RU2081256C1 - Method for extracting water from air and device for implementing the same - Google Patents
Method for extracting water from air and device for implementing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081256C1 RU2081256C1 RU9696106683A RU96106683A RU2081256C1 RU 2081256 C1 RU2081256 C1 RU 2081256C1 RU 9696106683 A RU9696106683 A RU 9696106683A RU 96106683 A RU96106683 A RU 96106683A RU 2081256 C1 RU2081256 C1 RU 2081256C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- heat transfer
- water
- section
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
- E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области газо- термодинамики, более точно к получению воды из атмосферного воздуха. а именно к способу извлечения воды из воздуха и устройству для его осуществления и может быть использовано в полевых условиях, сельском хозяйстве и быту в качестве альтернативного источника пресной воды. The invention relates to the field of gas thermodynamics, more specifically to the production of water from atmospheric air. namely, to a method for extracting water from air and a device for its implementation, and can be used in the field, agriculture and everyday life as an alternative source of fresh water.
В настоящее время весьма актуальной является задача получения пресной воды при отсутствии или недоступности традиционных источников скважин, колодцев, водоемов и т.д. особенно в засушливых климатических условиях. Currently, it is very urgent to obtain fresh water in the absence or inaccessibility of traditional sources of wells, wells, reservoirs, etc. especially in arid climates.
Одним из возможных методов решения проблемы является конденсация воды, содержащейся в атмосферном воздухе. One of the possible methods for solving the problem is the condensation of water contained in the air.
Так, известны способы и устройства для извлечения воды из атмосферного воздуха, одним из которых является воздушно-водяной генератор по патенту США N 5203989. So, known methods and devices for extracting water from atmospheric air, one of which is an air-water generator according to US patent N 5203989.
Согласно данному патенту формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду, а обезвоженный воздух выбрасывают в атмосферу. According to this patent, a stream of air containing water vapor is formed, it is cooled to a temperature below the dew point, water vapor is condensed into water, and dehydrated air is released into the atmosphere.
Известное устройство содержит корпус, в котором установлена холодильная машина и средство транспортирования потока воздуха. Нижняя часть корпуса сообщена со сборником конденсата. The known device comprises a housing in which a refrigeration machine and means for transporting an air stream are installed. The lower part of the housing is connected to a condensate collector.
При прокачивании потока атмосферного воздуха, содержащего пары воды, происходит их конденсация на охлаждающем элементе холодильной машины и одновременное охлаждение потока воздуха, который выбрасывается в атмосферу. When pumping a stream of atmospheric air containing water vapor, they condense on the cooling element of the chiller and simultaneously cool the air stream that is released into the atmosphere.
Известные способ и устройство характеризуются низкой экономичностью использования холодопроизводительности холодильной машины, так как только незначительная ее часть используется для конденсации паров воды, особенно при малой влажности воздуха. При этом большая часть холодопроизводительности расходуется на охлаждение обезвоженного воздуха, выбрасываемого в атмосферу. The known method and device are characterized by low cost-effectiveness of using the refrigeration capacity of the refrigeration machine, since only a small part of it is used to condense water vapor, especially at low humidity. Moreover, most of the cooling capacity is spent on cooling dehydrated air discharged into the atmosphere.
Известен способ извлечения воды из воздуха (WO, патент 93/04764, 1993), заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха на одном участке второго потока, организуют теплопередачу между частями потока воздуха, находящимися по обе стороны от участка искусственного охлаждения, конденсируют пары воды в той части потока воздуха, температура которой ниже точки росы, и выбрасывают обезвоженный воздух в атмосферу. A known method of extracting water from air (WO, patent 93/04764, 1993), which consists in forming a stream of air containing water vapor, performing an artificial cooling of the air stream in one section of the second stream, organizing heat transfer between the parts of the air stream located in both sides of the artificial cooling section condense water vapor in that part of the air stream whose temperature is below the dew point, and emit dehydrated air into the atmosphere.
Известно устройство для извлечения воды из воздуха (WO, патент 93/04764, 1993), содержащее термодинамический преобразователь, в котором имеется канал для транспортирования потока воздуха, содержащего пары воды, в котором расположены охлаждающий элемент холодильной машины, теплообменник и вентилятор, и сборник конденсата, сообщенный с частью канала. A device is known for extracting water from air (WO, patent 93/04764, 1993), containing a thermodynamic converter, in which there is a channel for transporting an air stream containing water vapor, in which there is a cooling element of the refrigeration machine, a heat exchanger and a fan, and a condensate collector communicated with part of the channel.
