RU2362606C2 - Method for surface distillation of fluids - Google Patents

Method for surface distillation of fluids Download PDF

Info

Publication number
RU2362606C2
RU2362606C2 RU2006138259/15A RU2006138259A RU2362606C2 RU 2362606 C2 RU2362606 C2 RU 2362606C2 RU 2006138259/15 A RU2006138259/15 A RU 2006138259/15A RU 2006138259 A RU2006138259 A RU 2006138259A RU 2362606 C2 RU2362606 C2 RU 2362606C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
evaporation
capillary
steam
liquid
heat
Prior art date
Application number
RU2006138259/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006138259A (en
Inventor
Павел Алексеевич Кучер (RU)
Павел Алексеевич Кучер
Original Assignee
Павел Алексеевич Кучер
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 Павел Алексеевич Кучер filed Critical Павел Алексеевич Кучер
Priority to RU2006138259/15A priority Critical patent/RU2362606C2/en
Publication of RU2006138259A publication Critical patent/RU2006138259A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362606C2 publication Critical patent/RU2362606C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention is related to physical-chemical technology and is intended to simplify evaporation plant and distiller design, improvement of their efficiency and also elimination of splashes, foam and scale. Method is suitable for rationalisation of available methods for distillation of liquid solutions and desalination of sea water. Method for surface distillation of liquids includes heating of liquid layer, its evaporation from the evaporation surface, steam drain from steam space and steam condensation on condensation surface. Steam flow from steam space is sent to condensation surface in the form of capillary brush, at that every capillary passes through mirror of liquid evaporation. Channels of capillaries on top are opened into steam space, and are submerged with their lower ends into condensate. Heat of phase transition from condensate flowing in channels is returned to mirror of evaporated liquid right through the capillary walls. Technical result from application of suggested method consists in the fact that due to direct contact of heater with steam space and mirror of evaporation, the maximum possible heat discharge is provided in the system, at that foam and scale are not produced. Recuperation of heat of distilled vapors in capillaries is simple and efficient. Due to usage of molecular effects at the interface of phases and mediums, design of evaporator for method implementation is simplified.
EFFECT: simplified design of evaporator for method realisation.
6 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к физико-химической технологии и предназначено для упрощения конструкции выпарных установок и дистилляторов, улучшения их экономичности, а так же для устранения образующихся в ходе работы брызг, пены и накипи. Способ пригоден для рационализации методов перегонки жидких растворов и опреснения морской воды.The invention relates to physicochemical technology and is intended to simplify the design of evaporators and distillers, improve their efficiency, and also to eliminate the spray, foam and scale generated during operation. The method is suitable for rationalizing methods of distillation of liquid solutions and desalination of sea water.

Известны различные методы промышленного разделения жидких растворов на отдельные фракции. Наиболее распространенные из них - выпаривание растворителя (если полезный продукт - концентрированный осадок) или его перегонка (если полезный продукт - жидкость). Процедура типовая. Исходный раствор нагревают или доводят до пузырькового кипения, а затем через паровое пространство отгоняют из него летучие компоненты, удаляемые или охлаждаемые до жидкого состояния в конденсаторе.Various methods are known for industrial separation of liquid solutions into separate fractions. The most common of them are evaporation of the solvent (if the useful product is a concentrated precipitate) or its distillation (if the useful product is a liquid). The procedure is typical. The initial solution is heated or brought to bubble boiling, and then through the vapor space, volatile components are distilled from it, removed or cooled to a liquid state in the condenser.

Известны более сложные варианты. Для снижения температуры кипения раствора из парового пространства откачивают неконденсируемые газы. Для увеличения экономичности процесса тепло конденсации отгоняемых паров возвращают в технологический цикл, подогревая исходный раствор. Для увеличения производительности, за счет развития поверхности испарения, горячий раствор разбрызгивают или растягивают в пленку. Для увеличения скорости теплообмена горячий раствор принудительно перемешивают, вдувают туда острый пар или прокачивают другие теплоносители.More complex options are known. To reduce the boiling point of the solution, non-condensable gases are pumped out of the vapor space. To increase the efficiency of the process, the heat condensation of the distilled vapors is returned to the technological cycle, heating the initial solution. To increase productivity, due to the development of the evaporation surface, the hot solution is sprayed or stretched into a film. To increase the heat transfer rate, the hot solution is forcedly mixed, sharp steam is blown into it or other coolants are pumped.

Разнообразные комбинации технологических приемов, реализуемых в выпарных аппаратах и промышленных перегонных установках, исчисляются десятками вариантов. Конкретный выбор в каждом случае определяется гаммой задач, стоящих перед проектировщиками.A variety of combinations of technological methods implemented in evaporators and industrial distillation plants are counted in dozens of options. The specific choice in each case is determined by the range of tasks facing the designers.

Источник информации: Е.И.Таубман. Выпаривание (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). - М.: Химия, 1982. - 328 с., ил. (стр.143-250).Source of information: E.I. Taubman. Evaporation (Processes and apparatuses of chemical and petrochemical technology). - M.: Chemistry, 1982. - 328 p., Ill. (p. 143-250).

Известны трудности, связанные с эксплуатацией выпарных установок и дистилляторов большой производительности. Энергетически экономичные устройства характеризуются малыми перепадами температур и давлений, а так же мизерными эксплуатационными расходами. Иногда их даже удается свести к нулю, применяя в качестве источников энергии природные ресурсы (солнечный свет, тектоническое тепло и пр.). Типичный пример - широко известные солнечные опреснители. Неустранимый недостаток таких сооружений - огромные размеры (гектары площади). Колоссальные капитальные затраты на их возведение не окупаются десятилетиями.There are known difficulties associated with the operation of evaporators and high-capacity distillers. Energy-efficient devices are characterized by small differences in temperature and pressure, as well as scanty operating costs. Sometimes they even manage to be reduced to zero, using natural resources as energy sources (sunlight, tectonic heat, etc.). A typical example is the well-known solar desalination plant. The irreparable drawback of such structures is their enormous size (hectares of area). The colossal capital cost of their construction does not pay off for decades.

Источник информации: И.Э.Апельцин; В.А.Клячко. Опреснение воды. - М.: Стройиздат, 1968. - 222 с., ил. (стр.89-98).Source of information: I.E. Apeltsin; V.A. Klyachko. Desalination of water. - M.: Stroyizdat, 1968 .-- 222 p., Ill. (p. 89-98).

Выпарные установки и дистилляторы, сочетающие компактность с большой производительностью, неизменно характеризуются высоким расходом энергии на единицу готового продукта. Типичный пример - аварийно-спасательные опреснительные установки. Заведомо недостаточная поверхность теплообменников (требуется жесткая экономия на массе и габаритных размерах) ведет к непроизводительным потерям тепла.Evaporating plants and distillers combining compactness with high productivity are invariably characterized by high energy consumption per unit of the finished product. A typical example is emergency rescue desalination plants. Obviously insufficient surface of the heat exchangers (severe savings on weight and overall dimensions are required) leads to unproductive heat losses.

Попытки добиться оптимального сочетания «экономичность-материалоемкость-производительность» выпарных установок и дистилляторов, как правило, ведут к сильно переусложненным конструктивным решениям. Типичными примерами этого рода являются обычные ректификационные колонны и многоступенчатые парокомпрессионные перегонные установки. Данный подход оправдывают единичностью создаваемых сооружений. Любое предприятие химической промышленности по-своему уникально.Attempts to achieve the optimal combination of "economy-material-productivity-productivity" of evaporators and distillers, as a rule, lead to highly complicated design solutions. Typical examples of this kind are conventional distillation columns and multi-stage vapor compression distillation plants. This approach is justified by the unity of the created structures. Any enterprise in the chemical industry is unique in its own way.

Другой технологической крайностью является применение для разделения растворов экзотических физических принципов (например, биологическое опреснение воды, нагрев жидкостей до сверхкритических температур и пр.). Научные исследования и эксперименты в указанных направлениях тянутся десятилетиями. Экономический эффект от них неизвестен.Another technological extreme is the use of exotic physical principles for the separation of solutions (for example, biological desalination of water, heating liquids to supercritical temperatures, etc.). Scientific research and experiments in these areas last for decades. The economic effect of them is unknown.

В общем случае, при проектировании оборудования и технологических процессов, связанных с фракционным разделением растворов методом испарения, приходится учитывать и комбинировать множество факторов. Рост теплового напора и перепада давлений позволяет наращивать производительность процедуры. Снижение массы и габаритов уменьшает капитальные затраты. Увеличение поверхности теплообмена, при снижении перепадов температур и давлений, обеспечивает энергетическую экономичность.In the general case, when designing equipment and technological processes associated with fractional separation of solutions by evaporation, many factors have to be taken into account and combined. The increase in thermal pressure and differential pressure allows you to increase the productivity of the procedure. The reduction in weight and size reduces capital costs. An increase in the heat transfer surface, with a decrease in temperature and pressure differences, provides energy efficiency.

Источник информации: Е.И.Таубман. Выпаривание (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). - М.: Химия, 1982. - 328 с., ил. (стр.34-79).Source of information: E.I. Taubman. Evaporation (Processes and apparatuses of chemical and petrochemical technology). - M.: Chemistry, 1982. - 328 p., Ill. (p. 34-79).

Важной проблемой, сильно усложняющей эксплуатацию перегонных установок, является поведение раствора. Даже сравнительно слабые потоки тепла, жидкости и пара в подвижной среде сопровождаются нежелательными побочными эффектами, в частности формированием прочных слоев накипи на поверхности нагревательных элементов, образованием пены на зеркале испарения и уносом капель от лопнувших пузырей с потоком пара.An important problem that greatly complicates the operation of distillation plants is the behavior of the solution. Even relatively weak flows of heat, liquid, and vapor in a mobile medium are accompanied by undesirable side effects, in particular, the formation of strong scale layers on the surface of the heating elements, the formation of foam on the evaporation mirror, and the entrainment of droplets from bursting bubbles with a vapor stream.

Существует понятие пороговой производительности испарителя. В случае его превышения пузырьковое кипение становится настолько бурным, что зеркало испарения исчезает. Раствор превращается в пену, заполняет паровое пространство и может прорываться в конденсатор. Реально достижимый тепловой напор между нагретым донным и активно испаряющимся поверхностным слоями жидкости очень мал. Например, вертикальный перепад температуры на слое воды толщиной 250 мм, кипящей при атмосферном давлении в подогреваемом снизу открытом сосуде, не превышает 0,7°С.There is the concept of threshold evaporator performance. If it is exceeded, bubble boiling becomes so violent that the evaporation mirror disappears. The solution turns into foam, fills the vapor space and can burst into the condenser. The realizable thermal head between the heated bottom and actively evaporating surface layers of the liquid is very small. For example, the vertical temperature drop on a 250 mm thick water layer boiling at atmospheric pressure in an open vessel heated from below does not exceed 0.7 ° C.

Источник информации: В.А.Пазухин, А.Я.Фишер. Разделение и рафинирование металлов в вакууме. - М.: Металлургия, 1969. - 204 с., ил. (стр.42-44).Source of information: V.A. Pazukhin, A.Ya. Fisher. Separation and refining of metals in vacuum. - M.: Metallurgy, 1969. - 204 p., Ill. (p. 42-44).

Зато непропорционально велики типичные температурные перепады между жидким раствором и поверхностью нагревателя, обычно составляющие 10-25°С и более. Причины тому целых две. Во-первых, уже слой накипи толщиной 0,1 мм понижает коэффициент теплопередачи через стенку латунной трубки типового теплообменника опреснителя на 25-30%. На практике толщина слоя накипи может достигать нескольких миллиметров.But the typical temperature differences between the liquid solution and the surface of the heater are disproportionately large, usually 10-25 ° C or more. There are two reasons for this. Firstly, a scale of 0.1 mm thick already reduces the heat transfer coefficient through the wall of the brass tube of a typical desalination heat exchanger by 25-30%. In practice, the thickness of the scale layer can reach several millimeters.

Источник информации: И.Э.Апельцин; В.А.Клячко. Опреснение воды. - М.: Стройиздат, 1968. - 222 с., ил. (стр.60-82).Source of information: I.E. Apeltsin; V.A. Klyachko. Desalination of water. - M.: Stroyizdat, 1968 .-- 222 p., Ill. (p. 60-82).

Во-вторых, площадь непосредственного контакта твердой поверхности нагревателя и кипящей жидкости с ростом температуры постепенно сокращается вплоть до полного разделения сплошной паровой пленкой. Экспериментальная зависимость скорости теплопередачи «нагреватель-вода» от пограничной разницы температур показана на фиг.1. График имеет относительно крутой подъем, острый пик и резкий спад, отражающий момент перехода пузырькового кипения в пленочное. В последнем случае прямой контакт «жидкость-поверхность» практически исчезает, так как на границе раздела сред образуется сплошной слой перегретого пара.Secondly, the area of direct contact between the solid surface of the heater and boiling liquid gradually decreases with increasing temperature until complete separation by a continuous vapor film. The experimental dependence of the heater-water heat transfer rate on the boundary temperature difference is shown in FIG. The graph has a relatively steep rise, a sharp peak and a sharp decline, reflecting the moment of transition of bubble boiling into film boiling. In the latter case, the direct liquid-surface contact practically disappears, since at the interface between the media a continuous layer of superheated steam is formed.

Показательно, насколько полезный тепловой напор в слое испаряемой жидкости меньше бесполезного, на границе раздела сред. Так же видно, что даже легкое увеличение перепада температур у поверхности нагревателя выше предела 50-53°С ведет к катастрофическому ухудшению теплообмена. Процесс теплопередачи из конвекционного становится излучательным (при указанных температурах крайне неэффективным). Нагревать стенки (греющие трубки) обычного испарителя с водой, кипящей при атмосферном давлении, выше +150°С совершенно бессмысленно. Энергия расходуется впустую - на поддержание высокого давления в паровой пленке.It is significant how useful thermal pressure in the layer of evaporated liquid is less than useless, at the interface. It is also seen that even a slight increase in temperature difference at the surface of the heater above the limit of 50-53 ° C leads to a catastrophic deterioration in heat transfer. The heat transfer process from convection becomes radiative (at the indicated temperatures it is extremely inefficient). It is completely pointless to heat the walls (heating tubes) of a conventional evaporator with water boiling at atmospheric pressure above + 150 ° С. Energy is wasted in maintaining high pressure in the vapor film.

Источник информации: И.В.Радченко. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1965. - 480 с., ил. (стр.449).Source of information: I.V. Radchenko. Molecular physics. - M .: Nauka, 1965 .-- 480 p., Ill. (p. 449).

В свете вышеизложенного, не приходится удивляться, что фактические энергетические затраты на дистилляцию реальных растворов (например, опреснение морской воды) в десятки раз превышают теоретически необходимую работу разделения молекул воды и соли (теплоту сольватации). Для типичных промышленных опреснителей и выпарных установок полезная составляющая в общих энергетических затратах (тепловой КПД) обычно не превышает 3-5%, в редких случаях достигая 6-7%.In light of the foregoing, it is not surprising that the actual energy costs for the distillation of real solutions (for example, desalination of sea water) are ten times higher than the theoretically necessary work of separation of water and salt molecules (heat of solvation). For typical industrial desalination plants and evaporation plants, the useful component in the total energy costs (thermal efficiency) usually does not exceed 3-5%, in rare cases reaching 6-7%.

