RU2363662C2 - Heat pump converter for salt water (versions) - Google Patents
Heat pump converter for salt water (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2363662C2 RU2363662C2 RU2007126767/15A RU2007126767A RU2363662C2 RU 2363662 C2 RU2363662 C2 RU 2363662C2 RU 2007126767/15 A RU2007126767/15 A RU 2007126767/15A RU 2007126767 A RU2007126767 A RU 2007126767A RU 2363662 C2 RU2363662 C2 RU 2363662C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- salt water
- working substance
- fresh water
- heat exchanger
- salt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для опреснения соленой воды, а именно к созданию теплонасосного опреснителя соленой воды, и может быть использовано для локального водоснабжения пресной водой населенных пунктов, жилищных, общественных и промышленных зданий.The invention relates to installations for desalination of salt water, in particular to the creation of a heat pump desalination plant of salt water, and can be used for local fresh water supply of settlements, residential, public and industrial buildings.
Известен опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль (см. Авторское свидетельство №903298, МПК С02F 1/04, 1982 г.).A salt water desalination plant is known, comprising a salt water evaporation chamber, a fresh water vapor condensation chamber, a closed loop of a working substance, equipped with a compressor for moving and compressing the working substance and containing a heat exchanger "working substance - salt, located in the volume of salt water heated for evaporation in the salt water evaporation chamber water "heating salt water, as well as a heat exchanger" working substance - fresh water vapor "condensation of fresh water vapor, installed in the condensation chamber of fresh water vapor, and the input and output of the line of the working substance circuit is connected to the compressor for moving and compressing the working substance, and a throttle valve is installed on the line between the working medium - salt water heat exchanger and the working medium - fresh water vapor heat exchanger (see Copyright certificate No. 903298 IPC С02F 1/04, 1982).
Однако известный опреснитель соленой воды имеет при своем использовании следующие недостатки:However, the well-known desalination plant of salt water has the following disadvantages when using it:
- низкая эффективность опреснителя из-за необходимости смены рабочих фаз вакуумирования и пополнения соленой водой камеры ее нагрева, отвод соленой воды с повышенным содержанием солей и вывод пресной воды,- low efficiency of the desalination plant due to the need to change the operating phases of the evacuation and replenish the chamber of its heating with salt water, the removal of salt water with a high salt content and the withdrawal of fresh water,
- повышенный расход электроэнергии,- increased power consumption,
- недостаточная экологическая безопасность процесса опреснения соленой воды,- insufficient environmental safety of the process of desalination of salt water,
- необходимость создания вакуума в камерах опреснителя,- the need to create a vacuum in the desalination chambers,
- недостаточная надежность опреснителя из-за возможного попадания воздуха в замкнутую систему рабочего вещества,- insufficient reliability of the desalination plant due to the possible ingress of air into the closed system of the working substance,
- нарушение температурного режима теплообменников нагрева соленой воды и конденсации паров пресной воды при смене рабочих фаз,- violation of the temperature regime of heat exchangers for salt water heating and condensation of fresh water vapor when changing working phases,
- низкая производительность процесса получения пресной воды при ограниченной возможности по расширению диапазона производительности опреснительных установок,- low productivity of the process of producing fresh water with limited ability to expand the range of performance of desalination plants,
- необходимость использования для реализации способа опреснительных установок с большими габаритами.- the need to use for implementing the method of desalination plants with large dimensions.
Задачей изобретения является разработка теплонасосного опреснителя соленой воды.The objective of the invention is to develop a heat pump desalination plant of salt water.
Техническим результатом является сокращение удельного потребления энергии на опреснение соленой воды, повышение экологической безопасности процесса опреснения соленой воды, достижение возможности опреснения соленой воды с любой исходной температурой в любое время года и в любых климатических условиях, получение возможности расширения диапазона производительности опреснительных установок от бытовых до крупных промышленных потребителей, возможность опреснения соленой воды при более низкой температуре ее нагрева для испарения, уменьшение габаритов используемых при реализации способа опреснительных установок, а также повышение надежности опреснительных установок за счет обеспечения возможности полной автоматизации процесса.The technical result is to reduce the specific energy consumption for desalination of salt water, to increase the environmental safety of the process of desalination of salt water, to achieve the possibility of desalination of salt water with any initial temperature at any time of the year and in any climatic conditions, to obtain the possibility of expanding the performance range of desalination plants from domestic to large industrial consumers, the possibility of desalination of salt water at a lower temperature for its heating for evaporation, reducing the dimensions used in the implementation of the method of desalination plants, as well as improving the reliability of desalination plants by providing the ability to fully automate the process.