В известном способе осуществляется однократное предварительное охлаждение входящего потока воздуха выходящим, что позволяет улучшить эффективность использования холодопроизводительности холодильной машины. In the known method, a single pre-cooling of the incoming air stream is carried out, which improves the efficiency of using the refrigerating capacity of the refrigeration machine.
Конструктивно известное устройство представляет собой два блока, в одном из которых установлен теплообменник, а в другом холодильная машина. Оба блока сообщены между собой газопроводами, по которым транспортируется весь объем воздуха, что приводит к большим габаритам устройства, особенно при большой производительности. Structurally, the known device consists of two units, in one of which a heat exchanger is installed, and in the other a refrigeration machine. Both blocks are interconnected by gas pipelines, which transport the entire volume of air, which leads to large dimensions of the device, especially with high productivity.
Одновременно сложная траектория движения потока воздуха создает большое газодинамическое сопротивление. At the same time, the complex trajectory of the air flow creates a large gas-dynamic resistance.
Несмотря на предварительное охлаждение входящего потока воздуха, эффективность использования холодопроизводительности холодильной машины невысока, так как значительная часть холодопроизводительности холодильной машины используется не на конденсацию паров воды, а на охлаждение воздуха. Despite the preliminary cooling of the incoming air flow, the efficiency of using the cooling capacity of the chiller is not high, since a significant part of the chilling capacity of the chiller is not used to condense water vapor, but to cool the air.
В основу изобретения положена задача разработать способ извлечения воды из воздуха и создать устройство для его осуществления, в которых достигалось бы повышение эффективности использования холодопроизводительности холодильной машины и снижались бы габариты устройства. The basis of the invention is to develop a method for extracting water from air and create a device for its implementation, which would achieve an increase in the efficiency of using the refrigeration capacity of the refrigeration machine and reduce the dimensions of the device.
Поставленная задача достигается тем, что в способе извлечения воды из воздуха, заключающемся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха на одном участке этого потока, организуют теплопередачу между частями потока воздуха, находящимися по обе стороны от участка искусственного охлаждения, конденсируют пары воды в той части потока воздуха, температура которой ниже точки росы, и выбрасывают обезвоженный воздуха в атмосферу, согласно изобретению, теплопередачу организуют между n ступенями потока воздуха, которые располагают поровну до и после участка искусственного охлаждения так, что теплопередача осуществляется по направлению потока воздуха от первой ступени к n-ой, от второй к (n-1)-ой и далее последовательно от ступени п/2 к ступени (п/2 + 1). The problem is achieved in that in the method of extracting water from air, which consists in forming a stream of air containing water vapor, performing an artificial cooling of the air stream in one section of this stream, organizing heat transfer between the parts of the air stream located on both sides of the section of artificial cooling, water vapor is condensed in that part of the air stream whose temperature is below the dew point, and dehydrated air is released into the atmosphere, according to the invention, heat transfer is organized between n steps of the air flow, which are equally located before and after the artificial cooling section so that the heat transfer is carried out in the direction of the air flow from the first stage to the n-th, from the second to the (n-1) -th and then sequentially from the p / 2 stage to the step (n / 2 + 1).
Для увеличения массы конденсируемой воды целесообразно, чтобы дополнительно понижали температуру участка искусственного охлаждения, осуществляя опосредованный теплообмен между этим участком и обезвоженным воздухом после n-ой ступени. To increase the mass of condensed water, it is advisable that the temperature of the artificial cooling section is further lowered by performing indirect heat exchange between this section and dehydrated air after the nth stage.
Для повышении эффективности теплопередачи между n ступенями потока воздуха используют промежуточный теплоноситель, в качестве которого можно применять воду. To increase the efficiency of heat transfer between n stages of the air flow, an intermediate coolant is used, which can be used as water.
Для предотвращения замерзания воды в нее добавляют вещество, снижающее температуру замерзания. To prevent freezing of water, a substance is added to it to reduce the freezing temperature.
Целесообразно в качестве вещества, снижающего температуру замерзания воды, использовать этиловый спирт или хлористый натрий. It is advisable as a substance that reduces the freezing point of water, use ethyl alcohol or sodium chloride.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для извлечения воды из воздуха, содержащем термодинамический преобразователь, в котором имеется канал для транспортирования потока воздуха, содержащего пары воды, в котором расположены охлаждающий элемент холодильной машины, теплообменник и вентилятор, и сборник конденсата, сообщенный с частью канала, согласно изобретению, теплообменник выполнен многосекционным, каждая секция которого состоит из пары теплопередающих элементов, общее число которых равно n, при этом теплоизолированы одни от других и в каждой секции расположены по обе стороны от охлаждающего элемента и связаны между собой по тепловому потоку так, что по порядку расположения первый теплопередающий элемент связан с n-ым, второй с (n-1)-ым и далее последовательно теплопередающий элемент n/2 c теплопередающим элементом (n/2 + 1). The problem is also solved by the fact that in a device for extracting water from air containing a thermodynamic converter, in which there is a channel for transporting an air stream containing water vapor, in which a cooling element of the refrigeration machine, a heat exchanger and a fan, and a condensate collector in communication with part of the channel, according to the invention, the heat exchanger is multi-sectional, each section of which consists of a pair of heat transfer elements, the total number of which is n, while the heat insulators They are one from the other and in each section are located on both sides of the cooling element and are interconnected by the heat flux so that, in order of location, the first heat transfer element is connected to the nth, the second to the (n-1) th and then sequentially heat transfer element n / 2 with heat transfer element (n / 2 + 1).