Источник информации: Е.И.Таубман. Выпаривание (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). - М.: Химия, 1982. - 328 с., ил. (стр.34-36).Source of information: E.I. Taubman. Evaporation (Processes and apparatuses of chemical and petrochemical technology). - M.: Chemistry, 1982. - 328 p., Ill. (p. 34-36).

Даже сам привычный факт разделения слоем раствора поверхностей нагрева и испарения является источником эксплуатационных трудностей. Перечень веществ, реально содержащихся в перегоняемой жидкости, всегда достаточно обширен. Раствор считается разбавленным, если его концентрация значительно меньше уровня, при котором начинается кристаллизация и выпадение в твердый нерастворимый осадок хотя бы одного минерального компонента смеси.Even the very usual fact that a layer of a solution separates heating and evaporation surfaces is a source of operational difficulties. The list of substances actually contained in the distilled liquid is always quite extensive. A solution is considered diluted if its concentration is significantly lower than the level at which crystallization begins and precipitation of at least one mineral component of the mixture into a solid insoluble precipitate.

Значения растворимости некоторых природных солей в воде приведены в таблице 1.The solubility values of some natural salts in water are shown in table 1.

№ п/пNo. p / p НАИМЕНОВАНИЕ ВЕЩЕСТВАNAME OF SUBSTANCE Растворимость в % от массы насыщенного раствораSolubility in% by weight of saturated solution 0°С0 ° C +10°С+ 10 ° С +20°С+ 20 ° С +30°C+ 30 ° C +40°С+ 40 ° C +50°С+ 50 ° C 1one Хлористый натрий (NaCl)Sodium Chloride (NaCl) 26,326.3 26.326.3 26,426,4 26,526.5 26,726.7 26,826.8 22 Сернокислый натрий (Na2SO4)Sodium Sulfate (Na 2 SO 4 ) 4,84.8 8,38.3 16,316.3 29,029.0 32,832.8 31,831.8 33 Хлористый калий (KCl)Potassium Chloride (KCl) 21,921.9 23,823.8 25,525.5 27,127.1 28,628.6 30,030,0 4four Бромистый калий (КВr)Potassium bromide (KBr) 34,934.9 37,337.3 39,539.5 41,441,4 43,043.0 44,544.5 55 Сернокислый калий (K2SO4)Potassium Sulfate (K 2 SO 4 ) 6,96.9 8,58.5 10,010.0 11,511.5 12,912.9 14,214.2 66 Хлористый магний (MgCl2)Magnesium Chloride (MgCl 2 ) 34,634.6 34,934.9 35,335.3 35,835.8 36,536.5 37,237,2 77 Хлористый кальций (СаСl2)Calcium Chloride (CaCl 2 ) 37,337.3 39,439,4 42,742.7 50,150.1 53,453,4 57,857.8

Источник информации: Краткий справочник по химии; под ред. О.Д.Куриленко. - Киев: Наукова думка, 1974. - 985 с., ил. (стр.799).Source of information: Brief reference book on chemistry; under the editorship of O.D. Kurylenko. - Kiev: Naukova Dumka, 1974. - 985 p., Ill. (p. 799).

Теоретически, природные воды с соленостью 0,35-0,02% выгодно упаривать при температуре максимальной эквивалентной растворимости солевой смеси. Для большинства водных растворов эта точка находится ниже +36-40°С. Естественно, в обычных опреснителях это невозможно. Приходится регулярно останавливать перегонку для механической очистки металлических поверхностей, покрытых нерастворимой минеральной коркой.Theoretically, natural waters with a salinity of 0.35-0.02% are advantageously evaporated at a temperature of maximum equivalent solubility of the salt mixture. For most aqueous solutions, this point is below + 36-40 ° C. Naturally, in ordinary desalination plants this is not possible. It is necessary to regularly stop the distillation for mechanical cleaning of metal surfaces coated with insoluble mineral peel.

Температура у границы «нагреватель-раствор» традиционных дистилляторов всегда значительно превышает температуру зеркала испарения. В результате, именно там выпадают соли с отрицательным температурным коэффициентом растворимости (сульфат кальция CaSO4, полугидрат сульфата кальция 2CaSO4·H2O, карбонат кальция СаСО3 и пр.). Перелом кривой растворимости этих веществ лежит в окрестностях +32-40°С. Очевидно, что если перегонку морской воды вести при температуре существенно ниже +50-60°С, то указанный осадок не будет появляться вообще. Кривая растворимости сульфата кальция, для примера, показана на фиг.2.The temperature at the “heater-solution” boundary of traditional distillers always significantly exceeds the temperature of the evaporation mirror. As a result, salts with a negative temperature coefficient of solubility precipitate there (calcium sulfate CaSO 4 , hemihydrate calcium sulfate 2CaSO 4 · H 2 O, calcium carbonate CaCO 3 , etc.). The fracture of the solubility curve of these substances lies in the vicinity of + 32-40 ° C. Obviously, if distillation of sea water is carried out at a temperature significantly lower than + 50-60 ° C, then the specified precipitate will not appear at all. The solubility curve of calcium sulfate, for example, is shown in figure 2.

Источник информации: И.Э.Опельцин; В.А.Клячко. Опреснение воды. - М.: Стройиздат, 1968. - 222 с., ил. (стр.66).Source of information: I.E. Opeltsin; V.A. Klyachko. Desalination of water. - M.: Stroyizdat, 1968 .-- 222 p., Ill. (p. 66).

Главными недостатками традиционных методов выпаривания и перегонки, основанных на испарении летучих компонентов жидких растворов, являются нерациональная организация передачи энергии (тепла) от нагревателя к зеркалу испарения и системы движения потоков массы.The main disadvantages of traditional methods of evaporation and distillation, based on the evaporation of the volatile components of liquid solutions, are the irrational organization of the transfer of energy (heat) from the heater to the evaporation mirror and the mass flow motion system.

Полезный тепловой напор между поверхностями нагрева и испарения крайне мал, естественная конвекция жидкости затруднена. В результате, большая часть подводимой энергии тратится вхолостую - на преодоление вредных тепловых сопротивлений. Процесс сопровождается образованием пены и накипи, отгоняемый пар содержит брызги кипящего раствора.The useful thermal pressure between the heating and evaporation surfaces is extremely small; the natural convection of the liquid is difficult. As a result, most of the supplied energy is wasted - to overcome harmful thermal resistance. The process is accompanied by the formation of foam and scale; the steam being distilled off contains spray of boiling solution.

Попытки преодолеть указанные недостатки за счет снижения мощности тепловых потоков ведут к неоправданному раздуванию геометрических размеров оборудования, а искусственное форсирование процессов передачи тепла и массы (откачка неконденсируемых газов, мешалки, распылители и пр.) к избыточному усложнению его конструкции. Именно благодаря вариантам обхода того или другого конкретного технологического ограничения так разнообразны типы выпарных химических установок.Attempts to overcome these shortcomings by reducing the power of heat fluxes lead to unjustified inflating of the geometric dimensions of the equipment, and the artificial forcing of heat and mass transfer processes (pumping out non-condensable gases, mixers, sprayers, etc.) to excessively complicate its design. It is thanks to the options for circumventing one or another specific technological limitation that the types of evaporation chemical plants are so diverse.

Известен способ устранения тепловых потерь за счет физического совмещения поверхности нагревателя и зеркала испарения. Правильнее сказать, за счет непосредственного нагрева жидкости со стороны парового пространства коротковолновым электромагнитным излучением, например солнечным светом. Полезный эффект достигается чисто и крайне дешево. Процесс перегонки идет идеально. Практически все поглощенное жидкостью тепло сразу и непосредственно тратится на получение пара. Образование пены, накипи или брызг рассола физически невозможно.A known method of eliminating heat loss due to the physical combination of the surface of the heater and the evaporation mirror. It is more correct to say, due to the direct heating of the liquid from the side of the vapor space by short-wave electromagnetic radiation, for example, sunlight. The beneficial effect is achieved cleanly and extremely cheaply. The distillation process is perfect. Almost all the heat absorbed by the liquid is immediately and directly spent on receiving steam. The formation of foam, scale or brine spray is physically impossible.

Простоту метода и его техническую эффективность подтверждает многолетний опыт успешной эксплуатации солнечных опреснителей, солнечных сушилок и т.п. оборудования. Например, в Лос-Салиносе (Чили) солнечная опреснительная установка простейшей конструкции, общей площадью 4760 м2, успешно проработала 36 лет (с 1872 года по 1908 год, до постройки водопровода). Ее средняя производительность по дистилляту составляла 4,6 л/сутки с каждого квадратного метра испарительных лотков.The simplicity of the method and its technical efficiency is confirmed by many years of experience in the successful operation of solar desalination plants, solar dryers, etc. equipment. For example, in Los Salinos (Chile), a solar desalination plant of the simplest design, with a total area of 4760 m 2 , successfully worked for 36 years (from 1872 to 1908, before the construction of the water supply system). Its average distillate capacity was 4.6 l / day from each square meter of evaporation trays.

Неустранимым недостатком перегонных установок с нагревом зеркала испарения излучением является малая удельная производительность. Она ограничена энергетикой солнечного света (не более 0,8-1,2 кВт/м2) и тепловым напором «испаритель-конденсатор» (обычно 10-25°С). Предельная температура жидкости в лотках редко превышает +50-65°С при температуре воздуха +25-35°С. Контактным нагревом рассола через ту же площадь поверхности удается передавать в 70-120 раз больше энергии.An irreparable disadvantage of distillation plants with heating of the evaporation mirror by radiation is the low specific productivity. It is limited by the energy of sunlight (not more than 0.8-1.2 kW / m 2 ) and thermal pressure "evaporator-condenser" (usually 10-25 ° C). The maximum temperature of the liquid in the trays rarely exceeds + 50-65 ° С at an air temperature of + 25-35 ° С. Contact heating of the brine through the same surface area manages to transfer 70-120 times more energy.

Предпринимались попытки увеличить температуру зеркала испарения за счет концентрации солнечного света на поверхности раствора системой зеркал. Пар высокого давления получался. Большой выгоды от этого не было. Выяснилось, что размеры нужных отражателей примерно равны площади простых остекленных лотков, причем стоит такая система дороже, а в эксплуатации сложнее. Поверхностная перегонка воды с помощью нагрева СВЧ излучением и т.п. в данный момент экономически нерентабельна.Attempts have been made to increase the temperature of the evaporation mirror due to the concentration of sunlight on the surface of the solution with a system of mirrors. High pressure steam was obtained. There was no great benefit from this. It turned out that the sizes of the necessary reflectors are approximately equal to the area of simple glazed trays, and such a system is more expensive and more difficult to operate. Surface distillation of water by heating with microwave radiation, etc. currently economically unprofitable.

Источник информации: И.Э.Опельцин; В.А.Клячко. Опреснение воды. - М.: Стройиздат, 1968. - 222 с., ил. (стр.87-98).Source of information: I.E. Opeltsin; V.A. Klyachko. Desalination of water. - M.: Stroyizdat, 1968 .-- 222 p., Ill. (p. 87-98).

Известен способ увеличения производительности низкотемпературных сушилок и дистилляторов за счет механического развития поверхности испарения. Качество (энергетика и давление пара) компенсируются количеством (площадью). Контактно нагретую до температуры не более +40-50°С жидкость растягивают центробежными силами, морщат вибрацией, разбрызгивают через форсунки, в виде тонкой пленки на смачиваемом диске перемещают рядом с конденсатором. Выход конечного продукта за проход обычно мал и одну порцию рассола гоняют по кругу много раз.A known method of increasing the productivity of low-temperature dryers and distillators due to the mechanical development of the evaporation surface. Quality (energy and steam pressure) are compensated by quantity (area). Contacted liquid heated to a temperature of no more than + 40-50 ° С is stretched by centrifugal forces, wrinkled by vibration, sprayed through nozzles, and transferred in the form of a thin film on a wettable disk near the condenser. The output of the final product for the passage is usually small and one portion of the brine is chased in a circle many times.

Прием позволяет на один-два порядка, сравнительно с обычными условиями при равной температуре, ускорить процесс испарения жидкости. Пена и накипь практически не образуются, так как концентрация испаряемого раствора в ходе каждого цикла изменяется мало, а его температура, напротив, быстро падает. Зона испарения обычно находится на заметном расстоянии от зоны теплообмена (твердой поверхности нагревателя).Reception allows one to two orders of magnitude, compared with ordinary conditions at equal temperatures, to accelerate the process of evaporation of the liquid. Foam and scale are practically not formed, since the concentration of the evaporated solution changes little during each cycle, and its temperature, on the contrary, drops rapidly. The evaporation zone is usually at a noticeable distance from the heat exchange zone (solid surface of the heater).

Неустранимыми недостатками способа являются его низкая удельная производительность и сложность реализации. Насосы, распылители, вентиляторы и другие механические устройства превращают простой физический процесс в изощренную и дорогостоящую техническую процедуру. Метод оправдывает себя в некоторых специфических ситуациях (производстве пищевых продуктов, лекарственных препаратов и пр.), когда важно не допускать сильного нагрева испаряемой жидкости или необходимо хоть как-то полезно утилизировать большое количество бросового тепла.Fatal disadvantages of the method are its low specific productivity and implementation complexity. Pumps, sprays, fans and other mechanical devices turn a simple physical process into a sophisticated and expensive technical procedure. The method justifies itself in some specific situations (food production, medicines, etc.), when it is important not to allow strong heating of the evaporated liquid or it is necessary to use at least somehow useful large amount of waste heat.

Источник информации: К.П.Шумский. Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения. - М.: Машиностроение, 1974. - 576 с., ил. (стр.121-211).Source of information: K.P. Shumsky. Vacuum and chemical engineering devices. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - 576 p., Ill. (p. 121-211).

Известен способ рациональной организации контактного теплообмена в перегонных установках за счет нагрева раствора жидким или газообразным теплоносителем. Отсутствие твердой поверхности теплообмена исключает появление сплошного слоя накипи независимо от температуры греющего агента. Сравнительно равномерный (объемный) нагрев раствора исключает формирование паровых пузырей на зеркале испарения, а следовательно, образование пены и брызг в паровом пространстве. Получается чрезвычайно высокий (особенно, в случае продувки острым паром) поток тепловой энергии «греющий агент-жидкость». Контактная разница температур между ними может безвредно достигать 200-300°С. Экстремальным вариантом метода является нагрев раствора погруженными горелками.A known method of rational organization of contact heat transfer in distillation plants by heating the solution with liquid or gaseous heat carrier. The absence of a solid heat exchange surface excludes the appearance of a continuous layer of scale regardless of the temperature of the heating agent. Relatively uniform (volumetric) heating of the solution eliminates the formation of vapor bubbles on the evaporation mirror, and therefore, the formation of foam and spray in the vapor space. It turns out extremely high (especially in the case of blowing with hot steam) flow of thermal energy "heating agent-liquid". The contact temperature difference between them can harmlessly reach 200-300 ° C. An extreme variant of the method is heating the solution with submerged burners.