Технический результат при осуществлении 1-го варианта изобретения достигается тем, что предложен теплонасосный опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, при этом выход компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды, затем выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации пресной воды, и затем выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества, контур подвода поступающей на опреснение соленой воды включает камеру нагрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», при этом к нижней части камеры нагрева поступающей на опреснение соленой воды подсоединена оснащенная насосом система подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера, причем скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом размещенный под теплообменником сборник пресной воды соединен с системой отвода пресной воды к потребителю, а камера конденсации паров пресной воды оснащена системой удаления отработанного воздуха из ее объема. При этом в качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе. При этом камера подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер и камера конденсации пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.The technical result in the implementation of the 1st embodiment of the invention is achieved by the fact that a heat pump desalination plant of salt water is proposed comprising a chamber for evaporating salt water, a chamber for condensing fresh water vapor, a closed loop of a working substance, equipped with a compressor for moving and compressing the working substance and containing in a volume heated for evaporation of salt water in the chamber for the evaporation of salt water heat exchanger "working substance - salt water" heating salt water, as well as installed in the condensation chamber fresh water heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensation of fresh water vapor, while the input and output of the line of the working substance circuit is connected to the compressor moving and compressing the working substance, and on the line between the working substance - salt water heat exchanger and the heat exchanger " working substance - fresh water vapors ”a throttle valve is installed, while the output of the compressor moving and compressing the working substance is connected by a high pressure line of the working substance to the inlet to the salt water-working heat exchanger e substance "of heating the salt water coming to desalination, then the output of the working substance from the" salt water - working substance "heating salt water is connected to the input of the working substance in the heat exchanger" working substance - fresh water vapor ", condensation of fresh water vapor, fresh water condensation chamber, and then the output of the working substance from the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensation of fresh water vapor is connected to the inlet to the compressor moving and compressing the working substance, the supply circuit to saltwater freshness includes a heating chamber for saline water desalinated to be placed with a salt water heat exchanger “salt water - working substance” placed in the volume of salt water heated for evaporation and included in a closed circuit of the working substance, while the equipped with the salt water desalination heater is connected to pump system for supplying salt water for desalination, and a system for removing heated salt water to the upper part of an additionally installed scrubber is connected to the upper part of the chamber, The scrubber is equipped with a system for supplying heated salt water coming from above to the spray nozzles installed in the upper part of the scrubber into the volume of the heated salt water scrubber, the scrubber is also equipped with a system for supplying air from the supercharger from the bottom countercurrent to the mass of heated salt water sprayed from above and a system for draining down salt water with increased the concentration of salts, as well as the contour of the upflow from the scrubber saturated with fresh water vapor into the condensation chamber of fresh water vapor with its volume and entering a heat exchanger "working substance - fresh water vapor" heat exchanger condensing fresh water vapor into a closed circuit of the working medium, while the fresh water collector located under the heat exchanger is connected to the fresh water outlet system to the consumer, and the fresh water vapor condensation chamber is equipped with an exhaust air removal system from it volume. In this case, low-boiling working substances, for example, carbon dioxide, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons or mixtures based on them, are used as a working substance. In this case, the heating chamber of the salt water supplied for desalination, the scrubber and the condensation chamber of fresh water are cylindrical in plan.