В устройстве может быть использована компрессионная холодильная машина или холодильная машина, основанная на явлении Пельтье. Теплонагруженный элемент холодильной машины, в первом случае конденсатор, а во втором блок горячих спаев, располагают на выходе из канала после n-го теплопередающего элемента. The device may use a compression chiller or a chiller based on the Peltier phenomenon. The heat-loaded element of the chiller, in the first case a condenser, and in the second block of hot junctions, are located at the outlet of the channel after the nth heat transfer element.
Для увеличения массы воздуха, охлаждающего теплонагревательный элемент холодильной машины, и улучшения работы холодильной машины целесообразно в канале после n-го теплопередающего элемента выполнять отверстия для подсоса атмосферного воздуха. To increase the mass of air cooling the heat element of the refrigeration machine, and improve the operation of the refrigeration machine, it is advisable to make holes in the channel after the n-th heat transfer element to suck in atmospheric air.
Для повышения эффективности теплопередачи выгодно использовать промежуточный теплоноситель, при этом каждую пару теплопередающих элементов целесообразно соединить между собой двумя трубопроводами и снабдить насосом, установленным на одном из них, обеспечивая циркуляцию промежуточного теплоносителя. To increase the efficiency of heat transfer, it is advantageous to use an intermediate heat carrier, while it is advisable to connect each pair of heat transfer elements to each other by two pipelines and provide a pump installed on one of them, providing circulation of the intermediate heat carrier.
Конструктивно выгодно насосы устанавливать на общем валу. It is structurally advantageous to install the pumps on a common shaft.
Для наиболее полного сбора сконденсировавшихся паров воды сборник конденсата сообщают с той частью канала, в которой расположены теплопередающие элементы от первого до (n/2 + 1). For the most complete collection of condensed water vapor, the condensate collector is communicated with that part of the channel in which the heat transfer elements from the first to (n / 2 + 1) are located.
Предлагаемые способ и устройство для извлечения воды из воздуха благодаря организации многоступенчатого теплообменного процесса между входящей и выходящей частями потока воздуха обеспечивают дискретное снижение температуры воздуха до охлаждающего элемента и такое же повышение температуры после этого элемента, обеспечивая на выходе из устройства температуру потока воздуха, близкую к атмосферной. The proposed method and device for extracting water from air due to the organization of a multi-stage heat exchange process between the inlet and outlet parts of the air stream provides a discrete decrease in the air temperature to the cooling element and the same temperature increase after this element, providing at the outlet of the device an air flow temperature close to atmospheric .
В процессе многоступенчатого теплообмена обеспечивается более глубокое охлаждение воздуха в области конденсации влаги при такой же холодопроизводительности холодильной машины, что позволяет более полно провести процесс извлечения воды из воздуха и повысить производительность устройства. In the process of multi-stage heat exchange, a deeper cooling of the air in the area of moisture condensation is provided at the same cooling capacity of the chiller, which allows a more complete process of extracting water from the air and increase the productivity of the device.
Предлагаемое конструктивное решение теплообменника, а именно, разделение теплообменника на пары теплопередающих элементов, позволяет организовать поток воздуха с наименьшим газодинамическим сопротивлением. The proposed structural solution of the heat exchanger, namely, the separation of the heat exchanger into pairs of heat transfer elements, allows you to organize the air flow with the lowest gas-dynamic resistance.
Для еще большего увеличения холодопроизводительности и с учетом того, что температура воздуха на выходе из устройства всегда меньше температуры воздуха на его входе, выходящий воздух используют для охлаждения теплонагруженных элементов холодильной машины. For an even greater increase in cooling capacity and taking into account the fact that the air temperature at the outlet of the device is always lower than the temperature of the air at its inlet, the exhaust air is used to cool the heat-loaded elements of the refrigeration machine.
При этом возрастает холодопроизводительность холодильной машины и более эффективно используется энергия, потребляемая установкой. At the same time, the cooling capacity of the chiller increases and the energy consumed by the installation is used more efficiently.