Неустранимыми недостатками описанного способа являются дороговизна процедуры и обязательное загрязнение конечных продуктов посторонними химическими веществами. Например, провалились все попытки применить гидрофобные теплоносители (парафин и минеральные масла) в опреснительных установках. Полученную воду нельзя было пить.Fatal disadvantages of the described method are the high cost of the procedure and the mandatory pollution of the final products with extraneous chemicals. For example, all attempts to use hydrophobic coolants (paraffin and mineral oils) in desalination plants failed. The resulting water could not be drunk.

Источник информации: Е.И.Таубман. Выпаривание (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). - М.: Химия, 1982. - 328 с., ил. (стр.230-241).Source of information: E.I. Taubman. Evaporation (Processes and apparatuses of chemical and petrochemical technology). - M.: Chemistry, 1982. - 328 p., Ill. (p. 230-241).

Для решения проблемы оптимизации работы выпарных и перегонных установок необходимо и достаточно найти способ прямого совмещения твердой поверхности нагревателя с зеркалом испарения, который обеспечит максимально возможный тепловой напор при отсутствии пены и накипи. Метод должен надежно действовать в широком диапазоне эксплуатационных режимов, без мешалок, распылителей и прочих механических приспособлений. Крайне желательна простая рекуперация теплоты конденсации отгоняемых паров в дополнительный нагрев исходного раствора.To solve the problem of optimizing the operation of evaporator and distillation plants, it is necessary and sufficient to find a way to directly combine the solid surface of the heater with the evaporation mirror, which will provide the maximum possible thermal pressure in the absence of foam and scale. The method must operate reliably in a wide range of operating conditions, without agitators, sprays and other mechanical devices. A simple recovery of the heat of condensation of the distilled vapors into additional heating of the initial solution is highly desirable.

За прототип принят способ перегонки морской воды термодиффузионным испарением с поверхности вращающихся дисков.The prototype adopted the method of distillation of sea water by thermal diffusion evaporation from the surface of the rotating discs.

Вокруг горизонтальной оси, со скоростью 50-60 об/мин, вращают диски из хорошо проводящих тепло нержавеющих материалов (медь, латунь и др.). Нижнюю часть дисков погружают в нагретую испаряемую воду, заполняющую поддон. Верхнюю часть дисков помещают в зазоры между плоскими, охлаждаемыми изнутри конденсаторами.Around the horizontal axis, at a speed of 50-60 rpm, rotate disks made of highly heat-conducting stainless materials (copper, brass, etc.). The lower part of the disc is immersed in heated evaporated water filling the pan. The upper part of the discs is placed in the gaps between the flat, internally cooled condensers.

Расстояние между поверхностями испарения и конденсации сводят к минимуму (от сантиметров до нескольких миллиметров). Образование на дисках пены и накипи совершенно исключено. Атмосферный воздух из установки не удаляют. Пар с покрывающей диски водяной пленки оседает на расположенных рядом холодных поверхностях, отдавая тепло конденсации соленой воде, циркулирующей в испарителе. Полученный дистиллят стекает в желоба и выводится из установки. Убыль жидкости компенсируется притоком свежей соленой воды. Для увеличения полезного теплового напора между элементами установки соленый раствор, поступающий в поддон, дополнительно подогревают, а прокачиваемый через конденсаторы - охлаждают. Схема компоновки такого испарителя (отсканированное изображение №5.13 со стр.29 источника информации) изображена на фиг.3.The distance between the surfaces of evaporation and condensation is minimized (from centimeters to several millimeters). The formation of foam and scale discs is completely excluded. Atmospheric air is not removed from the installation. The vapor from the water film covering the discs settles on adjacent cold surfaces, giving off the heat of condensation to the salt water circulating in the evaporator. The resulting distillate flows into the gutters and is discharged from the installation. The loss of fluid is compensated by the influx of fresh salt water. To increase the useful thermal pressure between the installation elements, the salt solution entering the sump is additionally heated, and the pumped through the condensers is cooled. The layout diagram of such an evaporator (scanned image No. 5.13 from page 29 of the information source) is shown in FIG. 3.

Источник информации: И.Э.Опельцин; В.А.Клячко. Опреснение воды. - М.: Стройиздат, 1968. - 222 с., ил. (стр.29-30).Source of information: I.E. Opeltsin; V.A. Klyachko. Desalination of water. - M.: Stroyizdat, 1968 .-- 222 p., Ill. (p. 29-30).

Способ ценен для утилизации бросового пара от низкотемпературного источника (градирни). В конструкции много перспективных идей: возгонка растворителя из тонкого слоя жидкости на теплопроводящей поверхности, непрерывное обновление этого слоя, удаление испаряемой пленки от нагревателя, сближение конденсатора и зеркала испарения на минимально возможное расстояние, устранение причин образования пены и накипи. Перечисленные меры значительно уменьшают бесполезные тепловые потери. Сравнительно с солнечными опреснителями изделие более компактно.The method is valuable for the disposal of waste steam from a low temperature source (cooling tower). The design has many promising ideas: sublimating the solvent from a thin layer of liquid on a heat-conducting surface, continuously updating this layer, removing the evaporated film from the heater, bringing the condenser and the evaporation mirror closer to the smallest possible distance, eliminating the causes of foam and scale formation. These measures significantly reduce useless heat loss. Compared with solar desalination, the product is more compact.

Очевидными недостатками описанного технического решения являются избыточная сложность процедуры. Принцип перегонки исключает появление пены, но паровое пространство все равно содержит брызги рассола, взбаламученного крутящимися дисками. Зеркало испарения тянут к конденсатору, хотя поверхностное натяжение холодной жидкости выше, чем у нагретой. Пленка рассола могла бы двигаться самостоятельно. И так далее.The obvious disadvantages of the described technical solutions are the excessive complexity of the procedure. The distillation principle eliminates the appearance of foam, but the vapor space still contains splashes of brine, agitated by spinning disks. The evaporation mirror is pulled towards the condenser, although the surface tension of the cold liquid is higher than that of the heated one. The brine film could move on its own. And so on.

Известен способ опреснения морской воды путем осмоса через паровой зазор, поддержанный капиллярностью, известный как «пароосмотический метод Хасслера». По методу Хасслера осмотическую ячейку составляют из двух целлофановых мембран, закрепленных на пористых плитах. Промежуток, выполняющий функцию диффузионного зазора между мембранами, заполняют сыпучим гидрофобным материалом, например молотой пемзой. Через одну плиту в ячейку под давлением подают морскую воду. Через другую плиту ячейку соединяют с резервуаром пресной воды. В зазор с пемзой подают сжатый воздух. Подвижных деталей нет.A known method of desalination of sea water by osmosis through a steam gap, supported by capillarity, known as the "Hassler steam osmosis method." According to the Hassler method, the osmotic cell is composed of two cellophane membranes mounted on porous plates. The gap performing the function of the diffusion gap between the membranes is filled with a loose hydrophobic material, for example, ground pumice. Through one plate, seawater is supplied to the cell under pressure. Through another plate, the cell is connected to a fresh water reservoir. Compressed air is supplied to the pumice gap. There are no moving parts.

В работающей ячейке давление морской воды выше давления осмоса и давления воздуха в зазоре, а давление пресной воды меньше давления воздуха в диффузионном зазоре. При перепаде давлений между сосудами с соленой и пресной водой около 50 кг/см суточная производительность системы по дистилляту составляет примерно 20 л/м2 площади. Соленость опресняемой морской воды 30-35 г/л, температура ячейки 20-25°С.In a working cell, the sea water pressure is higher than the osmosis pressure and air pressure in the gap, and the fresh water pressure is less than the air pressure in the diffusion gap. With a pressure differential between vessels with salt and fresh water of about 50 kg / cm, the daily system capacity for distillate is approximately 20 l / m 2 area. The salinity of desalinated sea water is 30-35 g / l, the cell temperature is 20-25 ° C.

Источник информации: И.Э.Апельцин; В.А.Клячко. Опреснение воды. - М.: Стройиздат, 1968. - 222 с., ил. (стр.193).Source of information: I.E. Apeltsin; V.A. Klyachko. Desalination of water. - M.: Stroyizdat, 1968 .-- 222 p., Ill. (p. 193).

Метод Хасслера основан на остроумном сочетании нескольких молекулярных физических эффектов:The Hassler method is based on a witty combination of several molecular physical effects:

Соленая вода не может проникнуть в зазор через пористую плиту. Сжатый воздух не может вырваться из зазора через заполненные жидкостью капилляры в пористых плитах, надежно закупоренные силой поверхностного натяжения. Растворенная в морской воде соль прочно связана с жидкой фазой. Молекулы воды почти свободно испаряются и дрейфуют через пористую прослойку между плитами в сторону более низкого давления. Воздушный зазор действует как полупроницаемая мембрана, хорошо пропускающая водяной пар и совсем не пропускающая соль.Salt water cannot penetrate the gap through the porous slab. Compressed air cannot escape from the gap through liquid-filled capillaries in porous plates, reliably clogged by surface tension. The salt dissolved in sea water is firmly bound to the liquid phase. Water molecules evaporate almost freely and drift through the porous layer between the plates towards lower pressure. The air gap acts as a semi-permeable membrane that transmits water vapor well and does not permeate salt at all.

В ячейке возникают направленный поток массы, переносящий молекулы воды от рассола к дистилляту, и встречный поток тепла, переносящий энергию конденсации от дистиллята к рассолу. Схема установки для деминерализации воды, по методу Хасслера изображена на фиг.4.A directed mass flow appears in the cell, transferring water molecules from the brine to the distillate, and a counter heat flow, which transfers the condensation energy from the distillate to the brine. The installation diagram for demineralization of water, according to the Hassler method is shown in figure 4.

Источник информации: М.Трайбус. Термостатика и термодинамика. Пер. с английского. - М.: Энергия, 1970. - 504 с., ил. (стр.417-419).Source of information: M. Tribus. Thermostatics and thermodynamics. Per. from English. - M .: Energy, 1970. - 504 p., Ill. (p. 417-419).

Известен способ получения пресной воды методом капиллярной конденсации. В древности моряки закрепляли куски пористых эластичных материалов (высушенную губку) на корабельном такелаже. Давление пара над вогнутыми менисками дистиллята было ниже, чем над ровной поверхностью моря. Влага конденсировалась в узких капиллярных каналах. Теплоту конденсации уносил ветер. Копящаяся в порах жидкость получалась практически пресной. Периодически мокрую губку выжимали и снова подвешивали на открытом воздухе. Полученную воду можно было пить.A known method of producing fresh water by capillary condensation. In ancient times, sailors secured pieces of porous elastic materials (dried sponge) on a ship's rigging. The vapor pressure over the concave menisci of the distillate was lower than over a flat sea surface. Moisture condensed in narrow capillary channels. The heat of condensation was carried away by the wind. The fluid accumulating in the pores was almost fresh. Periodically, a wet sponge was squeezed out and hung again in the open air. The resulting water could be drunk.

Источник информации: И.В.Радченко. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1965. - 480 с., ил. (стр.403-405).Source of information: I.V. Radchenko. Molecular physics. - M .: Nauka, 1965 .-- 480 p., Ill. (pg. 403-405).

Известен эффект конденсации атмосферной влаги в мелких порах первоначально сухого тела. Так отсыревают книги и гигроскопичные порошки, теряют активность адсорбенты. При быстрой капиллярной конденсации наблюдается сильный разогрев гигроскопичных материалов. Давление насыщенных паров в микрополостях существенно ниже равновесного значения даже при температурах более 150-200°С. Там не кипит вода. Выделяющаяся теплота греет стенки капилляров. Если влажность воздуха высока, а пористого материала много, то возможна его порча и даже самовозгорание. По этой причине строго регламентируют правила безопасного хранения прессованного хлопка, молотого торфа и угольной пыли.The effect of condensation of atmospheric moisture in the small pores of an initially dry body is known. So books and hygroscopic powders are moistened, adsorbents lose their activity. With rapid capillary condensation, strong heating of hygroscopic materials is observed. The saturated vapor pressure in microcavities is significantly lower than the equilibrium value even at temperatures above 150-200 ° C. There is no boiling water. The released heat warms the walls of the capillaries. If the air humidity is high, but there is a lot of porous material, then its spoilage and even spontaneous combustion are possible. For this reason, the rules for the safe storage of pressed cotton, ground peat and coal dust are strictly regulated.

Источник информации: А.В.Лыков. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с., ил. (стр.10-24).Source of information: A.V. Lykov. Theory of drying. - M .: Energy, 1968. - 472 p., Ill. (p. 10-24).

Известен эффект энергичного поглощения водяных паров из атмосферного воздуха мелко пористыми гидрофобными материалами. Значение краевого угла смачивания конденсатом вещества стенок капилляров на ход процесса не влияет. Развивается температура до +200°С и более.The effect of vigorous absorption of water vapor from atmospheric air by finely porous hydrophobic materials is known. The value of the contact angle of condensate walls of the capillaries to the condensate does not affect the course of the process. The temperature develops up to + 200 ° С and more.

Источник информации: Е.Н.Серапионова. Промышленная адсорбция газов и паров. - М.: Высшая школа, 1969. - 416 с., ил. (стр.31-42).Source of information: E.N. Serapionova. Industrial adsorption of gases and vapors. - M.: Higher School, 1969. - 416 p., Ill. (p. 31-42).

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения:Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention:

Растворитель выпаривают из непрерывно обновляемого пленочного слоя жидкости, прилегающего к твердой теплопроводящей поверхности. Испаряемый раствор непрерывно перемещают от нагревателя к зеркалу испарения, предельно близко совмещенному с поверхностью охлаждаемого конденсатора. Процесс ведут при температуре ниже уровня кипения раствора, чем устраняют причины образования на дисках пены и накипи.The solvent is evaporated from a continuously updated film layer of a liquid adjacent to a solid heat-conducting surface. The evaporated solution is continuously moved from the heater to the evaporation mirror, which is extremely close combined with the surface of the cooled condenser. The process is conducted at a temperature below the boiling level of the solution, which eliminates the causes of the formation of foam and scale on the disks.

Перечисленные приемы обеспечивают высокий тепловой напор и малые промежуточные потери энергии в слое испаряемой жидкости. Присутствие атмосферного воздуха, относительно низкая температура перегонки и малое давление конденсирующихся паров жидкости на эффективность процедуры испарения практически не влияют.The above methods provide a high thermal head and small intermediate energy losses in the layer of evaporated liquid. The presence of atmospheric air, the relatively low distillation temperature and the low pressure of the condensing liquid vapor practically do not affect the efficiency of the evaporation procedure.

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата по прототипу:The reasons that impede the receipt of the required technical result for the prototype:

Поверхность дисков, с которых испаряется пленка раствора, является не нагревателем, а только тепловым аккумулятором, причем плохим. Теплоемкость меди в десять раз меньше, чем у воды. Реальную дистанцию теплопередачи определяет длина трубопровода, подающего в поддон горячий рассол. Не менее длинный путь, вместе с охлаждающим рассолом, преодолевает теплота конденсации дистиллята. Совокупный тепловой напор в системе крайне мал. Без циркуляционного насоса она не работоспособна.The surface of the disks from which the solution film evaporates is not a heater, but only a heat accumulator, and it’s bad. The heat capacity of copper is ten times less than that of water. The real distance of the heat transfer is determined by the length of the pipeline supplying hot brine to the pan. An equally long path, together with a cooling brine, is overcome by the heat of condensation of the distillate. The total thermal pressure in the system is extremely small. Without a circulation pump, it is not operational.