Среди существенных признаков, характеризующих теплонасосный опреснитель соленой воды, отличительными являются:Among the essential features that characterize a heat pump desalination plant of salt water, the following are distinctive:
- соединение выхода компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды,- connection of the compressor output of moving and compressing the working substance with a high pressure line of the working substance with the entrance to the salt water-working substance heat exchanger of heating the salt water coming to desalination,
- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации паров пресной воды,- connection of the outlet of the working substance from the “salt water - working substance” heat exchanger of heating salt water with the entrance of the working substance to the “working substance - fresh water vapor” heat exchanger condensation of fresh water vapor of the fresh water vapor condensation chamber,
- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества,- connection of the output of the working substance from the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensation of fresh water vapor with the entrance to the compressor moving and compressing the working substance,
- контур подвода поступающей на опреснение соленой воды включает камеру нагрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «соленая вода - рабочее вещество»,- the supply circuit for the desalinated salt water includes a heating chamber for the desalinated salt water with the salt-water-working substance heat exchanger included in the volume of salt water heated for evaporation and included in the closed circuit of the working substance,
- подсоединение к нижней части камеры нагрева поступающей на опреснение соленой воды оснащенной насосом системы подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры системы отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера,- connecting to the lower part of the heating chamber of the desalinated salt water equipped with a pump for supplying salt water for desalination, and to the upper part of the chamber of the system for removing heated salt water to the upper part of an additionally installed scrubber,
- оснащение дополнительно установленного скруббера системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды,- equipping an additionally installed scrubber with a system for supplying heated salt water coming from above to the spray nozzles installed in the upper part of the scrubber into the volume of the heated salt water scrubber,
- оснащение скруббера системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей,- equipping the scrubber with a system for supplying air from the supercharger from below with a countercurrent to the mass of heated salt water sprayed from above and a system for draining down salt water with an increased salt concentration,
- оснащение скруббера контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды,- equipping the scrubber with a discharge circuit upward from the scrubber to the fresh water vapor saturated in the condensation chamber of the fresh water vapor with the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensing the fresh water vapor located in its volume and entering into the closed circuit of the working substance,
- соединение размещенной под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры конденсации паров пресной воды сборника пресной воды с системой отвода пресной воды к потребителю,- connection located under the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" camera condensation of fresh water vapor fresh water collector with a system for diverting fresh water to the consumer,
- оснащение камеры конденсации паров пресной воды системой удаления отработанного воздуха из объема камеры,- equipping the fresh water vapor condensation chamber with a system for removing exhaust air from the chamber volume,
- выполнение камеры подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббера и камеры конденсации пресной воды в плане цилиндрическими,- the implementation of the heating chamber arriving for desalination of salt water, a scrubber and a condensation chamber of fresh water in terms of cylindrical,
- использование в качестве рабочего вещества низкокипящих рабочих веществ, например диоксида углерода, галогенозамещенных углеводородов, углеводородов или смесей на их основе.- use as a working substance of low-boiling working substances, for example carbon dioxide, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons or mixtures based on them.
Сущность предложенного технического решения поясняется фиг.1, где показан 1-й вариант опреснителя соленой воды.The essence of the proposed technical solution is illustrated in figure 1, which shows the 1st version of the desalination of salt water.
Предложенный теплонасосный опреснитель соленой воды содержит замкнутый контур рабочего вещества с теплообменником 1 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды, в котором конденсируется (охлаждается) рабочее вещество и на наружной поверхности которого нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяемого конденсирующимся (охлаждающимся) рабочим веществом тепла, а также с теплообменником 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, в котором кипит рабочее вещество и на наружной поверхности которого конденсируются пары пресной воды за счет отвода тепла от водяных паров к испаряющемуся рабочему веществу. При этом вход 3 и выход 4 линии замкнутого контура рабочего вещества соединены с компрессором 5 перемещения и сжатия рабочего вещества. Выход 4 компрессора 5 перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом 6 в теплообменник 1 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды. Выход 7 рабочего вещества из теплообменника 1 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом 8 рабочего вещества в теплообменник 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры 9 конденсации паров пресной воды. Выход 10 рабочего вещества из теплообменника 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом 3 в компрессор 5 перемещения и сжатия рабочего вещества. В линии рабочего вещества перед входом 8 в теплообменник 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды установлен дроссельный вентиль 11. В качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещеные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.The proposed heat pump desalter of salt water contains a closed circuit of the working substance with a heat exchanger 1 "salt water - working substance" for heating salt water, in which the working substance condenses (cools) and on the outer surface of which the salt water supplied for evaporation is heated by supplying condensed water to it (cooling) working substance of heat, as well as with