Применение в качестве теплоносителя жидкости, в частности воды, позволяет уменьшить габариты устройства, а введение в жидкий теплоноситель добавок исключает возможность замерзания воды в теплообменнике. The use of a liquid, in particular water, as a heat carrier allows one to reduce the dimensions of the device, and the introduction of additives into a liquid heat carrier excludes the possibility of water freezing in the heat exchanger.
Конструктивное объединение насосов на общем валу позволяет использовать один электродвигатель, что позволяет осуществлять плавное регулирование расхода перекачиваемой жидкости и уменьшить габариты устройства. The constructive combination of pumps on a common shaft allows the use of one electric motor, which allows for smooth control of the flow rate of the pumped liquid and to reduce the dimensions of the device.
Изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его выполнения и прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен процесс извлечения воды из воздуха, сопровождаемый диаграммой изменения температуры воздуха по длине канала: на фиг. 2 схема устройства для извлечения воды из воздуха; на фиг. 3 другой вариант устройства по фиг. 2; на фиг. 4 графики зависимости массы сконденсированной воды от температуры атмосферного воздуха. The invention is illustrated by a description of specific embodiments thereof and the accompanying drawings, where in FIG. 1 schematically shows the process of extracting water from air, accompanied by a diagram of changes in air temperature along the length of the channel: in FIG. 2 diagram of a device for extracting water from air; in FIG. 3 another embodiment of the device of FIG. 2; in FIG. 4 plots of the condensed water mass versus atmospheric air temperature.
Способ извлечения воды из воздуха заключается в том, что формируют поток 1 (фиг. 1) атмосферного воздуха, содержащего пары воды, который пропускают через систему n теплопередающих ступеней 21, 22, 2n, расположенных последовательно вдоль потока 1.The method of extracting water from air is that they form a stream 1 (Fig. 1) of atmospheric air containing water vapor, which is passed through a system of n
В средней части между ступенями п/2 и (п/2 + 1) расположен участок 3 искусственного охлаждения. При прохождении потока 1 воздуха через участок 3 происходит снижение температуры за ним, и возникают условия для осуществления теплообмена между частями потока 1 воздуха, находящимися до и после этого участка 3. In the middle part between the steps n / 2 and (n / 2 + 1) is located
В описываемом способе теплообмен осуществляется путем теплопередачи попарно от первой ступени к n-ой, от второй к (n-1)-ой и далее последовательно от ступени n/2 к ступени (n/2 + 1). In the described method, heat transfer is carried out by heat transfer in pairs from the first stage to the n-th, from the second to the (n-1) -th and then sequentially from the stage n / 2 to the stage (n / 2 + 1).
При этом каждая пара ступеней приводит к снижению температуры потока 1 воздуха в месте расположения участка 3 искусственного охлаждения. Если на участке 3 снижается температура потока 1 воздуха на величину ΔTc, то без учета явления конденсации температура входящего атмосферного воздуха Тat может быть снижена до Tmin=ΔTc(n/2+1).Moreover, each pair of steps leads to a decrease in the temperature of the
Таким образом, на каждой ступени 21, 22, 2n/2 происходит дискретное уменьшение температуры потока на величину ΔT, а на ступенях 2n/1+1.2n повышение температуры.Thus, at each
При этом температура Тat будет всегда выше температуры Тn выходящего потока на величину ΔT1 перепад температур, обеспечиваемый первой ступенью 21.In this case, the temperature T at will always be higher than the temperature T n of the outlet stream by ΔT 1 the temperature difference provided by the
В части потока воздуха, содержащего пары воды (изображенные на чертеже хаотично расположенными точками), вследствие охлаждения достигается температура Тdp точки росы, после чего начинается процесс конденсации влаги, условно изображенной каплями.In the part of the air stream containing water vapor (randomly arranged points shown in the drawing), due to cooling, the temperature T dp of the dew point is reached, after which the process of moisture condensation, conditionally shown as drops, begins.
Для сухого воздуха величина ΔT будет максимальной ΔTmax. Для влажного воздуха при конденсации паров воды происходит выделение тепловой энергии в каждой ступени. При этом величина ΔT в каждой ступени будет меньше ΔTmax и зависит от количества конденсируемой воды.For dry air, ΔT will be maximum ΔT max . For humid air, condensation of water vapor results in the release of thermal energy in each stage. The value of ΔT in each stage will be less than ΔT max and depends on the amount of condensed water.