Конструкцию портит избыток подвижных частей. Уже при радиусе дисков 0,5 метра и скорости вращения 60 об/мин их края режут воду со скоростью более 3 м/с, поднимая фонтаны брызг. В паровое пространство и дистиллят попадают капли взбаламученного рассола. Хотя сам принцип термодиффузионной перегонки, как таковой, исключает появление пены.The design spoils the excess of moving parts. Even with a disk radius of 0.5 meters and a rotation speed of 60 rpm, their edges cut water at a speed of more than 3 m / s, raising fountains of spray. Drops of agitated brine fall into the vapor space and distillate. Although the principle of thermal diffusion distillation, as such, eliminates the appearance of foam.

Поток молекул воды через паровое пространство организован нерационально. Быстрое движение зеркала испарения относительно конденсатора возбуждает вихри, мешающие течению дистиллята. Большая часть механической мощности двигателя тратится на преодоление гидравлических и аэродинамических сопротивлений (фактически, разогрев воздуха и рассола).The flow of water molecules through the vapor space is organized irrationally. The rapid movement of the evaporation mirror relative to the condenser excites vortices that interfere with the flow of the distillate. Most of the mechanical power of the engine is spent on overcoming hydraulic and aerodynamic drags (in fact, heating the air and brine).

Совершенно игнорируются разнообразные молекулярные явления, способные облегчить работу перегонной установки. Например, зеркало испарения принудительно тянут в сторону конденсатора, хотя пленка рассола вполне могла бы двигаться туда самостоятельно. Поверхностное натяжение интенсивно охлаждаемой жидкости заметно выше, чем у нагретой. Воздушные вихри от крутящихся дисков мешают приблизить испаритель к конденсатору на оптимальную для газовой диффузии дистанцию порядка 1 мм.A variety of molecular phenomena that can facilitate the operation of the distillation plant are completely ignored. For example, the evaporation mirror is forcibly pulled toward the condenser, although the brine film could well have moved there independently. The surface tension of an intensely cooled liquid is noticeably higher than that of a heated one. Air vortices from spinning disks prevent the evaporator from being brought closer to the condenser at an optimum distance of about 1 mm for gas diffusion.

Принцип рекуперация тепла конденсации такой же, как в традиционных опреснителях. Рассол нагревают через обычный паропровод, на поверхности которого может оседать накипь. Это нивелирует эффект от содержащихся в прототипе перспективных технических решений. Производительность описанного метода перегонки получается заведомо низкой.The principle of recovery of condensation heat is the same as in traditional desalination plants. The brine is heated through a conventional steam line, on the surface of which scale can settle. This eliminates the effect of promising technical solutions contained in the prototype. The performance of the described distillation method is obviously low.

Технический результат применения предлагаемого способа.The technical result of the application of the proposed method.

Оптимизация процесса работы выпарных и перегонных установок за счет прямого совмещения нагреваемой поверхности с зеркалом испарения раствора, что обеспечивает в системе максимально возможный тепловой напор, при отсутствии пены и накипи. Расширение диапазона режимов эксплуатации указанного оборудования, без применения мешалок, распылителей и прочих механических приспособлений с подвижными частями. Простая и эффективная рекуперация теплоты конденсации отгоняемых паров в прямой нагрев поверхности исходной жидкости. Упрощение конструкции и уменьшение габаритов контактных теплообменников за счет использования молекулярных эффектов на границе раздела фаз и сред.Optimization of the operation of evaporator and distillation plants due to the direct combination of the heated surface with the solution evaporation mirror, which ensures the maximum possible thermal pressure in the system, in the absence of foam and scale. Expanding the range of operating modes of the specified equipment, without the use of mixers, spray guns and other mechanical devices with moving parts. Simple and effective recovery of the heat of condensation of distilled vapors into direct heating of the surface of the initial liquid. Simplification of the design and reduction in the size of contact heat exchangers through the use of molecular effects at the interface between phases and media.

Технический результат достигается следующим образом:The technical result is achieved as follows:

Зеркало испарения перегоняемой жидкости нагревают.The evaporation mirror of the distilled liquid is heated.

Полученный пар направляют из парового пространства к поверхности конденсации и там осаждают в виде жидкой фазы.The resulting steam is sent from the vapor space to the condensation surface and there is precipitated in the form of a liquid phase.

Поток пара направляют на поверхность конденсации, оформленную в виде внутренних каналов щетки капилляров.The steam flow is directed to the condensation surface, designed as internal channels of the capillary brush.

Каждый капилляр проходит сквозь свободную поверхность зеркала испарения перегоняемой жидкости.Each capillary passes through the free surface of the evaporation mirror of the distilled liquid.

Каналы капилляров сверху открыты в паровое пространство, а нижними торцами погружены в жидкий конденсат.The capillary channels from above are open in the vapor space, and the lower ends are immersed in liquid condensate.

Теплоту фазового перехода от стекающего по каналам конденсата возвращают зеркалу испаряемой жидкости прямо через стенки капилляров.The heat of the phase transition from the condensate draining through the channels is returned to the mirror of the evaporated liquid directly through the walls of the capillaries.

Существенные признаки заявляемого изобретения:The essential features of the claimed invention:

В соответствии с прототипом:According to the prototype:

1. Процесс перегонки сосредоточен у свободной поверхности жидкости.1. The distillation process is concentrated at the free surface of the liquid.

2. Пар жидкости удаляют от ее нагреваемой поверхности.2. The liquid vapor is removed from its heated surface.

3. Нагреваемую поверхность жидкости совмещают с зеркалом испарения.3. The heated surface of the liquid is combined with the evaporation mirror.

4. Полученный пар осаждают в жидком виде на поверхности конденсации.4. The resulting vapor is deposited in liquid form on the surface of the condensation.

В отличие от прототипа:Unlike the prototype:

5. Поток пара направляют на поверхность конденсации в виде щетки капилляров, проходящих через зеркало испарения перегоняемой жидкости.5. The steam stream is directed to the condensation surface in the form of a brush of capillaries passing through the evaporation mirror of the distilled liquid.

6. Пар конденсируют во внутренних каналах капилляров, сверху открытых в паровое пространство, а нижними торцами погруженных в конденсат.6. Steam is condensed in the internal channels of the capillaries, open at the top into the vapor space, and immersed in the condensate with the lower ends.

7. Теплоту фазового перехода конденсирующегося пара, за счет перепада температуры на внутренней и внешней стенке капилляров, немедленно возвращают к испаряемой жидкости.7. The heat of the phase transition of the condensing vapor, due to the temperature difference on the inner and outer walls of the capillaries, is immediately returned to the evaporated liquid.

8. Теплоту фазового перехода стекающего внутренним каналам конденсата возвращают зеркалу испарения жидкости по кратчайшему пути, прямо через стенки капилляров.8. The heat of the phase transition of the condensate draining to the internal channels is returned to the liquid evaporation mirror via the shortest path, directly through the walls of the capillaries.

Влияние существенных признаков заявляемого изобретения на получаемый технический эффект:The influence of the essential features of the claimed invention on the resulting technical effect:

1. Производительность перегонки (испарения, выпаривания) определяется потоком тепловой энергии в цепочке нагреватель, зеркало испарения, паровое пространство, поверхность конденсации. В случае рекуперации к перечисленным звеньям следует добавить обратный поток тепла «конденсатор-зеркало испарения». На участке «испаритель-конденсатор» поток тепла приобретает форму потока пара, переносящего скрытую теплоту фазового перехода. Связь габаритных размеров установки с выходом конечного продукта задает плотность теплового потока через границы сред (Вт/м2) и секундный поток молекул через поперечное сечение паропровода (кг/м2).1. The performance of distillation (evaporation, evaporation) is determined by the flow of thermal energy in the heater chain, evaporation mirror, vapor space, condensation surface. In the case of recovery, a return condenser-evaporation mirror heat flow should be added to the listed units. In the “evaporator-condenser” section, the heat flux takes the form of a vapor flux transferring the latent heat of the phase transition. The relationship between the overall dimensions of the installation and the output of the final product determines the density of the heat flux through the media (W / m 2 ) and the second flow of molecules through the cross section of the steam line (kg / m 2 ).

Очевидно, что сокращение толщины промежуточных барьеров, рост перепадов температуры и увеличение площади теплообменников благоприятно влияют на ход процедуры. Возможны варианты. Малый тепловой напор часто компенсируют развитой поверхностью испарения (конденсации). Реже встречаются попытки добиться того же, сокращая толщину тепловых переходов. К ним относится выбранный прототип изобретения.Obviously, reducing the thickness of the intermediate barriers, increasing temperature drops and increasing the area of heat exchangers favorably affect the course of the procedure. Possible options. Low thermal pressure is often compensated by a developed surface of evaporation (condensation). Less common are attempts to achieve the same, reducing the thickness of thermal transitions. These include the selected prototype of the invention.

О перспективности последнего приема можно судить по известному факту: с каждого квадратного метра свободной поверхности воды при +20°С ежесекундно испаряется и конденсируется обратно около 0,2 кг пара. При мизерной разнице температур (доли градуса) и ничтожной толщине пограничного слоя «жидкость-пар» (микроны) поток энергии в каждую сторону огромен - 0,45 МВт/м2. Совмещение поверхностей испарения и конденсации, при автоматической рекуперации тепла, делает природную границу «жидкость-пар» демонстрационной моделью идеального опреснителя.The prospects of the last intake can be judged by the well-known fact: from each square meter of the free surface of the water at + 20 ° С, about 0.2 kg of steam evaporates every second and condenses back. With a negligible temperature difference (fraction of a degree) and an insignificant thickness of the liquid-vapor boundary layer (microns), the energy flux to each side is huge - 0.45 MW / m 2 . The combination of evaporation and condensation surfaces, with automatic heat recovery, makes the natural liquid-vapor boundary a demonstration model of an ideal desalination plant.

Источник информации: И.В.Радченко. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1965. - 480 с., ил. (стр.401).Source of information: I.V. Radchenko. Molecular physics. - M .: Nauka, 1965 .-- 480 p., Ill. (p. 401).

Для сравнения, в известных технических устройствах, при пузырьковом кипении воды под атмосферным давлением, максимально возможный поток тепла через поверхность охладителя (испарителя) равен 0,9 МВт/м2. Реально это величина не превышает 0,2-0,3 МВт/м2. Перепад температур, необходимый для ее достижения, измеряется десятками градусов.For comparison, in known technical devices, with bubble boiling of water under atmospheric pressure, the maximum possible heat flux through the surface of the cooler (evaporator) is 0.9 MW / m 2 . Actually, this value does not exceed 0.2-0.3 MW / m 2 . The temperature difference required to achieve it is measured in tens of degrees.

Источник информации: Г.Н.Дульнев. Тепло и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высшая школа, 1984. - 247 с., ил. (стр.85-91).Source of information: G.N.Dulnev. Heat and mass transfer in electronic equipment. - M .: Higher school, 1984. - 247 p., Ill. (p. 85-91).

Таким образом, сосредоточив процесс перегонки у самой поверхности жидкого раствора (не дальше 1-2 мм), легко получить высокую плотность потока тепловой энергии даже при комнатной температуре. Чем ближе соседние участки испарения и конденсации, тем выше оказывается фактический тепловой напор между ними и экономичнее вся процедура.Thus, by concentrating the distillation process near the surface of the liquid solution (no further than 1-2 mm), it is easy to obtain a high heat flux density even at room temperature. The closer the neighboring areas of evaporation and condensation, the higher the actual heat pressure between them and the more economical the whole process.

В технической литературе справедливо указывают, что габаритная производительность дистилляторов при низкой температуре мала в силу низкого давления насыщенного пара над зеркалом испарения. Выход конденсата получается незначительным. Типичные величины для адиабатической перегонки морской воды при +20°С составляют 3,5-25,0 литров в сутки (0,04-0,29 грамма в секунду) с квадратного метра поверхности.In the technical literature, it is rightly pointed out that the overall performance of distillers at low temperature is small due to the low pressure of saturated vapor above the evaporation mirror. The condensate yield is negligible. Typical values for the adiabatic distillation of sea water at + 20 ° C are 3.5-25.0 liters per day (0.04-0.29 grams per second) per square meter of surface.

Свойства пара в дальней зоне соответствуют известным табличным данным. При температуре рассола +110°С (обычной в промышленных дистилляторах) его поток достигает 500-3500 кг/м2 в час (0,14-1,0 кг/м2 в секунду), а давление - 100 кПа. При комнатной температуре давление водяного пара над рассолом той же концентрации в 50 раз меньше - около 2-3 кПа. Однако реальный выигрыш от указанной разницы невелик. При бурном кипении вода разбрызгивает рассол. Приходится увеличивать высоту парового пространства до 0,7-1,0 м, ограничивать скорость потока пара 7-9 м/с, ставить сетки для улавливания капель, сооружать гигантские паропроводы. Это в десятки и сотни раз уменьшает фактический тепловой напор.The steam properties in the far zone correspond to known tabular data. At a brine temperature of + 110 ° C (common in industrial distillers), its flow reaches 500-3500 kg / m 2 per hour (0.14-1.0 kg / m 2 per second), and the pressure is 100 kPa. At room temperature, the pressure of water vapor above the brine of the same concentration is 50 times less - about 2-3 kPa. However, the real gain from this difference is small. When boiling violently, water sprays a brine. It is necessary to increase the height of the vapor space to 0.7-1.0 m, limit the steam flow rate to 7-9 m / s, set up grids for catching drops, and build giant steam pipelines. This tens and hundreds of times reduces the actual thermal head.

Низкая температура имеет свои преимущества. В отсутствие кипения рассола можно сдвинуть испаритель и конденсатор вплотную. Пузырей и брызг, могущих с потоком пара достигать дистиллята, в данном случае нет. А давление насыщенного пара над свободной поверхностью жидкости (вопреки популярным справочникам) зависит не только от температуры, но и от расстояния до нее. Зависимость резко нелинейная. Экспериментальный график для пресной воды при температуре +10°С показан на фиг.5.Low temperature has its advantages. In the absence of brine boiling, the evaporator and condenser can be moved side by side. Bubbles and sprays that can reach the distillate with a stream of steam, in this case, no. And the pressure of saturated steam above the free surface of the liquid (contrary to popular references) depends not only on temperature, but also on the distance to it. The dependence is sharply nonlinear. The experimental graph for fresh water at a temperature of + 10 ° C is shown in Fig.5.

Источник информации: А.В.Лыков. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с., ил. (стр.171).Source of information: A.V. Lykov. Theory of drying. - M .: Energy, 1968. - 472 p., Ill. (p. 171).

