания органического топлива в камере сгорания 10 в электрическую.

Замкнутый контур теплоносителя 3, в качестве которого используется, например, горячая вода, содержит теплообменник 9 с теплоносителем, теплообменник «теплоноситель - соленая вода» 12, размещенный в поддоне 13 камеры увлажнения воздуха 14, находящейся в кондиционере 5, соединенные между собой трубопроводами 15, 16 и 17. При этом выход из теплообменника 9 с теплоносителем трубопроводами 15 и 16 соединен с входом в теплообменник 12 «теплоноситель - соленая вода» через циркуляционный насос 8, предназначенный для подачи теплоносителя из теплообменника 9 в теплообменник 12 «теплоноситель - соленая вода». А выход из теплообменника 12 «теплоноситель - соленая вода» соединен трубопроводом 17 с входом в теплообменник 9 с теплоносителем.

Замкнутый контур рабочего вещества 4, в качестве которого используется, например, фреон, содержит компрессор 18 для перемещения и сжатия рабочего вещества, камеру охлаждения 19 с размещенным внутри теплообменником 20 с рабочим веществом и жестко смонтированным на камере осевым вентилятором 21, предназначенным для охлаждения рабочего вещества в теплообменнике 20, теплообменник 22 «рабочее вещество - пары пресной воды», размещенный в камере 23 конденсации паров пресной воды, расположенной в кондиционере 5, соединенные между собой трубопроводами 24, 25 и 26. При этом выход рабочего вещества из компрессора 18 трубопроводом 24 соединен с входом в теплообменник 20 камеры 19 охлаждения рабочего вещества, а выход рабочего вещества из теплообменника 20 камеры 19 охлаждения рабочего вещества трубопроводами 25 и 26 через дроссельный вентиль 27 соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» 22 камеры конденсации паров пресной воды 23. Выход рабочего вещества из теплообменника 22 «рабочее вещество - пары пресной воды» трубопроводом 28 соединен с входом в компрессор 18.

Кондиционер 5 выполнен в виде металлического корпуса с входным патрубком 29 поступающего в кондиционер воздуха и выходным 30 патрубком отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру 31 с размещенным внутри фильтром 32 для очистки от механических примесей и пыли поступающего воздуха, камеру 14 увлажнения воздуха с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально плоскими гладкими дисками 33, выполненными из хорошо смачиваемого материала, например, алюминия, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещенным внутри камеры поддоном 13 с нагретой соленой водой, при этом диски нижней своей частью погружены в поддон 13 с нагретой соленой водой, и теплообменником 9 теплоносителя, входящим также в замкнутый контур теплоносителя 3, камеру 23 конденсации паров пресной воды с теплообменником 22 «рабочее вещество - пары пресной воды», входящую также в замкнутый контур рабочего вещества 4 и размещенными внутри камеры 23 поддоном 34 для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором 35 для поглощения остаточной капельной жидкости, и камеру 36 с установленным в ней вентилятором 37, предназначенным для перемещения воздуха в кондиционере 5 и удаления отработанного воздуха в атмосферу.

Резервуар 1 с соленой водой трубопроводом 38 через циркуляционный насос 7 соединен с входом в поддон 13 камеры увлажнения воздуха 14. Поддон 34 камеры 23 конденсации паров пресной воды трубопроводом 39 соединен с резервуаром 6 для сбора опресненной воды.

Электрообеспечение компрессора 18, осевого 21 и вытяжного 37 вентиляторов, а также вращение роторного вала камеры 14 увлажнения воздуха осуществляется от электрогенератора 11 теплосиловой установки мини-ТЭЦ 2.

Работа установки

Исходная соленая вода из резервуара 1 по трубопроводу 38 циркуляционным насосом 7 подается в поддон 13 камеры увлажнения воздуха 14. Нагрев теплоносителя в теплообменнике 9 осуществляется за счет сгорания органического топлива, например, дизельного топлива, газа и т.п., в камере сгорания 10. Теплоноситель, в качестве которого используется, например, горячая вода, нагретый до температуры 45-80°C по трубопроводам 15 и 16 циркуляционным насосом 8 подается в теплообменник 12 «теплоноситель - соленая вода», размещенный в поддоне 13 камеры увлажнения воздуха 14 с отдачей теплоты соленой воде в поддоне 13, а затем по трубопроводу 17 возвращается в теплообменник 9 и цикл повторяется.

Сжатое под большим давлением рабочее вещество, например, фреон, из компрессора 18 по трубопроводу 24 поступает в теплообменник 20 камеры 19 охлаждения рабочего вещества, где происходит охлаждение рабочего вещества за счет обдува камеры 19 осевым вентилятором 21. Охлажденное рабочее вещество по трубопроводам 25 и 26 через дроссельный вентиль 27 поступает в теплообменник 22 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры конденсации паров пресной воды 23.

