RU2046169C1

RU2046169C1 - Device for producing fresh water from atmospheric air

Info

Publication number: RU2046169C1
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Проселков; М.Х. Ахмад; Д.М. Чалаев
Original assignee: Краснодарский политехнический институт
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: fresh water production. SUBSTANCE: absorbing material is placed in a chamber. Circulating grid is connected to a condenser. The chamber is provided with two lids open outward. Upper lid is made of transparent material, lower one is made of opaque material. Absorbing material is porous, impregnated with saturated solution of absorber. Relation between absorber weight and absorbing material area is 0,25-0,50 kg/m².. EFFECT: high efficiency. 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к получению воды из водяного пара атмосферы, особенно в засушливых районах с использованием солнечной энергии. The invention relates to the production of water from water vapor in the atmosphere, especially in arid regions using solar energy.

Известно устройство для выделения требуемого компонента газовой смеси в процессе адсорбции адсорбентом и последующей десорбции. A device is known for separating the desired component of the gas mixture during adsorption by an adsorbent and subsequent desorption.

Установка имеет общую камеру, в которой сформированы зоны адсорбции для взаимодействия адсорбента с высокотемпературным десорбирующим газом, а между ними расположена промежуточная зона газового уплотнения. Через все зоны непрерывно проходит бесконечная лента с адсорбирующим материалом. The installation has a common chamber in which adsorption zones are formed for the interaction of the adsorbent with a high-temperature stripping gas, and an intermediate gas seal zone is located between them. An endless belt with absorbent material continuously passes through all the zones.

В зоне адсорбции компонент, содержащийся в прокачиваемом газе, поглощается адсорбентом, расположенным на ленте, а затем десорбируется из него в камере десорбции высокотемпературным газом. In the adsorption zone, the component contained in the pumped gas is absorbed by the adsorbent located on the tape, and then desorbed from it in the desorption chamber by the high-temperature gas.

Десорбирующий газ с выделившимся компонентом направляют на установку для выделения этого компонента и рециркулируют в зону десорбции установки [1]
Недостатком устройства является низкая производительность на единицу массы адсорбента.The desorbing gas with the released component is sent to the installation for separation of this component and is recycled to the desorption zone of the installation [1]
The disadvantage of this device is the low productivity per unit mass of adsorbent.

Известно устройство для получения пресной воды, в котором вокруг полого центрального вала расположены разделенные радиальными перегородками камеры с адсорбентом, между которыми расположены камеры десорбции. A device for producing fresh water is known in which chambers with adsorbent separated by radial partitions are located around the hollow central shaft, and desorption chambers are located between them.

Содержащий влагу воздух прокачивают через адсорбент с помощью воздуходувки. Moisture-containing air is pumped through the adsorbent using a blower.

Камеры десорбции соединены с циркуляционным каналом с встроенным нагревателем для нагрева циркулирующего газа, применяемого для десорбции воды и прокачиваемого с помощью вентилятора. С циркуляционным каналом соединен конденсатор для конденсации десорбированного водяного пара. Desorption chambers are connected to the circulation channel with a built-in heater for heating the circulating gas used for desorption of water and pumped by a fan. A condenser is connected to the circulation channel to condense the desorbed water vapor.

Камеры адсорбции соединены с приводом, вращающим их периодически вокруг центральной оси относительно камер десорбции так, что камеры из процесса адсорбции переходят в процесс десорбции [2]
Недостатком этого устройства является сложность конструктивного выполнения и большая энергоемкость.The adsorption chambers are connected to a drive rotating them periodically around the central axis relative to the desorption chambers so that the chambers from the adsorption process go into the desorption process [2]
The disadvantage of this device is the complexity of the design and high energy consumption.

Целью изобретения является снижение энергоемкости устройства за счет использования солнечной энергии и повышения эффективности получения пресной воды из атмосферного воздуха при несложной конструкции установки и небольших удельных расходах абсорбента. The aim of the invention is to reduce the energy intensity of the device due to the use of solar energy and increase the efficiency of obtaining fresh water from atmospheric air with a simple installation design and low specific consumption of absorbent.