Так как общий температурный диапазон заключен между Тat и ОoС, увеличение числа ступеней приводит к уменьшению температурного перепада ΔT в каждой ступени и, как следствие, уменьшению разности температур между атмосферным и обезвоженным воздухом на выходе Тat- Тn.Since the total temperature range is between T at and О o С, an increase in the number of steps leads to a decrease in the temperature difference ΔT in each step and, as a result, to a decrease in the temperature difference between atmospheric and dehydrated air at the outlet T at - T n .
Для лучшего понимания преимуществ многоступенчатого теплообмена ниже приводится формула, по которой определяется масса конденсируемой воды за единицу времени:
где Рc холодопроизводительность,
mat- расход воздуха,
Cp теплоемкость воздуха, Q теплота конденсации воды.For a better understanding of the benefits of multi-stage heat transfer, the following formula is used to determine the mass condensed water per unit time:
where P c cooling capacity,
m at - air consumption,
C p is the heat capacity of air; Q is the heat of condensation of water.
Из формулы следует, что количество воды тем больше, чем больше холодопроизводительность и чем меньше разность температур между Тat и Тn.From the formula it follows that the amount of water the greater, the greater the cooling capacity and the smaller the temperature difference between T at and T n .
Приведенный на фиг. 1 график изменения температуры по длине потока иллюстрирует ход теплообменных процессов и процесса конденсации. Referring to FIG. 1, a graph of temperature changes along the flow length illustrates the course of heat exchange processes and the condensation process.
Конденсация начинается в том месте потока 1, где его температура становится ниже температуры Тdp точки росы и продолжается до ступени (n/2 + 1), следующий за участком 3. Интервал потока Δl обозначает участок конденсации. Левая граница этого участка Δl может смещаться по длине потока влево и вправо в зависимости от влажности атмосферного воздуха.Condensation begins at that point in
При 100% влажности начало левой границы участка Δl совпадает с первой ступенью 21.At 100% humidity, the beginning of the left boundary of the Δl section coincides with the
Как следует из фиг. 1, температура Тn меньше температуры Тat. Обычно любая холодильная машина имеет теплонагруженный охлаждаемый элемент, от температуры которого зависит холодопроизводительность холодильной машины. Использование для охлаждения этого элемента воздуха, более холодного, чем атмосферный, увеличивает холодопроизводительность и опосредовано понижает перепад температур Δlc на участке 3, что позволяет увеличить отбор влаги из воздуха.As follows from FIG. 1, the temperature T n is less than the temperature T at . Typically, any chiller has a heat-loaded chilled element, the temperature of which determines the cooling capacity of the chiller. The use of air cooler than atmospheric for cooling this element increases the cooling capacity and indirectly lowers the temperature difference Δl c in
На чертеже стрелками А показано направление перемещения потока 1 воздуха, а стрелками в направление тепловых потоков в процессе теплопередачи между ступенями потока 1 воздуха. In the drawing, arrows A show the direction of movement of the
Теплопередача между ступенями может быть осуществлена непосредственно самими частями потока воздуха (аналогично вышеописанному в патенте WO 93104764), а может быть реализована с использованием промежуточного, более эффективного чем газовый теплоноситель. The heat transfer between the steps can be carried out directly by the parts of the air flow (similar to that described in patent WO 93104764), and can be implemented using an intermediate, more efficient than a gas coolant.
В качестве промежуточного теплоносителя обычно используют воду, а для препятствия ее замерзанию добавляют вещества, снижающие температуру замерзания воды, причем с учетом возможного попадания этих веществ в конденсируемую воду они должны быть нетоксичными. Water is usually used as an intermediate coolant, and to prevent its freezing, substances are added that reduce the freezing temperature of water, and taking into account the possible ingress of these substances into condensed water, they should be non-toxic.
Экономически выгодно и безопасно использовать для этой цели, например, этиловый спирт или хлористый натрий. It is economical and safe to use, for example, ethyl alcohol or sodium chloride.
После прохождения участка 3 искусственного охлаждения количество влаги в воздухе резко уменьшается, и этот воздух можно считать обезвоженным, затем этот воздух выбрасывается в атмосферу. After passing through
Устройство для извлечения воды из воздуха содержит термодинамический преобразователь, в котором имеется канал 4 (фиг. 2) для транспортирования потока воздуха, содержащего пары воды. В канале 4 расположены охлаждающий элемент 5 холодильной машины, теплообменник 6 и вентилятор 7. A device for extracting water from air contains a thermodynamic transducer in which there is a channel 4 (Fig. 2) for transporting a stream of air containing water vapor. In the
Теплообменник 6 выполнен многосекционным, каждая секция которого состоит из пары теплопередающих элементов, общее число которых равно n. Теплопередающие элементы 81, 82, 8n теплоизолированы друг от друга и в каждой секции расположены по обе стороны от охлаждающего элемента 5 и связаны между собой по тепловому потоку так, что по порядку расположения элемент 81 связан с элементом 8n, элемент 82- с элементом 8n-1 и далее последовательно элемент 8n/2 с элементом 8n/2+1.The
При таком выполнении теплообменника 6 обеспечивается прямолинейное транспортирование потока воздуха, что снижает газодинамическое сопротивление. With this embodiment of the
В описываемом варианте выполнения устройства целесообразно использовать жидкостно-воздушный теплообменника, что делает устройство более компактным по сравнению с теплообменником, используемым в патенте WO 93/04764. In the described embodiment of the device, it is advisable to use a liquid-air heat exchanger, which makes the device more compact compared to the heat exchanger used in patent WO 93/04764.