Воздух через входной патрубок 29 поступает в камеру 31, проходит через фильтр 32 и очищенный от посторонних примесей поступает в камеру увлажнения 14 для обработки в роторном пластинчатом увлажнителе 33. При этом диски роторного пластинчатого увлажнителя 33 нижней своей частью погружены в поддон 13 с нагретой соленой водой, которая, при вращении дисков, в виде тонкой пленки размывается по всей поверхности дисков. При прохождении воздуха через щелевые каналы между вращающимися дисками происходит тепло- и массопередача поступающему в камеру 14 воздуху. Нагретый и увлажненный парами воды воздух поступает в камеру конденсации паров пресной воды 23 с теплообменником 22 «рабочее вещество - пары пресной воды». При контакте нагретого и увлажненного воздуха с холодной поверхностью теплообменника 22 «рабочее вещество - пары пресной воды» образуется конденсат паров пресной воды, который собирается в поддоне 34 камеры конденсации паров пресной воды 23 и по трубопроводу 39 поступает в резервуар 6 с пресной водой. А рабочее вещество из теплообменника 22 по трубопроводу 28 поступает в компрессор 18, процесс прохождения рабочего вещества повторяется.

Перемещение обрабатываемого в кондиционере 5 воздуха осуществляется вентилятором 37, размещенным в камере 36, а сепаратор 35 в камере конденсации паров пресной воды 23 предотвращает унос капельной жидкости (конденсата) в вентилятор 37, а сам конденсат стекает в поддон 34 с опресненной водой.

Предлагаемая установка для опреснения соленой воды, в сравнении с установкой по прототипу позволяет, за счет повышения тепло-массообменных процессов между воздухом и водой, обеспечить повышение производительности по выходу опресненной воды, использовать ее в районах с холодным климатом, а использование мини-ТЭЦ в качестве собственного источника тепловой и электрической энергий позволяет обеспечить работу установки в малодоступных, а также не электрифицированных районах, повышая ее эксплуатационные качества.

Claims (4)

1. Установка для опреснения солёной воды, содержащая замкнутый контур рабочего вещества, оснащённый компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, дроссельный вентиль, установленный на линии замкнутого контура рабочего вещества, кондиционер, выполненный в виде металлического корпуса с входным патрубком поступающего воздуха и выходным патрубком отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру с размещённым внутри фильтром для очистки от механических примесей поступающего воздуха, камеру увлажнения воздуха, с установленным внутри роторным валом с закреплёнными на нем вертикально плоскими гладкими дисками, выполненными из хорошо смачиваемого материала, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещённым внутри камеры поддоном с нагретой солёной водой, при этом диски нижней своей частью погружены в поддон с нагретой водой, камеру конденсации паров пресной воды с размещённым внутри теплообменником "рабочее вещество - пары пресной воды", входящим также в замкнутый контур рабочего вещества, а также поддоном для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором для улавливания остаточной капельной жидкости, и камеру с установленным в ней вентилятором, предназначенным для перемещения воздуха в кондиционере и удаления отработанного воздуха в атмосферу, систему подвода поступающей на опреснение солёной воды, оснащённую насосом, систему отвода опреснённой воды, отличающаяся тем, что дополнительно содержит теплосиловую установку, предназначенную для одновременного производства тепловой и электрической энергий, внутри которой размещены теплообменник с теплоносителем, камеру сгорания органического топлива, предназначенную для нагрева теплоносителя в теплообменнике, и генератор для преобразования тепловой энергии от сгорания органического топлива в камере сгорания в электрическую,

выше упомянутый теплообменник с теплоносителем также входит в замкнутый контур теплоносителя, содержащий теплообменник "теплоноситель - солёная вода", предназначенный для подогрева солёной воды в поддоне камеры увлажнения воздуха, размещённой в кондиционере, и циркуляционный насос, соединённые трубопроводами, при этом выход из теплообменника с теплоносителем трубопроводом, оснащённым насосом, соединён с входом в теплообменник "теплоноситель - солёная вода", размещённым в поддоне камеры увлажнения воздуха, а выход из теплообменника "теплоноситель - солёная вода" трубопроводом соединён с входом в теплообменник с теплоносителем, помимо этого замкнутый контур рабочего вещества содержит камеру охлаждения рабочего вещества с размещённым внутри теплообменником с рабочим веществом и жёстко смонтированным на камере охлаждения рабочего вещества осевым вентилятором, предназначенным для охлаждения рабочего вещества в теплообменнике с рабочим веществом, при этом выход рабочего вещества из компрессора трубопроводом соединён с входом в теплообменник рабочего вещества, выход из теплообменника рабочего вещества трубопроводами через дроссельный вентиль соединён с входом рабочего вещества в теплообменник "рабочее вещество - пары пресной воды", а выход из теплообменника "рабочее вещество - пары пресной воды" соединён с входом в компрессор.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя используется горячая вода.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что электрообеспечение компрессора, осевого и вытяжного вентиляторов, а также вращение роторного вала камеры увлажнения воздуха осуществляется от электрогенератора теплосиловой установки.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплосиловой установки используется мини-ТЭЦ.

Images