Цель достигается тем, что в устройстве для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащем камеру с размещенным в ней поглощающим материалом, циркуляционную сеть, соединенную с конденсатором, сборник конденсата, камера снабжена двумя открывающимися наружу крышками, верхняя из которых выполнена из светопроницаемого материала, а нижняя из светонепроницаемого материала, при этом поглощающий материал выполнен пористым, пропитанным насыщенным раствором абсорбента, причем соотношение массы абсорбента к поверхности поглощающего материала составляет 0,25-0,50 кг/м².The goal is achieved in that in a device for producing fresh water from atmospheric air containing a chamber with absorbent material placed therein, a circulation network connected to a condenser, a condensate collector, the chamber is equipped with two outward opening covers, the upper of which is made of translucent material, and the lower one is of opaque material, while the absorbent material is made of porous, impregnated with a saturated solution of absorbent material, the ratio of the mass of absorbent to the surface of the absorbent material of 0.25-0.50 kg / m ^2.

На чертеже схематично изображено устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха. The drawing schematically shows a device for producing fresh water from atmospheric air.

Устройство содержит поглощающий материал 1, который сверху закрыт крышкой 2, открывающейся наружу и выполненной из светопроницаемого материала. Снизу поглощающий материал 1 ограничивает крышка 3, которая также открывается наружу и выполнена из светонепроницаемого материала. Материал 1 размещен в камере 4, которая соединена с конденсатором 5, а последний с холодильной установкой 6. Использование в этом устpойстве солнечной холодильной установки делает устройство более экономичным, мобильным и независимым от других источников энергии. Образовавшийся конденсат собирается в сборнике 7. The device contains an absorbent material 1, which is closed from above by a lid 2, which opens outward and is made of translucent material. From below, the absorbent material 1 is bound by a cover 3, which also opens outward and is made of opaque material. The material 1 is placed in the chamber 4, which is connected to the condenser 5, and the latter to the refrigeration unit 6. The use of a solar refrigeration system in this device makes the device more economical, mobile and independent of other energy sources. Condensate formed is collected in collection 7.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

В ночное время, когда температура падает и относительная влажность его увеличивается, крышки 2 и 3 камеры 4 открываются. Воздух за счет естественной циркуляции пронизывает поглощающий материал, и водяной пар, содержащийся в нем, абсорбируется. Поглощение длится в течение ночного времени. At night, when the temperature drops and its relative humidity increases, the covers 2 and 3 of the chamber 4 open. Due to the natural circulation, air penetrates the absorbent material, and the water vapor contained in it is absorbed. Absorption lasts during the night.

В дневные часы обе крышки 2 и 3 возвращают в исходное положение и таким образом изолируют поглощающий материал с двух сторон. Под воздействием солнечной энергии поглощающий материал 1 нагревается и начинается процесс испарения поглощенной влаги из абсорбента. During daylight hours, both covers 2 and 3 are returned to their original position and thus isolate the absorbent material from both sides. Under the influence of solar energy, the absorbent material 1 is heated and the process of evaporation of the absorbed moisture from the absorbent begins.

Выделившиеся водяные пары направляются в конденсатор 5, где охлаждаются, конденсируются, конденсат собирается в сборнике 7. The released water vapor is sent to the condenser 5, where it is cooled, condensed, the condensate is collected in the collector 7.

Для того, чтобы доказать, что соотношение массы абсорбента к поверхности поглощающего материала, равное 0,25-0,50 мг/м², является оптимальным для наиболее известных абсорбентов, было принято решение о проведении эксперимента с более худшим по своим физическим характеристикам абсорбентом СаCl₂, помещенным в наиболее неблагоприятные условия, и с лучшим по физическим свойствам абсорбентом LiBr, помещенным в наиболее благоприятные условия. Таким образом, была охвачена наибольшая область исследования, в которую попадают абсорбенты, обладающие промежуточными физическими характеристиками.In order to prove that the ratio of the mass of absorbent to the surface of the absorbing material, equal to 0.25-0.50 mg / m ² , is optimal for the most well-known absorbents, it was decided to conduct an experiment with a CaCl absorbent with a worse physical characteristics ₂ , placed in the most adverse conditions, and with the best physical properties of the absorbent LiBr, placed in the most favorable conditions. Thus, the largest research area was covered, in which absorbents with intermediate physical characteristics fall.