Указанные измерения (потребовавшие изготовления особых микроскопических датчиков и тонких опытных методов) проведены в СССР более 50 лет назад. В доступной литературе сведения о них почти отсутствуют.These measurements (requiring the manufacture of special microscopic sensors and sophisticated experimental methods) were carried out in the USSR more than 50 years ago. In the available literature, information about them is almost absent.

Источник информации: Н.Ф.Докучаев, автореферат диссертации «Применение термогигрометрических методов к исследованию процесса испарения», М.; 1951 год.Source of information: NF Dokuchaev, abstract of the dissertation “Application of thermohygrometric methods to the study of the evaporation process”, M .; 1951 year.

Известно, что над открытой поверхностью жидкости в свободном пространстве всегда существует заметная прослойка плотного пара. Давление там меняется, от низкого парциального уровня (на расстоянии порядка метра) до атмосферного и выше. При сильно запыленном воздухе эта граница видна в боковом освещении как свободная от пыли зона (толщиной 0,5-1 мм) между жидкостью и атмосферой, так называемый «черный слой».It is known that over an open surface of a liquid in free space there always exists a noticeable layer of dense vapor. The pressure there varies, from a low partial level (at a distance of the order of a meter) to atmospheric and higher. With very dusty air, this border is visible in lateral lighting as a dust-free zone (0.5-1 mm thick) between the liquid and the atmosphere, the so-called “black layer”.

Источник информации: А.И.Пирумов. Обеспыливание воздуха. - М.: Стройиздат, 1981. - 296 с., ил. (стр.53).Source of information: A.I. Pirumov. Dust removal of air. - M.: Stroyizdat, 1981. - 296 p., Ill. (p. 53).

При тесном совмещении поверхностей испарения и конденсации (не дальше 1,0-2,0 мм) можно при +10-40°С, без механических приспособлений, иметь напряженность зеркала испарения как в дальней зоне обычных промышленных дистилляторов. Данный эффект снимает габаритные ограничения созданию перегонных установок без пузырькового кипения раствора.With a close combination of the evaporation and condensation surfaces (no further than 1.0-2.0 mm), it is possible at + 10-40 ° C, without mechanical devices, to have the intensity of the evaporation mirror as in the far zone of conventional industrial distillers. This effect removes the overall limitations on the creation of distillation plants without bubble boiling of the solution.

2. Длительный контакт ограниченного объема перегоняемого раствора с твердой поверхностью нагревателя неизбежно сопровождается либо выпадением твердого осадка (накипи), либо перегревом жидкости до парообразного состояния и уменьшением площади прямого теплообмена. Эти недостатки легко устранить, если раствор непрерывно перемешивать. Тогда его температура и концентрация мало отличаются от состояния объемной фазы. Хотя именно тонкий пограничный слой привести в движение трудно.2. Long-term contact of a limited volume of the distilled solution with the solid surface of the heater is inevitably accompanied by either a solid precipitate (scale) or overheating of the liquid to a vapor state and a decrease in the area of direct heat transfer. These disadvantages are easily eliminated if the solution is continuously mixed. Then its temperature and concentration differ little from the state of the bulk phase. Although it is a thin boundary layer that is difficult to set in motion.

3. Известно, что теплопроводность растворов, сравнительно с металлом, ничтожна. Конвекция, за счет разницы плотностей горячей и холодной жидкости так же невелика. Паровое кипение позволяет ускорить конвективный теплообмен на границе, но провоцирует выпадение накипи. Идеальное решение проблемы - искусственно создать течение тонкого слоя раствора вдоль поверхности нагревателя, по направлению к зоне интенсивного испарения. В прототипе это производят вращающимися дисками. Результат - нет пены и накипи, горячий пограничный слой эффективно обновляется, предельно облегчено его испарение за счет молекулярных эффектов.3. It is known that the thermal conductivity of solutions, compared with metal, is negligible. Convection, due to the difference in densities of hot and cold liquids, is also small. Steam boiling allows you to accelerate convective heat transfer at the border, but it provokes the loss of scale. The ideal solution is to artificially create a thin layer of solution along the surface of the heater, in the direction of the intensive evaporation zone. In the prototype, this is produced by rotating disks. The result is no foam and scale, the hot boundary layer is effectively updated, its evaporation is extremely facilitated due to molecular effects.

В водных растворах неорганических электролитов поверхностный слой всегда обогащен молекулами растворителя. Ионы соли гидратируются и отжимаются в глубину, а чистая вода, как своеобразное поверхностно активное вещество, концентрируется у границы раздела фаз. При отсутствии парового кипения и пленочном течении жидкости это существенно ускоряет перегонку морской воды. Химическая сепарация раствора, за счет молекулярных сил, происходит уже на этапе его нагрева.In aqueous solutions of inorganic electrolytes, the surface layer is always enriched with solvent molecules. Salt ions are hydrated and squeezed in depth, and pure water, as a kind of surface-active substance, is concentrated at the interface. In the absence of steam boiling and film flow of the liquid, this significantly accelerates the distillation of sea water. Chemical separation of the solution, due to molecular forces, occurs already at the stage of its heating.

Источник информации: Е.Д.Щукин и др. Коллоидная химия, учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 2004. - 445 с., ил. (стр.80-83).Source of information: ED Shchukin et al. Colloid chemistry, textbook for high schools. - M .: Higher school, 2004 .-- 445 p., Ill. (p. 80-83).

4. Оптимальным вариантом компоновки твердой поверхности нагревателя парового пространства и зеркала испаряемой жидкости является их прямой физический контакт в одной плоскости. Регулярно расположенные нагревательные элементы, протыкающие границу «жидкость-пар», исключают бесполезные потери теплового напора. Пленка горячего раствора сама по себе, без помех, перетекает на зеркало испарения. Замкнутые паровые пузыри возле нагревателя не возникают даже при самой высокой температуре. Результат - жидкость не бурлит, хотя испаряется чрезвычайно быстро.4. The best option for arranging the solid surface of the steam space heater and the mirror of the evaporated liquid is their direct physical contact in one plane. Regularly located heating elements that pierce the liquid-vapor interface eliminate the useless loss of heat pressure. The hot solution film itself, without interference, flows onto the evaporation mirror. Closed steam bubbles near the heater do not occur even at the highest temperature. The result - the liquid does not boil, although it evaporates extremely quickly.

Сходный эффект от дробления зеркала испарения известен в металлургии. Сверхбыстрое охлаждение стали (до 600-1200°С/с) получают ее капельным обрызгиванием водными растворами солей. Плотность теплового потока на границе раздела сред при этом достигает 4,2-7,5 МВт/м2 и более.A similar effect from the crushing of an evaporation mirror is known in metallurgy. Ultrafast cooling of steel (up to 600-1200 ° С / s) is obtained by its drop spraying with aqueous solutions of salts. The heat flux density at the interface between the media in this case reaches 4.2-7.5 MW / m 2 or more.

Источник информации: Ю.П.Солнцев и др. Металловедение и технология металлов. - М.: Металлургия, 1988. - 512 с., ил. (стр.158-164).Source of information: Yu.P. Solntsev et al. Metallurgy and metal technology. - M.: Metallurgy, 1988 .-- 512 p., Ill. (p. 158-164).

5. Чем ближе зеркало испарения и поверхность конденсации, тем меньше помехи потоку пара и размеры перегонной установки. Сократить зазор до толщины плотного парового слоя (1,0-2,0 мм) в прототипе не дает взаимное скольжение поверхностей. Вместо упорядоченного движения молекул возле крутящихся дисков получаются хаотичные газовые вихри. Взаимная неподвижность участков свободной поверхности жидкости устраняет эту проблему. Максимальную пользу указанная компоновка дает в случае контактной рекуперации энергии конденсации.5. The closer the evaporation mirror and the condensation surface, the less interference with the steam flow and the size of the distillation unit. To reduce the gap to a thickness of a dense vapor layer (1.0-2.0 mm) in the prototype does not allow mutual sliding of the surfaces. Instead of the ordered movement of molecules near spinning disks, chaotic gas vortices are obtained. The mutual immobility of the areas of the free surface of the liquid eliminates this problem. This arrangement gives maximum benefit in the case of contact recovery of condensation energy.

По эффективности режим работы перегонной установки стремится к природному аналогу - свободной поверхности воды. Даже при комнатном диапазоне температур. Особенно, когда зоны испарения и конденсации достаточно малы, равномерно чередуются и не выступают за пределы плотного парового слоя над зеркалом жидкости.In terms of efficiency, the operation mode of the distillation unit strives for a natural analogue - the free surface of water. Even at room temperature range. Especially when the evaporation and condensation zones are sufficiently small, they alternate evenly and do not protrude beyond the dense vapor layer above the liquid mirror.

Естественно, соседние участки испарения и конденсации, при самом тесном сближении, не могут соприкасаться физически. Более того, необходимо препятствовать обратному потоку пара от дистиллята к раствору (выгодному с позиций термодинамики). Ячейки жидкой поверхности должен разделять материальный барьер, а нужная разница давлений насыщенного пара над ними - поддерживаться искусственно, например, за счет перепада температур по сторонам перегородки. Последнее осуществимо, если нагревательные элементы совместить с капиллярными конденсаторами - открытыми в паровое пространство трубками с тонким внутренним каналом.Naturally, the neighboring areas of evaporation and condensation, at the closest approach, cannot physically come into contact. Moreover, it is necessary to prevent the return flow of steam from the distillate to the solution (advantageous from the standpoint of thermodynamics). Cells of the liquid surface should be separated by a material barrier, and the desired difference in saturated vapor pressure above them should be maintained artificially, for example, due to the temperature difference on the sides of the partition. The latter is feasible if the heating elements are combined with capillary condensers - tubes open into the vapor space with a thin internal channel.

Давление насыщенного пара над вогнутым мениском конденсации при одинаковой температуре всегда ниже, чем над ровной поверхностью испарения. Следовательно, пар будет сам конденсироваться в капилляре и создавать там зону локального нагрева. При своевременном удалении накапливающейся жидкости - это безостановочный процесс, скорость которого ограничена только плотностью теплового потока через стенки капилляра. Трубка-конденсатор автоматически превращается в нагреватель.The saturated vapor pressure above the concave meniscus of condensation at the same temperature is always lower than above a flat evaporation surface. Consequently, the steam will condense itself in the capillary and create a local heating zone there. With the timely removal of the accumulating liquid, this is a non-stop process, the speed of which is limited only by the density of the heat flux through the walls of the capillary. The condenser tube automatically turns into a heater.

При диаметре канала капилляра в пределах 0,4-0,1 мм перепад температур между его внешней и внутренней поверхностью может достигать нескольких градусов и более. Это довольно много, с учетом масштабного коэффициента. Тепловой поток через стальную стенку парового котла толщиной 1 см (перепад температур 150°С) равен тепловому потоку через ту же площадь стенок (толщиной 0,1 мм) стальных капилляров при перепаде температур 1,5°С. Частая щетина капиллярных трубок, пронизывающая зеркало испарения, позволяет компактно свернуть поверхность теплообмена. Рекуператор теплоты конденсации получается простым и эффективным.When the diameter of the channel of the capillary is in the range of 0.4-0.1 mm, the temperature difference between its outer and inner surfaces can reach several degrees or more. This is quite a lot, given the scale factor. The heat flux through the steel wall of the steam boiler 1 cm thick (temperature difference 150 ° C) is equal to the heat flux through the same wall area (0.1 mm thick) of steel capillaries at a temperature difference of 1.5 ° C. Frequent bristles of capillary tubes penetrating the evaporation mirror allow compact folding of the heat exchange surface. The condensation heat recovery unit is simple and efficient.

6. Процесс поверхностной перегонки крайне чувствителен к абсолютной величине и перепадам температуры в системе. Любой конкретной комбинации химического состава и концентрации раствора, давления паров и прочих параметров процесса соответствует некоторый оптимальный температурный режим. Способ его установления принципиального значения не имеет. Допустимы как прямой нагрев-охлаждение реагентов, так и косвенные методы - быстрое или медленное обновление выпариваемого раствора, вакуумная откачка парового пространства и прочее.6. The process of surface distillation is extremely sensitive to the absolute value and temperature differences in the system. Any specific combination of chemical composition and concentration of the solution, vapor pressure, and other process parameters corresponds to some optimal temperature regime. The method of establishing it does not matter. Both direct heating and cooling of reagents and indirect methods are acceptable - fast or slow update of the evaporated solution, vacuum pumping of the vapor space, etc.

Особенно точно требования по минимальной и максимальной температуре отдельных элементов установки должны соблюдаться при холодной перегонке с рекуперацией энергии парообразования. Производительность процесса максимальна, когда внутренние капиллярные каналы смачиваются идеально, а их внешние стенки отталкивают жидкость. Для этого давление насыщенного пара над вогнутой поверхностью трубок должно быть заметно ниже, чем над зеркалом испарения, а давление над внешней поверхностью трубок немного его превышать. Эффект зависит от верного сочетания геометрии капилляров и поверхностного натяжения раствора с дистиллятом.Especially precisely the requirements for the minimum and maximum temperatures of the individual elements of the installation should be observed during cold distillation with the recovery of the energy of vaporization. The productivity of the process is maximized when the internal capillary channels are perfectly wetted and their external walls repel liquid. For this, the saturated vapor pressure above the concave surface of the tubes should be noticeably lower than above the evaporation mirror, and the pressure above the outer surface of the tubes should slightly exceed it. The effect depends on the correct combination of capillary geometry and the surface tension of the solution with the distillate.

7. Особенностью поверхностной перегонки жидкости является широкое использование макроскопических молекулярных эффектов на границе раздела жидкости и ее насыщенного пара.7. A feature of the surface distillation of a liquid is the widespread use of macroscopic molecular effects at the interface between a liquid and its saturated vapor.

В силу мозаичности рабочей зоны и малых габаритных размеров ее элементов организовать механическое или конвекционное перемешивание раствора невозможно. Поэтому транспортировку пленки раствора от нагревателя к месту испарения производят за счет ее собственной силы поверхностного натяжения. На короткой дистанции, не превышающей несколько миллиметров, это удобно и крайне результативно.Due to the mosaic nature of the working area and the small overall dimensions of its elements, it is impossible to organize mechanical or convection mixing of the solution. Therefore, the transport of the film of the solution from the heater to the place of evaporation is carried out due to its own surface tension force. At a short distance not exceeding a few millimeters, it is convenient and extremely effective.

Известно, что теплопроводность жидкостей на 2-3 порядка хуже, чем у металлов. Конвекция помогает плохо. Например, при самом бурном кипении воды скорость подъема пузырей пара (диаметром от 2-3 мм и крупнее) не превышает 30 см/с. Если увеличить плотность теплового потока за предел допустимого, над зеркалом испарения поднимается шапка пены.It is known that the thermal conductivity of liquids is 2-3 orders of magnitude worse than that of metals. Convection helps poorly. For example, at the most rapid boiling of water, the rate of rise of vapor bubbles (with a diameter of 2-3 mm and larger) does not exceed 30 cm / s. If the heat flux density is increased beyond the permissible limit, a foam cap rises above the evaporation mirror.

Источник информации: В.Г.Левич. Физико-химическая гидродинамика. - М.: Издат. физ-мат. литературы, 1959. - 700 стр., ил. (стр.434-450).Source of information: V.G. Levich. Physicochemical hydrodynamics. - M.: Publ. physical mat. literature, 1959. - 700 p., ill. (p. 434-450).