Контур подвода соленой воды и отвода соленой воды с повышенной концентрацией солей включает камеру 12 подогрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником 1 «соленая вода - рабочее вещество». К нижней части камеры 12 подсоединена оснащенная насосом 13 система 14 подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры 12 подсоединена система 15 отвода подогретой соленой воды в верхнюю часть скруббера 16. Скруббер 16 оснащен системой 15 подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера 16 форсункам 17 распыления в объем скруббера 16 нагретой соленой воды. Скруббер 16 также оснащен системой 18 подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и также оснащен системой 19 отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром 20 отвода вверх из скруббера 16 насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру 9 конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды. Под теплообменником 2 камеры 9 конденсации паров пресной воды размещен сборник 21 пресной воды, соединенный с системой 22 отвода пресной воды к потребителю, оснащенной насосом (на фиг.1 не показан), а также размещена система 23 удаления отработанного воздуха из объема камеры 9 конденсации пресной воды. При этом камера 12 нагрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер 16 и камера 9 конденсации пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.The circuit for supplying salt water and discharging salt water with an increased salt concentration includes a
Эксплуатация предложенного теплонасосного опреснителя соленой воды осуществляется следующим образом. Исходная соленая вода насосом 13 подается по системе 14 подвода соленой воды в камеру 12 подогрева поступающей на опреснение соленой воды. В камере 12 соленая вода нагревается теплообменником 1 «соленая вода - рабочее вещество», в котором конденсируется рабочее вещество и на наружной поверхности которого нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяемого конденсирующимся рабочим веществом тепла. Рабочее вещество из теплообменника 1 «соленая вода - рабочее вещество» через выход 7 поступает через дроссельный вентиль 11 на вход 8 теплообменника 2 «рабочее вещество - пары пресной воды». Нагретая соленая вода из камеры 12 по системе 15 поступает к установленным в верхней части скруббера 16 форсункам 17 распыления в объем скруббера 16 нагретой соленой воды. По системе 18 снизу скруббера подается с помощью нагнетателя воздух противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды. Насыщенный парами пресной воды воздух по системе 20 отводится из скруббера 16 в камеру 9 конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, в котором кипит рабочее вещество и на наружной поверхности которого конденсируются пары пресной воды за счет отвода тепла от водяных паров к испаряющемуся рабочему веществу. Под теплообменником 2 камеры 9 конденсации паров пресной воды размещен сборник 21 пресной воды, соединенный с системой 22 отвода пресной воды к потребителю, а также размещена система 23 удаления отработанного воздуха из объема камеры 9 конденсации паров пресной воды. Рабочее вещество через выход 10 теплообменника 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» поступает на вход 3 компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества. Накапливающаяся в нижней части скруббера 16 соленая вода с повышенной концентацией солей удаляется (например, в канализацию) системой 19 отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей.The operation of the proposed heat pump desalination salt water is as follows. The source of salt water by a
В качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.As the working substance, low-boiling working substances, for example, carbon dioxide, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons or mixtures based on them, are used.
Технический результат при осуществлении изобретения по 2-му варианту достигается тем, что предложен теплонасосный опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, при этом выход компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды, затем выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации паров пресной воды, и затем выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества, камера конденсации паров пресной воды дополнительно оснащена размещенным под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» теплообменником «соленая вода - нагретая пресная вода» предварительного подогрева поступающей на опреснение соленой воды с оснащенным насосом контуром подвода соленой воды для опреснения, при этом выход подогретой соленой воды из камеры конденсации паров пресной воды соединен с входом в камеру нагрева соленой воды с размещенным в ее объеме теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», к верхней части камеры нагрева соленой воды подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера, причем скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом размещенный под теплообменником сборник пресной воды соединен с системой отвода пресной воды к потребителю, а также оснащен системой удаления отработанного воздуха из объема камеры конденсации пресной воды. При этом в качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе. При этом камера подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер и камера конденсации паров пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.The technical result in the implementation of the invention according to the 2nd embodiment is achieved by the fact that a heat pump desalination plant of salt water is proposed comprising a chamber for evaporating salt water, a chamber for condensing fresh water vapor, a closed loop of a working substance, equipped with a compressor for moving and compressing the working substance and containing for salt water evaporation in a salt water evaporation chamber, a working substance - salt water heat exchanger for heating salt water, as well as a condenser installed in the condensation chamber fresh water vapor heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensation of fresh water vapor, while the input and output of the line of the working substance circuit is connected to the compressor moving and compressing the working substance, and on the line between the working substance - salt water heat exchanger and the heat exchanger " working substance - fresh water vapors "a throttle valve is installed, while the output of the compressor moving and compressing the working substance is connected by a high pressure line of the working substance to the inlet to the salt water - slave heat exchanger its substance ”of heating the salt water coming to desalination, then the output of the working substance from the“ salt water - working substance ”heating salt water is connected to the input of the working substance in the heat exchanger“ working substance - fresh water vapor ”, condensation of fresh water vapor, condensation chamber of fresh water vapor , and then the output of the working substance from the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensation of fresh water vapor is connected to the inlet to the compressor moving and compressing the working substance, the vapor condensation chamber Fresh water is additionally equipped with a salt water - heated fresh water heat exchanger located under the heat exchanger “working substance - fresh water vapors”, for pre-heating the salt water supplied for desalination with a salt water supply circuit for desalination equipped with a pump, and the output of heated salt water from the chamber condensation of fresh water vapor is connected to the inlet of the salt water heating chamber with a salt water-working substance heat exchanger located in its volume, to the upper part of the salt heating chamber a heated water salt system is connected to the upper part of the additionally installed scrubber, the scrubber is equipped with a system for supplying heated salt water coming from above to the spray nozzles installed in the upper part of the scrubber into the volume of the heated salt water scrubber, the scrubber is also equipped with a counterflow air supply system from the supercharger from below to the mass of heated salt water sprayed from above and the salt water drainage system with increased salt concentration, as well as the upward discharge circuit from ubber of fresh air saturated with vapors of fresh water into the fresh water vapor condensation chamber with the “working substance - fresh water vapor” heat exchanger condensing fresh water located in its volume and entering into the closed circuit of the working substance, while the fresh water collector located under the heat exchanger is connected to the drainage system fresh water to the consumer, and is also equipped with a system for removing exhaust air from the volume of the fresh water condensation chamber. In this case, low-boiling working substances, for example, carbon dioxide, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons or mixtures based on them, are used as a working substance. In this case, the heating chamber of the salt water supplied for desalination, the scrubber and the condensation chamber of fresh water vapor are cylindrical in plan.
Среди существенных признаков, характеризующих теплонасосный опреснитель соленой воды, отличительными являются:Among the essential features that characterize a heat pump desalination plant of salt water, the following are distinctive:
- соединение выхода компрессора перекачки рабочего вещества с линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды,- connection of the output of the compressor for pumping the working substance with the high pressure line of the working substance with the inlet of the salt-water-working substance heat exchanger for heating the salt water desalinated,
- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации паров пресной воды,- connection of the outlet of the working substance from the “salt water - working substance” heat exchanger of heating salt water with the entrance of the working substance to the “working substance - fresh water vapor” heat exchanger condensation of fresh water vapor of the fresh water vapor condensation chamber,
- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества,- connection of the output of the working substance from the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensation of fresh water vapor with the entrance to the compressor moving and compressing the working substance,
- оснащение камеры конденсации паров пресной воды размещенным под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» теплообменником «соленая вода - нагретая пресная вода» предварительного подогрева поступающей на опреснение соленой воды с оснащенным насосом контуром подвода соленой воды для опреснения,- equipping the fresh water vapor condensation chamber located under the heat exchanger “working substance - fresh water vapors” with the “salt water - heated fresh water” heat exchanger for preheating the salt water supplied for desalination with a salt water supply circuit for desalination equipped with a pump,
- соединение выхода подогретой соленой воды из камеры конденсации паров пресной воды с входом в камеру нагрева соленой воды с размещенным в ее объеме теплообменником «соленая вода - рабочее вещество»,- connection of the outlet of heated salt water from the fresh water vapor condensation chamber with the entrance to the salt water heating chamber with a salt water-working substance heat exchanger located in its volume,
- подсоединение к верхней части камеры нагрева соленой воды системы отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера,- connecting to the upper part of the salt water heating chamber a system for removing heated salt water to the upper part of an additionally installed scrubber,
- оснащение скруббера системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, а также оснащение системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей,- equipping the scrubber with a supply system of heated salt water coming from above to the spray nozzles installed in the upper part of the scrubber into the volume of the heated salt water scrubber, as well as equipping the air supply system from the supercharger from below with the countercurrent to the mass of heated salt water sprayed from above and with a system for draining down salt water with increased salt concentration
- оснащение скруббера контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды,- equipping the scrubber with a discharge circuit upward from the scrubber to the fresh water vapor saturated in the condensation chamber of the fresh water vapor with the heat exchanger "working substance - fresh water vapor" condensing the fresh water vapor located in its volume and entering into the closed circuit of the working substance,
- соединение размещенного под теплообменником сборника пресной воды с системой отвода пресной воды к потребителю,- connection of the fresh water collector located under the heat exchanger with the fresh water drainage system to the consumer,
- оснащение камеры конденсации паров пресной воды системой удаления из нее отработанного воздуха,- equipping the fresh water vapor condensation chamber with a system for removing exhaust air from it,
- выполнение в плане цилиндрическими камеры подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббера и камеры конденсации паров пресной воды,- the implementation in terms of cylindrical heating chamber arriving for desalination of salt water, a scrubber and a condensation chamber of fresh water vapor,
- использование в качестве рабочего вещества низкокипящих рабочих веществ, например диоксида углерода, галогенозамещенных углеводородов, углеводородов или смесей на их основе.- use as a working substance of low-boiling working substances, for example carbon dioxide, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons or mixtures based on them.