П р и м е р 1. В качестве абсорбента, обладающего худшими физическими свойствами, использовали CaCl₂, насыщенным раствором которого пропитали четыре лоскута хлопчатобумажной ткани различных размеров, затем ткань подсушили. Поглощение влаги проводились в течение 12 ч при температуре 20^оС и влажности воздуха 50%
Результаты эксперимента приведены в табл.1.PRI me R 1. As an absorbent with poorer physical properties, CaCl _{2 was used} , with a saturated solution of which four flaps of cotton fabric of various sizes were saturated, then the fabric was dried. Moisture absorption performed for 12 hours ^at 20 ° C and humidity 50%
The experimental results are shown in table 1.

Как видно из табл.1, максимальное количество воды поглощается при поверхности 250 и 510 см². Таким образом, поверхность площадью 250 см² является минимальной поверхностью, поглотившей максимальное количество воды.As can be seen from table 1, the maximum amount of water is absorbed at a surface of 250 and 510 cm ² . Thus, a surface area of 250 cm ² is the minimum surface that has absorbed the maximum amount of water.

Эксперимент показал, что и количество испарившейся влаги с этой поверхности также является максимальным. Определили для этого случая соотношение массы абсорбента к поверхности поглощения, которое равно для данных условий 0,256. The experiment showed that the amount of evaporated moisture from this surface is also maximum. For this case, we determined the ratio of the mass of the absorbent to the absorption surface, which is equal to 0.256 for these conditions.

П р и м е р 2. В качестве абсорбента, обладающего лучшими физическими свойствами, был использован LiBr, насыщенным раствором которого пропитали пять лоскутов хлопчатобумажной ткани различной поверхности, и просушили их. Затем проводили поглощение влаги из атмосферного воздуха в течение 12 ч при температуре 10^оС и влажности воздуха 80%
Результаты эксперимента приведены в табл.2.PRI me R 2. As an absorbent with better physical properties, LiBr was used, a saturated solution of which was impregnated with five rags of cotton fabric of various surfaces, and dried. Then, moisture absorption was carried out in air for 12 hours at ¹⁰ ° C and humidity 80%
The experimental results are shown in table.2.

Из табл. 2 видно, что максимальное количество поглощенной и, следовательно, испарившейся воды приходится на поверхность, равную 80 см², минимальную поверхность. В этом случае соотношение массы абсорбента к поверхности поглощения составляет 0,497.From the table. 2 shows that the maximum amount of absorbed and, therefore, evaporated water falls on a surface equal to 80 cm ^{2 the} minimum surface. In this case, the ratio of the mass of the absorbent to the absorption surface is 0.497.

Таким образом, для минимальных поверхностей поглощения, позволяющих получить максимально возможное количество воды, соотношение массы поглотителя к поверхности поглощения находится в пределах 0,25-0,50. Thus, for the minimum absorption surfaces, allowing to obtain the maximum possible amount of water, the ratio of the mass of the absorber to the absorption surface is in the range 0.25-0.50.

Claims

DEVICE FOR PRODUCING FRESH WATER FROM ATMOSPHERIC AIR, containing a chamber with absorbent material placed therein, a circulation network connected to a condenser, a condensate collector, characterized in that the chamber is provided with two outward opening covers, the upper of which is made of translucent material, and the lower of opaque material, while the absorbent material is made of porous, impregnated with a saturated solution of absorbent material, the ratio of the mass of absorbent to the surface of the absorbent material Ala is 0.25-0.50 kg / m ² .