Ситуация полностью меняется, когда перегонная система целиком сосредоточена на границе раздела фаз и сред. Поверхностное натяжение жидкостей зависит от температуры. Чистая вода, например, при 0°С имеет поверхностное натяжение 75,64 мН/м, а при +20°С уже только 72,75 мН/м. Если эта разница целиком приложена к тончайшему слою вещества (3-7 молекулярных слоев), не имеющему прочной связи с прилегающими материалами, то скорость, которую он приобретает, оказывается довольно значительной. Пленка воды, на границе с воздухом, при поверхностном градиенте температуры 1°С/см стягивается в холодную сторону со скоростью порядка 1-2 см/с. При типичном тепловом напоре 2-2,5°С/мм можно ожидать у стенки нагревательного элемента скорости пленочного течения воды не менее 0,2-0,25 м/с. Замкнутых пузырей там нет и пена отсутствует.The situation completely changes when the distillation system is entirely concentrated at the interface between phases and media. The surface tension of liquids is temperature dependent. Pure water, for example, at 0 ° C has a surface tension of 75.64 mN / m, and at + 20 ° C it is only 72.75 mN / m. If this difference is entirely applied to the thinnest layer of a substance (3-7 molecular layers), which does not have a strong bond with adjacent materials, then the speed it acquires is quite significant. A film of water, on the border with air, with a surface temperature gradient of 1 ° C / cm, is pulled to the cold side at a speed of about 1-2 cm / s. With a typical thermal pressure of 2-2.5 ° C / mm, at the wall of the heating element, the film flow rate of water can be expected to be no less than 0.2-0.25 m / s. There are no closed bubbles and no foam.

Источник информации: В.Г.Левич. Физико-химическая гидродинамика. - М.: Издат. физ-мат. литературы, 1959. - 700 стр., ил. (стр.382-388).Source of information: V.G. Levich. Physicochemical hydrodynamics. - M.: Publ. physical mat. literature, 1959. - 700 p., ill. (p. 382-388).

В данном случае зеркало испарения на границе с паровым пространством покрыто частой (шаг 2-3 мм) матрицей воронок вокруг плохо смачиваемых нагретых стержней. Сила поверхностного натяжения непрерывно вытягивает из них пленку горячего раствора, увлекая с собой часть жидкости. Молекулы растворителя улетучиваются. Концентрированный раствор опускается вниз, поскольку его удельный вес стремительно возрастает. Скорость переноса массы заметно превышает обычные значения.In this case, the evaporation mirror at the boundary with the vapor space is covered with a frequent (2-3 mm pitch) funnel matrix around poorly wettable heated rods. The surface tension force continuously draws a film of a hot solution from them, dragging along part of the liquid. Solvent molecules are volatilized. The concentrated solution drops down, since its specific gravity is rapidly increasing. The mass transfer rate noticeably exceeds normal values.

Совокупный технический эффект от применения способа:The cumulative technical effect of the application of the method:

Во-первых, предельно сокращаются габаритные размеры технологического оборудования. Использование молекулярных эффектов позволяет отказаться от теплообменников, паропроводов, вакуумных насосов и мешалок. Это рационализирует привычный производственный процесс.Firstly, overall dimensions of technological equipment are extremely reduced. The use of molecular effects eliminates heat exchangers, steam lines, vacuum pumps and mixers. This streamlines the familiar manufacturing process.

Во-вторых, без ущерба для производительности расширяется доступный для перегонки жидкостей диапазон температур и давлений.Secondly, the range of temperatures and pressures available for the distillation of liquids is expanded without sacrificing performance.

В-третьих, за счет рациональной компоновки элементов рабочей зоны значительно облегчается рекуперация энергии конденсации пара, соответственно, сокращаются необходимые затраты энергии.Thirdly, due to the rational layout of the elements of the working area, the recovery of steam condensation energy is greatly facilitated, accordingly, the necessary energy costs are reduced.

В-четвертых, полностью исключается образование пены и накипи.Fourth, the formation of foam and scale is completely eliminated.

Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.

Адиабатический водяной дистиллятор непрерывного действия.Continuous adiabatic water distiller.

Наиболее полно проявить свойства и преимущества предлагаемого способа позволяет его применение в хорошо известной области техники, например, для адиабатической перегонки морской воды.The most fully demonstrate the properties and advantages of the proposed method allows its use in a well-known technical field, for example, for adiabatic distillation of sea water.

Если направить естественный поток пара, поднимающийся с ее поверхности, в капиллярный конденсатор, проходящий через ту же самую поверхность, то можно замкнуть тепловой поток «дистиллят-рассол» по кратчайшему пути, не дальше нескольких миллиметров от границы раздела фаз и сред. Теплота сольватации будет компенсироваться за счет охлаждения потока выходящей жидкости, а все энергетические затраты сведутся к ее перекачке. Компоновка такой системы схематично показана на фиг.6.If we direct the natural steam flow rising from its surface to a capillary condenser passing through the same surface, we can close the “distillate-brine” heat flux along the shortest path, not further than a few millimeters from the interface between phases and media. The heat of solvation will be compensated by cooling the flow of the effluent, and all energy costs will be reduced to pumping it. The layout of such a system is schematically shown in Fig.6.

Описание конструкции и работы опреснителя.Description of the design and operation of the desalination plant.

Центральным узлом капиллярного опреснителя является плоский поддон 1. Его заполняют проточной морской водой. Сверху поддон накрывают прозрачным кожухом 2 для защиты отверстий капилляров от пыли и мусора. Зеркало испарения морской воды 3 через паровое пространство под кожухом соединяют с поверхностью конденсации в виде щетки капилляров. Каждый капилляр 4 устанавливают так, чтобы, проходя через слой морской воды, он верхним открытым торцом выходил в паровое пространство (слегка возвышаясь над зеркалом испарения), а нижним открытым торцом соединялся с дистиллированной водой. Боковые стенки капилляра используют в качестве поверхности теплообмена с рассолом.The central node of the capillary desalination unit is a flat pan 1. It is filled with running sea water. On top of the tray cover a transparent casing 2 to protect the capillary holes from dust and debris. The evaporation mirror of sea water 3 through the steam space under the casing is connected to the condensation surface in the form of a capillary brush. Each capillary 4 is installed so that, passing through a layer of sea water, it exits with the upper open end into the vapor space (slightly rising above the evaporation mirror), and connects with the lower open end to distilled water. The side walls of the capillary are used as a heat exchange surface with brine.

Через входную трубу 5 в поддон подают морскую воду естественной температуры. С ровного зеркала испарения поток пара 6 направляют в канал капилляра. Там он конденсируется на цилиндрическом мениске 7 и полусферическом мениске 8. Избыток морской воды удаляют через переливной патрубок 9. Тепло конденсации пара через стенки капилляра передают омывающей их снаружи воде. Сила поверхностного натяжения непрерывно вытягивает горячую пленку жидкости из пограничной зоны контакта со стенкой капилляра прямо на холодную поверхность зеркала испарения.Through the inlet pipe 5 into the pan serves sea water of natural temperature. From a flat evaporation mirror, the steam stream 6 is directed into the channel of the capillary. There it condenses on a cylindrical meniscus 7 and a hemispherical meniscus 8. The excess of sea water is removed through the overflow pipe 9. The heat of vapor condensation through the walls of the capillary is transferred to the water washing them from the outside. The surface tension force continuously draws a hot liquid film from the boundary zone of contact with the capillary wall directly onto the cold surface of the evaporation mirror.

Глубину потока морской воды в поддоне задают близкой к длине участка конденсации пара внутри капилляра (от его верхнего среза до мениска). Высота столба дистиллята Н, при нулевой скорости конденсации, сама устанавливается по формуле Жюрена. В нормальном режиме работы опреснителя она больше статического уровня на величину ΔН. Это прибавка не постоянна, зависит от температуры и скорости конденсации пара. Величина ΔН создает дополнительный гидростатический напор, частично компенсирующий гидравлическое сопротивление потоку текущего дистиллята.The depth of the seawater flow in the pan is set close to the length of the steam condensation section inside the capillary (from its upper cut to the meniscus). The height of the distillate column H, at zero condensation rate, is itself determined by the Juren formula. In normal operation, the desalination plant is more than the static level by ΔН. This increase is not constant, depending on the temperature and the rate of steam condensation. The value ΔН creates an additional hydrostatic head, partially compensating for the hydraulic resistance to the flow of the current distillate.

Производительность капиллярного опреснителя задают перемещением регулировочной тарелки 10, куда стекает дистиллят. Уровень его свободной поверхности в тарелке жестко фиксируют с помощью переливного патрубка 12. Передвигая тарелку вверх-вниз, относительно расширительного патрубка 13, управляют текущим положением полусферического мениска в канале капилляра.The performance of the capillary desalination plant is set by moving the adjusting plate 10, where the distillate flows. The level of its free surface in the plate is rigidly fixed using the overflow pipe 12. Moving the plate up and down, relative to the expansion pipe 13, control the current position of the hemispherical meniscus in the channel of the capillary.

Для данной конструкции опреснительной установки и выбранного диаметра капилляров (медицинская игла стандарта 24G1, RВНУТ=0,17 мм) являются существенными определенные ограничения условий эксплуатации. Оптимальная температура перегоняемой воды должна находиться в диапазоне +5-15°С, а конечное весовое содержание растворенных в ней веществ не превышать 10%. Таким образом, морская вода с естественным солесодержанием 17-35 г/л может упариваться примерно в 3-4 раза.For this design of the desalination plant and the selected diameter of the capillaries (medical needle of standard 24G1, R VNUT = 0.17 mm), certain limitations of the operating conditions are significant. The optimum temperature of the distilled water should be in the range of + 5-15 ° C, and the final weight content of the substances dissolved in it should not exceed 10%. Thus, sea water with a natural salinity of 17-35 g / l can evaporate about 3-4 times.

Опреснитель функционирует в непрерывном режиме. Проходящий через него поток морской воды естественной температуры и солености автоматически разделяется на две части - более концентрированный рассол и вполне пресный дистиллят. Эксплуатационные расходы сводятся к поддержанию работы подающих воду насосов и трубопроводов.Watermaker operates continuously. The flow of seawater passing through it at natural temperature and salinity is automatically divided into two parts - a more concentrated brine and a completely fresh distillate. Operating costs come down to maintaining the operation of the water supply pumps and pipelines.

Для снижения сопротивления течению дистиллята длину капилляра, постоянно заполненную водой, ограничивают необходимым минимумом, достаточным для работы системы. Она должна быть не меньше температурного дрейфа мениска (5 мм) и не многим больше регулировочного диапазона перемещения полусферического мениска. Ориентировочно, 10-20 мм.To reduce the flow resistance of the distillate, the length of the capillary, constantly filled with water, is limited by the necessary minimum sufficient for the operation of the system. It should be not less than the temperature drift of the meniscus (5 mm) and not much more than the adjustment range of movement of the hemispherical meniscus. Tentatively, 10-20 mm.

Теоретическое обоснование принципа действия опреснителя.Theoretical basis of the principle of desalination.

Давление водяного пара над ровной поверхностью дистиллированной воды и раствора соли отличается на величину Δр (Па), депрессию давления. Аналогичная депрессия давления наблюдается над искривленной поверхностью воды в капилляре. При температуре +20±15°С они сравнимы. Первая обычно измеряется, вторая рассчитывается по формуле Лапласа:The pressure of water vapor above a flat surface of distilled water and salt solution differs by Δp (Pa), pressure depression. A similar pressure depression is observed over the curved surface of the water in the capillary. At a temperature of + 20 ± 15 ° C they are comparable. The first is usually measured, the second is calculated by the Laplace formula:

Figure 00000001
;
Figure 00000001
;

Здесь Δр - депрессия давления над искривленной поверхностью (Па);Here Δр is the pressure depression over the curved surface (Pa);

δ - поверхностное натяжение жидкости (Н/м);δ is the surface tension of the liquid (N / m);

R1 и R2 - главные радиусы кривизны поверхности (м).R 1 and R 2 - the main radii of curvature of the surface (m).

Давления пара над менисками дистиллята, в типичном капилляре (стальная медицинская игла стандарта 24G1, RВНУТ=0,17 мм) над ровным зеркалом дистиллята и упаренной морской воды приведены в таблице 2.The vapor pressure above the menisci of the distillate in a typical capillary (a steel medical needle of standard 24G1, R VNUT = 0.17 mm) above a flat mirror of the distillate and one stripped off seawater are shown in table 2.

T (°С)T (° C) δ дистил. (мН/м)δ distill. (mn / m) Над менисками в капилляре (Па)Above the menisci in the capillary (Pa) Вода и насыщ. рассол NaCl (Па)Water and sat. NaCl brine (Pa) цилиндрcylinder сфераscope депрессияdepression дистиллятdistillate рассолbrine депрессияdepression 55 74,9274.92 423,8423.8 0,30.3 864,2864.2 864,5864.5 651,7651.7 212,8212.8 66 74,7874.78 491,1491.1 51,2351.23 879,8879.8 931,0931.0 704,9704.9 226,1226.1 77 74,6474.64 558,4558.4 119,4119.4 878,1878.1 997,5997.5 758,1758.1 239,4239.4 88 74,5074.50 625,8625.8 187,5187.5 876,5876.5 1064,01064.0 811,3811.3 252,7252.7 99 74,3674.36 706,4706.4 269,0269.0 874,8874.8 1143,81143.8 864,5864.5 279,3279.3 1010 74,2274.22 787,0787.0 350,4350,4 873,2873.2 1223,61223.6 917,7917.7 305,9305.9 11eleven 74,0774.07 867,7867.7 432,0432.0 871,4871.4 1303,41303,4 984,2984.2 319,2319.2 1212 73,9373.93 961,6961.6 526,7526.7 869,8869.8 1396,51396.5 1050,71050.7 345,8345.8 1313 73,7873.78 1055,61055.6 621,6621.6 868,0868.0 1489,61489.6 1130,51130.5 359,1359.1 14fourteen 73,6473.64 1162,81162.8 729,6729.6 866,3866.3 1596,01596.0 1210,31210.3 385,7385.7 15fifteen 73,4973.49 1270,11270.1 837,8837.8 864,6864.6 1702,41702.4 1290,11290.1 412,3412.3 1616 73,3473.34 1377,41377.4 946,0946.0 862,8862.8 1808,81808.8 1369,91369.9 438,9438.9