Теплопередающие элементы 81, 82. 8n секции теплообменника 6 могут представлять собой радиатор с развитой теплопередающей поверхностью, например, теплообменник от воздушного кондиционера.
С частью канала 4, в котором расположены теплопередающие элементы от 81, до 8n/2+1, сообщен сборник 9 конденсата.With the part of the
В другом варианте (фиг. 3) выполнения патентуемого устройства используется промежуточный теплоноситель, для циркуляции которого в пределах каждой секции теплопередающие элементы сообщены двумя трубопроводами 10, на одном из которых установлен насос 11. Кроме того, в описываемом варианте устройства в выходной части канала 4 после теплопередающего элемента 8 имеются отверстия 12 для подсоса атмосферного воздуха. In another embodiment (Fig. 3) of the inventive device, an intermediate coolant is used, for the circulation of which within each section the heat transfer elements are communicated by two
В устройстве может быть использована холодильная машина как компрессионного типа, так и машина, основанная на явлении Пельтье. The device can be used refrigeration machine as a compression type, and a machine based on the Peltier phenomenon.
В первом случае на выходе из канала 4 размещают конденсатор, а во втором блок горячих спаев холодильной машины. In the first case, a capacitor is placed at the outlet of the
При этом охлаждающим элементом 5 служит испаритель или блок холодных спаев, каждый из которых соединен трубопроводами через компрессор или проводами через выпрямитель соответственно, с конденсатором или блоком горячих спаев (ввиду условности изображения холодильной машины конденсатору и блоку горячих спаев присвоена позиция 13, а компрессору или выпрямителю позиции 14). In this case, the
Конструктивно целесообразно разместить все насосы 11 на общем валу 15 и снабдить одним электродвигателем 16. Structurally, it is advisable to place all the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Включают вентилятор 7 (фиг. 2), который направляет поток атмосферного воздуха, содержащего пары воды, в канал 4, и приводят в действие холодильную машину. Turn on the fan 7 (Fig. 2), which directs the flow of atmospheric air containing water vapor into the
При достижении потоком воздуха охлаждающего элемента 5 происходит снижение его температуры настолько, что возможно осуществление теплообмена между частями потока воздуха до и после охлаждающего элемента 5. When the air stream reaches the
Теплообмен происходит, как сформулировано выше при описании способа, что иллюстрируется фиг. 1. Heat transfer occurs as described above in the description of the method, as illustrated in FIG. one.
Таким образом, поток воздуха достигает охлаждающего элемента 5, имея температуру, ниже температуры Тdp точки росы. От того места канала 4, где достигается Тdp, до элемента 8n/2+1 идет процесс конденсации паров воды.Thus, the air flow reaches the
Влага собирается в сборнике 9 конденсата. Обезвоженный холодный воздух переходит через теплопередающие элементы 8n/2+1-8n, вследствие чего за счет существования связи по тепловым потокам происходит предварительное ступенчатое охлаждение воздуха в первой части канала 4.Moisture collects in condensate collector 9. Dehydrated cold air passes through the heat transfer elements 8 n / 2 + 1 -8 n , as a result of which due to the existence of a connection through heat fluxes, preliminary stepwise cooling of the air occurs in the first part of
При влажности атмосферного воздуха, близкой к 100% достижение температуры Тdp точки росы может происходить непосредственно после первого теплопередающего элемента 81, поэтому сборник 9 конденсата располагают под теплопроводящими элементами от 81 до 8n/2+1.When the atmospheric humidity is close to 100%, the dew point temperature T dp can be reached immediately after the first
После прохождения последней секции 8n обезвоженный воздух выбрасывается в атмосферу
Вариант устройства, представленный на фиг. 3, в основном функционирует аналогично описанному выше.After passing the
The embodiment of the device shown in FIG. 3 basically functions similarly to that described above.