Продолжение таблицы 2Continuation of table 2 1717 73,1973.19 1498,01498.0 1067,41067.4 861,1861.1 1928,51928.5 1463,01463.0 465,5465.5 18eighteen 73,0573.05 1631,81631.8 1202,11202,1 859,4859.4 2061,52061.5 1556,11556.1 505,4505.4 1919 72,9072.90 1765,71765.7 1336,81336.8 857,6857.6 2194,52194.5 1649,21649.2 545,3545.3 20twenty 72,7572.75 1899,51899.5 1471,61471.6 855,9855.9 2327,52327.5 1755,61755.6 571,9571.9 2121 72,5972.59 2060,12060.1 1633,11633.1 854,0854.0 2487,12487.1 1875,31875.3 611,8611.8 2222 72,4472.44 2207,32207.3 1781,21781.2 852,2852.2 2633,42633,4 1995,01995,0 638,4638.4 2323 72,2872.28 2381,12381.1 1955,91955.9 850,3850.3 2806,32806.3 2114,72114.7 691,6691.6 2424 72,1372.13 2554,92554.9 2130,62130.6 848,6848.6 2979,22979.2 2247,72247.7 731,5731.5 2525 71,9771.97 2742,02742.0 2318,72318.7 846,7846.7 3165,43165,4 2380,72380.7 784,7784.7 2626 71,8271.82 2929,12929.1 2506,72506.7 844,9844.9 3351,63351.6 2527,02527.0 824,6824.6 2727 71,6671.66 3129,63129.6 2708,02708.0 843,1843.1 3551,13551.1 2686,62686.6 864,5864.5 2828 71,5071.50 3343,33343.3 2922,72922.7 841,2841.2 3763,93763.9 2846,22846,2 917,7917.7 2929th 71,3571.35 3570,33570.3 3150,63150.6 839,4839.4 3990,03990.0 3019,13019.1 970,9970.9 30thirty 71,1871.18 3810,73810.7 3392,03392,0 837,4837.4 4229,44229.4 3192,03192,0 1037,41037,4 3131 71,0371.03 4064,34064.3 3646,43646,4 835,6835.6 4482,14482.1 3364,93364.9 1117,21117.2 3232 70,8870.88 4331,24331.2 3914,23914.2 833,9833.9 4748,14748,1 3564,43564.4 1183,71183.7 3333 70,7370.73 4598,04598,0 4182,04182.0 832,1832.1 5014,15014.1 3777,23777.2 1236,91236.9 3434 70,5670.56 4891,64891.6 4476,64476.6 830,1830.1 5306,75306.7 3990,03990.0 1316,71316.7 3535 70,3870.38 5210,05210,0 4796,04796,0 828,0828.0 5624,05624.0 4218,04218.0 1406,01406.0

Источники информации:Information sources:

Расчет давления насыщенного пара в капилляре - по формуле Лапласа; И.Т.Гороновский и др. Краткий справочник по химии; Киев: Наукова думка. 1974. - 985 с., ил. (стр.772, Поверхностное натяжение воды); Ю.Ю.Лурье. Справочник по аналитической химии; Химия, - М., 1971, 496 с., ил. (стр.141, Давление водяного пара над дистиллятом); Справочник химика, второе издание, III том, под ред. П.Б.Никольского. - М.: Химия, 1964. - 1008 с., ил. (стр.345, Пары воды над растворами соли).Calculation of saturated vapor pressure in a capillary - according to the Laplace formula; I.T. Goronovsky and others. A quick reference to chemistry; Kiev: Naukova Dumka. 1974.- 985 p., Ill. (p. 772, Surface tension of water); Yu.Yu. Lurie. Handbook of analytical chemistry; Chemistry, - M., 1971, 496 p., Ill. (p. 141, Water vapor pressure above the distillate); Chemistry Handbook, Second Edition, Volume III, ed. P. B. Nikolsky. - M .: Chemistry, 1964 .-- 1008 p., Ill. (p. 345, Vapors of water over salt solutions).

Из таблицы видно, что если брать в качестве сырья насыщенный раствор соли, то поднимать температуру внутри капилляра выше +15°С бессмысленно - нарушаются условия внутреннего смачивания канала. При этом максимальный перепад температур (ΔТ) между холодным рассолом и горячим дистиллятом не может превышать 6°С даже теоретически.The table shows that if you take a saturated salt solution as raw material, then raising the temperature inside the capillary above + 15 ° C is pointless - the conditions of internal wetting of the channel are violated. Moreover, the maximum temperature difference (ΔТ) between cold brine and hot distillate cannot exceed 6 ° C, even theoretically.

Реально, следует рассчитывать на тепловой перепад около 3°С, соответствующий минимально возможной производительности системы. Однако есть выход - изобилие доступной морской воды с весовой концентрацией соли не более 35 г/кг позволяет получить гораздо более высокую производительность за счет непрерывного сброса в окружающую среду (море) слабого рассола. Заодно исчезает опасность появления накипи.Actually, you should expect a thermal difference of about 3 ° C, corresponding to the minimum possible system performance. However, there is a way out - the abundance of available sea water with a weight concentration of salt of not more than 35 g / kg allows to obtain much higher productivity due to the continuous discharge of weak brine into the environment (sea). At the same time, the danger of scale formation disappears.

Давления паров воды (кПа) над дистиллятом (контрольная строка) и растворами поваренной соли различной концентрации сведены в таблицу 3.The vapor pressure of water (kPa) over the distillate (control line) and sodium chloride solutions of various concentrations are summarized in table 3.

Т (°С)T (° C) Весовая концентрация водного раствора поваренной солиThe weight concentration of an aqueous solution of sodium chloride (дистиллят)(distillate) 50 г/кг50 g / kg 100 г/кг100 g / kg 150 г/кг150 g / kg 200 г/кг200 g / kg 250 г/кг250 g / kg 00 0,61050.6105 0,58520.5852 0,57190.5719 0,54530.5453 0,50540.5054 0,46550.4655 1010 1,22781,2278 1,18371,1837 1,14381,1438 1,09061,0906 1,02411,0241 0,94430.9443 20twenty 2,3382,338 2,2612,261 2,18122.1812 2,08812,0881 1,96841,9684 1,80881.8088 30thirty 4,2424,242 4,10974,1097 3,96343.9634 3,79053,7905 3,56443,5644 3,28513,2851 4040 7,3757,375 7,12887.1288 6,87616.8761 6,58356.5835 6,19786.1978 5,7195,719

Продолжение таблицы 3Continuation of table 3 50fifty 12,3312.33 11,93011,930 11,49111,491 11,01211,012 10,38710,387 9,60269.6026 6060 19,9219.92 19,25819,258 18,58018,580 17,78217,782 16,75816,758 15,53415,534 7070 31,1631.16 30,11130,111 29,03429,034 27,78427,784 26,26726,267 24,35224,352 8080 47,3447.34 45,75245.752 44,15644,156 42,29442,294 39,96639,966 37,09437,094 9090 70,1070.10 67,69767,697 65,30365,303 62,51062,510 59,19859,198 55,06255,062 100one hundred 101,32101.32 97,88897,888 94,43094,430 90,44090,440 85,51985,519 79,66779,667 110110 143,3143.3 138,32138.32 133,40133.40 127,81127.81 121,16121.16 112,92112.92

Источник информации: Справочник химика, второе издание, III том, под ред. П.Б.Никольского. - М.: Химия, 1964. - 1008 с., ил. (стр.345).Source of information: Handbook of a chemist, second edition, III volume, ed. P. B. Nikolsky. - M .: Chemistry, 1964 .-- 1008 p., Ill. (p. 345).

Видно, что давление пара над водой с солесодержанием 50-100 г/кг при низких температурах почти равно давлению над чистым дистиллятом. Разница не превышает нескольких процентов. Условия полного смачивания внутреннего канала капилляра и работоспособность сохраняются до рубежа в +40-50°С. Так же видно, что депрессия давления в капилляре с ростом температуры падает и перегонку выгодно вести в тепловом диапазоне ниже +15°С. Теоретический максимум (ΔT) в этом случае примерно равен 10°С.It can be seen that the vapor pressure above water with a salinity of 50-100 g / kg at low temperatures is almost equal to the pressure above pure distillate. The difference does not exceed a few percent. The conditions for the complete wetting of the internal channel of the capillary and its working capacity are maintained up to the threshold of + 40-50 ° С. It is also seen that the pressure depression in the capillary decreases with increasing temperature and it is advantageous to distill in the thermal range below + 15 ° С. The theoretical maximum (ΔT) in this case is approximately equal to 10 ° C.

Найденные величины позволяют найти размах рабочего хода мениска конденсации в канале вертикальной капиллярной трубки медицинского стандарта 24G1 (RВНУТ=0,17 мм) по разнице капиллярного поднятия при минимальной и максимальной температуре согласно формуле Жюрена:The found values make it possible to find the magnitude of the condensation meniscus stroke in the channel of the vertical capillary tube of medical standard 24G1 (R VNUT = 0.17 mm) by the difference in capillary rise at the minimum and maximum temperature according to the Juren formula:

Figure 00000002
;
Figure 00000002
;

Здесь: Н - высота капиллярного поднятия жидкости (м);Here: H - the height of the capillary rise of the liquid (m);

R - радиус капиллярного канала (мм);R is the radius of the capillary channel (mm);

δ - поверхностное натяжение жидкости (мН/м);δ is the surface tension of the liquid (mN / m);

g - ускорение свободного падения (9,87 м/с2);g - acceleration of gravity (9.87 m / s 2 );

ρ - плотность жидкости (кг/м3).ρ is the density of the liquid (kg / m 3 ).

При обычных температурах капиллярное поднятие конденсата может колебаться в диапазоне от 0,09 м (при 5°С) до 0,085 м (при 35°С). Тепловой дрейф мениска составляет 5 миллиметров. Сумма длины зоны конденсации пара и запас на дрейф мениска определяет минимальную длину капилляра.At ordinary temperatures, the capillary rise of the condensate can range from 0.09 m (at 5 ° C) to 0.085 m (at 35 ° C). The thermal drift of the meniscus is 5 millimeters. The sum of the length of the vapor condensation zone and the meniscus drift margin determines the minimum capillary length.

Нормальное движение горячей пленки рассола, от внешних станок капилляров к зеркалу испарения, требует заведомо плохого смачивания греющей поверхности морской водой. Этому способствуют повышенная температура стенок капилляров, пониженное давление насыщенного пара над рассолом и заметная кривизна внешних стенок капилляров.The normal movement of the hot brine film, from the external capillary machine to the evaporation mirror, requires deliberately poor wetting of the heating surface with sea water. This is facilitated by the increased temperature of the walls of the capillaries, the reduced pressure of saturated steam above the brine, and the noticeable curvature of the outer walls of the capillaries.

В случае опреснения обычной морской воды (без органических примесей) все перечисленное гарантировано. С другой стороны, в условиях малого перепада температур на границе «нагреватель-раствор» полезна большая площадь теплообмена. Трубки конденсатора желательно делать толще. Поиск оптимума для каждого конкретного случая требует практических экспериментов.In the case of desalination of ordinary sea water (without organic impurities), all of the above is guaranteed. On the other hand, in conditions of a small temperature difference at the heater-solution interface, a large heat transfer area is useful. It is advisable to make the condenser tubes thicker. The search for the optimum for each particular case requires practical experiments.

Оценочный расчет опреснителя.Desalination calculation.

1. Задают состав и предельную концентрацию рассола. Например, выпаренный до концентрации 50 г/л раствор поваренной соли.1. Set the composition and maximum concentration of brine. For example, a solution of sodium chloride evaporated to a concentration of 50 g / l.

2. Задают (узнают из справочника) предельные отклонения температуры источника морской воды и его соленость. Например, Тихий океан, умеренные широты, от +5°С до +15°С, соленость воды 35 г/л.2. Set (learn from the directory) the maximum deviations of the temperature of the source of sea water and its salinity. For example, the Pacific Ocean, temperate latitudes, from + 5 ° С to + 15 ° С, water salinity 35 g / l.

3. Принимают за ориентир производительность зеркала испарения опреснителя без подогрева. Секундный поток молекул воды с единицы поверхности в вакуум при температуре +15°С составляет 0,16-0,2 кг/м2.3. Take for reference the performance of the evaporation mirror desalination without heating. The second flow of water molecules from a unit surface to vacuum at a temperature of + 15 ° C is 0.16-0.2 kg / m 2 .

4. Определяют предельную рабочую температуру зеркала испарения при заданных условиях. В данном случае (согласно п.2) это +15°С.4. Determine the maximum operating temperature of the evaporation mirror under given conditions. In this case (according to claim 2) it is + 15 ° С.

5. Определяют минимальный перепад температуры между ровным зеркалом рассола и цилиндрическим мениском конденсата на влажных стенках капилляра. Согласно таблице 2: ΔTMIN=19-15=4°С.5. Determine the minimum temperature difference between the flat brine mirror and the cylindrical meniscus of condensate on the wet walls of the capillary. According to table 2: ΔT MIN = 19-15 = 4 ° C.

6. Определяют минимальный перепад давления между ровным зеркалом рассола и полусферическим мениском конденсата в глубине капилляра. Согласно таблице 2:6. Determine the minimum pressure difference between the flat brine mirror and the hemispherical meniscus of condensate in the depth of the capillary. According to table 2:

ΔРMIN=1,702-1,337=0,365 кПа.ΔP MIN = 1.702-1.337 = 0.365 kPa.

7. Определяют максимальный перепад температуры между ровным зеркалом рассола и цилиндрическим мениском конденсата на влажных стенках капилляра. Согласно таблице 2: ΔТMAX=11-5=6°С.7. Determine the maximum temperature difference between the flat mirror of the brine and the cylindrical meniscus of condensate on the wet walls of the capillary. According to table 2: ΔТ MAX = 11-5 = 6 ° C.

8. Определяют максимальный перепад давления между ровным зеркалом рассола и полусферическим мениском конденсата в глубине капилляра. Согласно таблице 2:8. Determine the maximum pressure difference between the flat brine mirror and the hemispherical meniscus of condensate in the depth of the capillary. According to table 2:

ΔРMAX=0,864-0,432=0,432 кПа.ΔP MAX = 0.864-0.432 = 0.432 kPa.

9. Задают ориентировочную длину участка конденсации пара внутри капилляра (активную длину теплообмена), например 20 мм.9. The approximate length of the steam condensation section inside the capillary (active heat transfer length) is set, for example, 20 mm.

10. Задают распределение теплового напора по толщине стенки капилляра и пограничным слоям жидкости. В отсутствии справочных данных по тепловому течению поверхностной пленки соленой воды принимают, что на металл приходится половина общего теплового сопротивления. Тогда перепады температуры между внутренним каналом и внешней поверхностью капилляра составят:10. Set the distribution of thermal pressure over the thickness of the capillary wall and the boundary layers of the liquid. In the absence of reference data on the thermal flow of the surface salt water film, it is assumed that half of the total thermal resistance falls on the metal. Then the temperature drops between the inner channel and the outer surface of the capillary will be:

ΔТMIN=2°С; ΔТмax=3°С.ΔТ MIN = 2 ° С; ΔT max = 3 ° C.

11. Определяют теплопроводность материала капилляра λ. В данном случае, для медицинской нержавеющей стали марки 30Х13, λ=45 (Вт/(м·°К)). Источник информации: Физические величины; Справочник; под ред. И.С.Григорьева. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с., ил. (стр.349).11. Determine the thermal conductivity of the material of the capillary λ. In this case, for medical grade 30X13 stainless steel, λ = 45 (W / (m · ° K)). Source of information: Physical quantities; Directory; under the editorship of I.S. Grigoriev. - M.: Energoatomizdat, 1991 .-- 1232 p., Ill. (p. 349).