Отличия состоят в том, что охлажденный обезвоженный воздух обдувает конденсатор 13 или блок 13 горячих спаев, понижая его температуру и увеличивая холодопроизводительность холодильной машины. При этом температура охлаждающего элемента 5 (испарителя или блока холодных спаев) понижается, увеличивая количество сконденсированной влаги. The differences are that the cooled dehydrated air blows around the
Поток атмосферного воздуха, проходящего через отверстия 12, увеличивает массу воздуха, охлаждающего конденсатор 13 или блок 13 горячих спаев и улучшает работу холодильной машины. The flow of atmospheric air passing through the
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет за счет многоступенчатого теплообмена увеличить массу получаемого конденсата, то есть более эффективно использовать холодопроизводительность холодильной машины. Thus, the present invention allows, due to multi-stage heat transfer, to increase the mass of condensate obtained, that is, it is more efficient to use the cooling capacity of the refrigeration machine.
Для лучшего понимания существа изобретения ниже приводится конркетный пример. For a better understanding of the invention, the following is a concrete example.
Устройство содержало шесть теплопередающих элементов, расход воздуха составлял не более 0,4 м3/с, который регулировали в процессе эксплуатации.The device contained six heat transfer elements, the air flow rate was not more than 0.4 m 3 / s, which was regulated during operation.
Использовали компрессионную холодильную машину с воздушным охлаждением конденсатора, холодопроизводительностью 5500W. We used an air-cooled compression chiller with a cooling capacity of 5500W.
Фиг. 4 показывает зависимость массы конденсата от температуры Тat атмосферного воздуха для разной влажности воздуха (от 40 до 100%). Кривые имеют участки, полого спадающие по мере уменьшения Тat и резко спадающие до ОoС. Положение точки излома для каждой кривой определяется величиной предельного расхода воздуха 0,4 м3/с.FIG. 4 shows the dependence of the mass of condensate temperature T at atmospheric air for different air humidity (from 40 to 100%). The curves have sections that slope slightly with decreasing T at and sharply drop to O o C. The position of the break point for each curve is determined by the limit air flow rate of 0.4 m 3 / s.
Как видно, чем больше влажность атмосферного воздуха и выше температура, тем больше можно извлечь воды из воздуха. As you can see, the higher the humidity of the atmospheric air and the higher the temperature, the more water can be extracted from the air.
Claims (14)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9696106683A RU2081256C1 (en) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | Method for extracting water from air and device for implementing the same |
PCT/RU1996/000110 WO1997039197A1 (en) | 1996-04-12 | 1996-04-30 | Method of extracting water from air and a device for carrying out said method |
AU65370/96A AU6537096A (en) | 1996-04-12 | 1996-04-30 | Method of extracting water from air and a device for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9696106683A RU2081256C1 (en) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | Method for extracting water from air and device for implementing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2081256C1 true RU2081256C1 (en) | 1997-06-10 |
RU96106683A RU96106683A (en) | 1997-10-20 |
Family
ID=20179003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9696106683A RU2081256C1 (en) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | Method for extracting water from air and device for implementing the same |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU6537096A (en) |
RU (1) | RU2081256C1 (en) |
WO (1) | WO1997039197A1 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001011152A1 (en) * | 1999-08-05 | 2001-02-15 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'adekvatnye Tekhnologii' | Method for obtaining water from air |
WO2002086245A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Boyarov, Mikhail Vladimirovich | Method for extracting water from air and device for carrying out said method |
WO2008153434A1 (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-18 | Boyarov, Mikhail Vladimirovich | Device for extracting water from air |
WO2009096809A1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Boyarov, Mikhail Vladimirovich | Device for extracting water from air |
WO2010128885A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Romanovsky Vladimir Fedorovich | Method and device for extracting water from air |
CN106945811A (en) * | 2017-05-15 | 2017-07-14 | 上海理工大学 | Air water system peculiar to vessel based on injection drainage |
RU2719813C1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инженерный центр "Углехимволокно" (ООО "НИЦ "Углехимволокно") | Method of extracting water from warm moist air and device for its implementation |
RU2729408C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method of obtaining water from air |
RU2732234C1 (en) * | 2020-03-27 | 2020-09-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" | Apparatus for producing water from air in cryolite zone conditions |
RU2732606C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-09-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method of seawater desalination with associated salt extraction |
RU2732811C1 (en) * | 2019-08-26 | 2020-09-22 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "ЭЛЕКТРОРАМ" | Seawater desalting method |
RU2732929C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-09-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Seawater desalting method |
RU2780743C1 (en) * | 2021-07-12 | 2022-09-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method for obtaining fresh water |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7886547B2 (en) | 2008-05-28 | 2011-02-15 | Sullivan Shaun E | Machines and methods for removing water from air |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3496691A (en) * | 1968-08-02 | 1970-02-24 | Bethlehem Steel Corp | Concrete forms |
DE3313711A1 (en) * | 1983-04-15 | 1984-10-18 | Rudolf 3501 Schauenburg Gesslauer | Process and apparatus for obtaining drinking water |
SU1484886A1 (en) * | 1986-07-09 | 1989-06-07 | Zaoch Polt I | Independent installation for producing water from moist air |
DE3936977A1 (en) * | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Manuela Troussas | Cooling device for extracting humidity from air - uses Peltier elements between hot and cold plates supported above condensate collection tank |
US5203989A (en) * | 1991-01-30 | 1993-04-20 | Reidy James J | Portable air-water generator |
-
1996
- 1996-04-12 RU RU9696106683A patent/RU2081256C1/en not_active IP Right Cessation
- 1996-04-30 AU AU65370/96A patent/AU6537096A/en not_active Abandoned
- 1996-04-30 WO PCT/RU1996/000110 patent/WO1997039197A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WO, Патент N 93/04764, кл. B 01 D 53/26, 1993. * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001011152A1 (en) * | 1999-08-05 | 2001-02-15 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'adekvatnye Tekhnologii' | Method for obtaining water from air |
WO2002086245A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Boyarov, Mikhail Vladimirovich | Method for extracting water from air and device for carrying out said method |
WO2008153434A1 (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-18 | Boyarov, Mikhail Vladimirovich | Device for extracting water from air |
WO2009096809A1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Boyarov, Mikhail Vladimirovich | Device for extracting water from air |
WO2010128885A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Romanovsky Vladimir Fedorovich | Method and device for extracting water from air |
CN106945811A (en) * | 2017-05-15 | 2017-07-14 | 上海理工大学 | Air water system peculiar to vessel based on injection drainage |
RU2719813C1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инженерный центр "Углехимволокно" (ООО "НИЦ "Углехимволокно") | Method of extracting water from warm moist air and device for its implementation |
RU2732811C1 (en) * | 2019-08-26 | 2020-09-22 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "ЭЛЕКТРОРАМ" | Seawater desalting method |
RU2729408C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method of obtaining water from air |
RU2732606C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-09-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method of seawater desalination with associated salt extraction |
RU2732929C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-09-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Seawater desalting method |
RU2732234C1 (en) * | 2020-03-27 | 2020-09-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" | Apparatus for producing water from air in cryolite zone conditions |
RU2780743C1 (en) * | 2021-07-12 | 2022-09-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method for obtaining fresh water |
RU2790284C1 (en) * | 2021-11-23 | 2023-02-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for production of water from air and device for its implementation (options) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU6537096A (en) | 1997-11-07 |
WO1997039197A1 (en) | 1997-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2081256C1 (en) | Method for extracting water from air and device for implementing the same | |
US3675441A (en) | Two stage refrigeration plant having a plurality of first stage refrigeration systems | |
US20080184731A1 (en) | Multi-Part Heat Exchanger | |
CN103225855B (en) | The solution dehumidification air processor that a kind of multi-stage heat pump circulation drives | |
KR20220011794A (en) | Systems and methods for purging a chiller system | |
CN105723164B (en) | Air-conditioning device | |
US20190203992A1 (en) | Systems and methods for purging a chiller system | |
RU96106683A (en) | METHOD FOR REMOVING WATER FROM AIR AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
US7475565B2 (en) | Refrigeration system including a side-load sub-cooler | |
EP0304281A2 (en) | Power saving refrigeration device | |
CN1342870A (en) | Small-sized air conditioner and dehumidifier using the air conditioner | |
RU2211293C2 (en) | Method of recovery of water from air and facility for its implementation | |
US5108475A (en) | Solvent recovery system with means for reducing input energy | |
WO2009096809A1 (en) | Device for extracting water from air | |
CN1408462A (en) | Heat exchanger unit for compression gas refrigeration drier | |
CN201917015U (en) | Dehumidifier | |
CN211823237U (en) | Refrigeration cycle system and refrigeration equipment with same | |
RU2191868C1 (en) | Method of water recovery from air and device for method embodiment | |
US4235080A (en) | Refrigeration and space cooling unit | |
SU926454A1 (en) | Refrigeration machine | |
JPS6387557A (en) | Heat pump | |
CN204555401U (en) | Evaporation cold type Cool-water Machine for Industry group | |
KR100581565B1 (en) | A refrigerants distributing apparatus of an evaporator | |
CN113074465B (en) | Refrigeration cycle system, refrigeration equipment and control method thereof | |
CN212057849U (en) | Anti-freezing-cracking refrigerator for fish and shrimp preservation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110413 |