12. Определяют тепловую мощность Р (Вт), передаваемую рассолу через стенку единичного капилляра, по стандартной формуле:12. Determine the thermal power P (W) transmitted to the brine through the wall of a single capillary, according to the standard formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

Источник информации: Г.Н.Дульнев. Тепло и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высшая школа, 1984. - 247 с., ил. (стр.30-32).Source of information: G.N.Dulnev. Heat and mass transfer in electronic equipment. - M .: Higher school, 1984. - 247 p., Ill. (p. 30-32).

Здесь:Here:

λ - коэффициент теплопроводности материала стенки (Вт/(м·°К));λ is the coefficient of thermal conductivity of the wall material (W / (m · ° K));

LЦИЛ - активная длина капилляра (м);L CIL - active capillary length (m);

rВНЕШ - внешний радиус капилляра (мм);r OUT - external radius of the capillary (mm);

rВНУТ - внутренний радиус капилляра (мм);r VNUT - the inner radius of the capillary (mm);

ΔТ - перепад температур между стенками капилляра (°К);ΔТ - temperature difference between the walls of the capillary (° K);

В данном случае, для капилляра калибра 24G1 (RВНУТ=0,17 мм):In this case, for a 24G1 caliber capillary (R VNUT = 0.17 mm):

LЦ=0,02 м; rВНЕШ=0,55/2=0,275 мм; rВНУТ=0,17 мм; ΔТMIN=2°К;L C = 0.02 m; r OUT = 0.55 / 2 = 0.275 mm; r VNUT = 0.17 mm; ΔТ MIN = 2 ° K;

ΔТMAX=3°К; λ=45 (Вт/(м·°К));ΔТ MAX = 3 ° K; λ = 45 (W / (m ° K));

Результат: PMIN=23,5 Вт; РMAX=35,3 Вт.Result: P MIN = 23.5 W; P MAX = 35.3 watts.

13. Определяют массовую производительность единичного капилляра с точки зрения теплообмена. Энергия испарения воды при +5°С составляет 2,5 кДж/г, а при +15°С соответственно - 2,47 кДж/г. Результат:13. Determine the mass productivity of a single capillary in terms of heat transfer. The energy of water evaporation at + 5 ° C is 2.5 kJ / g, and at + 15 ° C, respectively, 2.47 kJ / g. Result:

mMIN=23,5 Вт/2,47 кДж/г=9,5 мг/с;m MIN = 23.5 W / 2.47 kJ / g = 9.5 mg / s;

mMAX=35,3 Вт/2,5 кДж/г=14,1 мг/с.m MAX = 35.3 W / 2.5 kJ / g = 14.1 mg / s.

14. Определяют гидростатическое давление Δр (Па), создаваемое в капиллярном канале водяным столбом высотой ΔН, по стандартной формуле:14. Determine the hydrostatic pressure Δp (Pa) created in the capillary channel by a water column of height ΔH, according to the standard formula:

Δp=ρghΔp = ρgh

Здесь: ρ - плотность жидкости (кг/м3);Here: ρ is the fluid density (kg / m 3 );

g - ускорение свободного падения (м/с2);g is the acceleration of gravity (m / s 2 );

h - высота столба жидкости (м);h is the height of the liquid column (m);

В данном случае: ρ=1000 кг/м3; g=9,81 м/с2; hMIN=0,01 м;In this case: ρ = 1000 kg / m 3 ; g = 9.81 m / s 2 ; h MIN = 0.01 m;

Результат: Δр=98,1 Па.Result: Δp = 98.1 Pa.

15. Проверяют секундный поток дистиллята VC3/с) через канал иглы от шприца калибра 24G1 (RВНУТ=0,17 мм) по формуле:15. Check the second flow of the distillate V C (m 3 / s) through the channel of the needle from the syringe caliber 24G1 (R VNUT = 0.17 mm) according to the formula:

Figure 00000004
;
Figure 00000004
;

Источник информации: Л.М.Батунер, М.Е.Позин. Математические методы в химической технике. - Л.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1963. - 640 с., ил. (стр.161).Source of information: L.M. Batuner, M.E. Pozin. Mathematical methods in chemical engineering. - L .: State Scientific and Technical Publishing House of Chemical Literature, 1963. - 640 p., Ill. (p. 161).

Здесь:Here:

R - радиус капиллярного канала (м);R is the radius of the capillary channel (m);

L - длина заполненного жидкостью капиллярного канала (м);L is the length of the liquid-filled capillary channel (m);

η - вязкость жидкости (Па·с);η is the viscosity of the liquid (Pa · s);

Δр - гидростатическое давление жидкости внутри капилляра (Па).Δp is the hydrostatic pressure of the fluid inside the capillary (Pa).

В данном случае: R=1,7·10-4 м; L=0,01 м; Δр=98,1 Па; предельная вязкость дистиллированной воды при +5°С ηMAX=1,518·10-3 Па·с.In this case: R = 1.7 · 10 -4 m; L = 0.01 m; Δp = 98.1 Pa; ultimate viscosity of distilled water at + 5 ° С η MAX = 1,518 · 10 -3 Pa · s.

Результат: VC=2,12·10-9 м3/с или mC=2,12 мг/с.Result: V C = 2.12 · 10 -9 m 3 / s or m C = 2.12 mg / s.

16. Учитывают, что статическое давление, создаваемое столбом дистиллята в канале капилляра, недостаточно для его возможной производительности (в 4-7 раз меньше необходимого) и должно быть усиленно давлением столба дистиллята в расширительном патрубке. Отсюда находят необходимый ход вертикального перемещения регулировочной тарелки - 0,04-0,07 м. С запасом принимают этот ход равным 0,1 м.16. Take into account that the static pressure created by the distillate column in the capillary channel is insufficient for its possible productivity (4-7 times less than necessary) and should be amplified by the pressure of the distillate column in the expansion pipe. From this, the necessary course of vertical movement of the adjusting plate is found - 0.04-0.07 m. With a margin, this stroke is taken to be 0.1 m.

17. Определяют длину расширительного патрубка как сумму максимального капиллярного поднятия дистиллята (0,09 м) и расчетного вертикального хода регулировочной тарелки (0,1 м). Результат: не менее 0,19 м.17. Determine the length of the expansion pipe as the sum of the maximum capillary lift of the distillate (0.09 m) and the estimated vertical stroke of the adjusting plate (0.1 m). Result: at least 0.19 m.

18. Определяют технологические ограничения плотности монтажа капилляров в условиях автоматизированного производства. Процесс изготовления конденсатора аналогичен сверлению и сборке печатных плат. Стандартный шаг монтажа 2,5 мм. Вывод: на 1 м2 зеркала рассола в среднем будет приходиться не более 160000 капилляров.18. Determine the technological limitations of the density of installation of capillaries in an automated production environment. The process of manufacturing a capacitor is similar to drilling and assembling printed circuit boards. Standard mounting pitch 2.5 mm. Conclusion: on 1 m 2 brine mirrors on average there will be no more than 160,000 capillaries.

19. Задают конструктивные ограничения размеров одиночного блока капиллярного конденсатора. Очевидно, что для нормальной работы переливного ограничителя уровня рассола это должен быть радиально симметричный диск с центральным отверстием. Принимают, что для удобного регламентного обслуживания (визуального контроля, ручной замены, чистки капилляров и пр.) его поперечник не превышает 200 мм.19. Design constraints are set for the size of a single capillary capacitor unit. Obviously, for the normal operation of the overflow limiter, the level of the brine should be a radially symmetric disk with a central hole. It is assumed that for convenient routine maintenance (visual inspection, manual replacement, cleaning of capillaries, etc.), its diameter does not exceed 200 mm.

20. Задают число капилляров в единичном блоке. Например, N=3300 шт.20. Set the number of capillaries in a single block. For example, N = 3300 pcs.

21. Определяют теоретически возможную минимальную и максимальную производительность указанного блока капиллярного конденсатора: MMIN=mMIN×N=9,5·10-3 г/с×3300=31,35 г/с=112,9 л/ч;21. Determine the theoretically possible minimum and maximum performance of the indicated block of the capillary capacitor: M MIN = m MIN × N = 9.5 · 10 -3 g / s × 3300 = 31.35 g / s = 112.9 l / h;

МMAX=mMAX×N=14,1-10-3 г/с×3300=46,5 г/с=167,5 л/ч.M MAX = m MAX × N = 14.1-10 -3 g / s × 3300 = 46.5 g / s = 167.5 l / h.

22. Для контроля определяют паровую производительность ровного водяного зеркала, равного по площади капиллярному блоку (диск с радиусом R=0,1 м при +20°С), только за счет внутренней теплоемкости воды: МK=200 г/с×π×0,12=6,28 г/с=22,62 л/ч.22. For control, determine the steam productivity of an even water mirror, equal in size to the capillary block (disk with a radius R = 0.1 m at + 20 ° C), only due to the internal heat capacity of water: M K = 200 g / s × π × 0.1 2 = 6.28 g / s = 22.62 l / h.

Вывод: производительность блока находится в пределах 20-160 л/час.Conclusion: the unit capacity is in the range of 20-160 l / h.

23. Определяют потребительские свойства перегонной установки в сравнении с прототипом, солнечными опреснителями (3,5-4,6 л/м2 в сутки) и сходным по общей идее «методом Хаслера» (20 л/м2 в сутки): Производительность, оценочно - 20-160 л/час или 0,48-3,84 т/сутки. Эксплуатационные расходы - круглосуточная работа электрического насоса мощностью 50-100 Вт для откачки дистиллята (около 1,0 $ в день).23. Determine the consumer properties of the distillation plant in comparison with the prototype, solar desalination plants (3.5-4.6 l / m 2 per day) and the similar in general idea "Hasler method" (20 l / m 2 per day): Productivity, estimated - 20-160 l / h or 0.48-3.84 t / day. Operating costs - round-the-clock operation of an electric pump with a capacity of 50-100 watts for pumping distillate (about $ 1.0 per day).

При наличии особо тонких капилляров с диаметром внутреннего канала менее 0,1 мм становится технически целесообразным дополнительный нагрев свободной поверхности перегоняемой жидкости светом, излучением или контактным способом, например полупогруженной в нее спиралью, по которой проходит электрический ток. Образование пены и накипи у стенки такого нагревателя, по описанным выше причинам, физически невозможно.In the presence of particularly thin capillaries with an inner channel diameter of less than 0.1 mm, it becomes technically feasible to additionally heat the free surface of the distilled liquid with light, radiation or a contact method, for example, a semi-immersed spiral into it through which an electric current passes. The formation of foam and scale near the wall of such a heater, for the reasons described above, is physically impossible.

Выводы: Прототип избыточно сложен. Метод Хасслера проще, но требует работы компрессоров, для создания перепада давлений между соленой и пресной водой около 50 кг/см2. Солнечные опреснители - громоздки.Conclusions: The prototype is overly complex. The Hassler method is simpler, but requires the operation of compressors, to create a pressure difference between salt and fresh water of about 50 kg / cm 2 . Solar desalination plants are bulky.

Выгоды предлагаемого способа перегонки очевидны. Удельную производительность конструкции можно повышать, уменьшая диаметр капилляров, откачивая неконденсирующиеся газы и применяя другие общеизвестные технические приемы.The benefits of the proposed distillation method are obvious. The specific productivity of the structure can be increased by reducing the diameter of the capillaries, pumping out non-condensable gases and using other well-known technical methods.

Claims (1)

Способ поверхностной перегонки жидкостей, включающий нагрев ее зеркала испарения, отвод пара из парового пространства и конденсацию пара на поверхности конденсации, отличающийся тем, что поток пара из парового пространства направляют на поверхность в виде щетки капилляров, при этом каждый капилляр проходит сквозь зеркало испарения, каналы капилляров сверху открыты в паровое пространство и нижними торцами погружены в конденсат, а теплоту фазового перехода от стекающего по каналам конденсата возвращают зеркалу испаряемой жидкости прямо через стенки капилляров. A method of surface distillation of liquids, including heating its vaporization mirror, removing steam from the vapor space and condensing the steam on the condensation surface, characterized in that the steam flow from the steam space is directed to the surface in the form of a capillary brush, with each capillary passing through the evaporation mirror, channels the capillaries are open at the top into the vapor space and immersed in the condensate with the lower ends, and the heat of the phase transition from the condensate draining through the channels is returned directly to the mirror of the evaporated liquid o through the walls of the capillaries.
RU2006138259/15A 2006-10-30 2006-10-30 Method for surface distillation of fluids RU2362606C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006138259/15A RU2362606C2 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method for surface distillation of fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006138259/15A RU2362606C2 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method for surface distillation of fluids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006138259A RU2006138259A (en) 2008-05-10
RU2362606C2 true RU2362606C2 (en) 2009-07-27

Family

ID=39799566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006138259/15A RU2362606C2 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method for surface distillation of fluids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362606C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565187C1 (en) * 2014-06-24 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Method of producing pure water from sea and salt water, industrial effluent and apparatus therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АПЕЛЬЦИН И.Э., КЛЯЧКО В.А. Опреснение воды. - М.: Лит-ра по строительству, 1968, с.29. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565187C1 (en) * 2014-06-24 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Method of producing pure water from sea and salt water, industrial effluent and apparatus therefor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006138259A (en) 2008-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Asfand et al. A review of membrane contactors applied in absorption refrigeration systems
El-Dessouky et al. Fundamentals of salt water desalination
US8202402B2 (en) System and method of passive liquid purification
US9005404B2 (en) Controlled-gradient, accelerated-vapor-recompression apparatus and method
Suárez et al. Tackling the water-energy nexus: an assessment of membrane distillation driven by salt-gradient solar ponds
US9533238B2 (en) Controlled-gradient, accelerated vapor-recompression apparatus and method
KR20160055212A (en) Systems including a condensing apparatus such as a bubble column condenser
CN104528854B (en) Sea water desalting plant implanted into wind power tower
CN109292874B (en) Solar still for collecting condensed water based on capillary action
US4269664A (en) Liquid treating and distillation apparatus
JP2011167628A (en) Hollow fiber membrane module, membrane distillation type fresh water generator, and membrane distillation type desalination apparatus
Kumar et al. Environmental concerns and long-term solutions for solar-powered water desalination
Maroo et al. Theoretical analysis of a single-stage and two-stage solar driven flash desalination system based on passive vacuum generation
Dayem et al. Psychometric study and performance investigation of an efficient evaporative solar HDH water desalination system
WO2014128543A1 (en) Desalination apparatus using nanofluid as heat carrier from solar collector
Siddique et al. Small-scale low pressure ‘single effect distillation’and ‘single stage flash’solar driven barometric desalination units: a comparative analysis
RU2337743C2 (en) Method of liquid distillation
RU2362606C2 (en) Method for surface distillation of fluids
Hamieh et al. Brackish and seawater desalination using a 20 ft2 dewvaporation tower
US20120132512A1 (en) Gaseous density convective desalination and cooling system
US20090255797A1 (en) Apparatus for desalinization utilizingtemperature gradient/condensation and method thereof
US20120267231A1 (en) System and method of passive liquid purification
Deka et al. Multistage interfacial thermal desalination system with metallic evaporators
Ettouney Conventional thermal processes
Picinardi Cogeneration of cooling energy and fresh water