Экспериментальные исследования предложенного теплонасосного опреснителя соленой воды в реальных условиях показали его высокую эффективность. С использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто сокращение удельного потребления энергии на опреснение соленой воды, повышение экологической безопасности процесса опреснения соленой воды, достижение возможности опреснения соленой воды с любой исходной температурой в любое время года и в любых климатических условиях, получение возможности расширения диапазона производительности опреснительных установок от бытовых до крупных промышленных потребителей, возможность опреснения соленой воды при более низкой температуре ее нагрева для испарения, уменьшение габаритов используемых при реализации способа опреснительных установок, а также повышение надежности опреснительных установок за счет обеспечения возможности полной автоматизации процесса.Experimental studies of the proposed heat pump desalination plant of salt water in real conditions have shown its high efficiency. Using all the essential features of the proposed technical solution, it was possible to reduce the specific energy consumption for desalination of salt water, increase the environmental safety of the process of desalination of salt water, achieve the possibility of desalination of salt water with any initial temperature at any time of the year and in any climatic conditions, and obtain the possibility of expanding the performance range desalination plants from domestic to large industrial consumers, the possibility of desalination of salt water s at a lower temperature of its heating for evaporation, reducing the size of desalination plants used in the implementation of the method, as well as increasing the reliability of desalination plants by providing the possibility of complete automation of the process.
Сущность предложенного 2-го варианта технического решения поясняется фиг.2, где показан опреснитель соленой воды.The essence of the proposed 2nd embodiment of the technical solution is illustrated in figure 2, which shows the desalination of salt water.
Предложенный теплонасосный опреснитель соленой воды содержит замкнутый контур рабочего вещества с теплообменником 24 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды, в котором конденсируется (охлаждается) рабочее вещество и на наружной поверхности которого нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяемого рабочим веществом тепла, а также с теплообменником 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, в котором кипит рабочее вещество и на наружной поверхности которого конденсируются пары пресной воды за счет отвода тепла от водяных паров пресной воды к испаряющемуся рабочему веществу. Теплообменник 24 «соленая вода - рабочее вещество» размещен в камере 26 нагрева соленой воды, а теплообменник 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» размещен в камере 27 конденсации паров пресной воды. Замкнутый контур рабочего вещества оснащен компрессором 28 перемещения и сжатия рабочего вещества, выход 29 которого соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом 30 теплообменника 24 «соленая вода - рабочее вещество» камеры 26 нагрева соленой воды. Вход 31 компрессора 28 перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией низкого давления рабочего вещества с выходом 32 камеры 27 конденсации паров пресной воды. Выход 33 теплообменника 24 «соленая вода - рабочее вещество» камеры 26 нагрева соленой воды соединен через дроссельный вентиль 34 с входом 35 теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры 27 конденсации паров пресной воды. Контур соленой воды оснащен установленным в нижней части камеры 27 теплообменником 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» подогрева соленой воды, вход которого соединен с насосом 37 подвода соленой воды на опреснение. Выход 38 теплообменника 36 камеры 27 соединен с входом 39 теплообменника 24 камеры 26. К выходу 40 верхней части камеры 26 подсоединена система 41 отвода нагретой соленой воды и подвода ее в верхнюю часть скруббера 42 для распыления. Скруббер 42 оснащен системой 41 подачи поступающей сверху нагретой соленой воды к установленным в верхней части форсункам 43 распыления в объем скруббера нагретой соленой воды. Скруббер 42 оснащен системой 44 подачи воздуха от нагнетателя (на фиг.2 не показан) снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды, а также оснащен системой 45 отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру 27 конденсации паров пресной воды. Скруббер 42 оснащен системой 46 удаления вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей. Камера 27 оснащена сборником 47 пресной воды, соединенным с системой 48 отвода пресной воды к потребителю. Камера 27 оснащена также системой 49 удаления отработанного воздуха из ее объема. При этом камера 26 нагрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер 42 и камера 27 конденсации пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.The proposed heat pump desalter of salt water contains a closed circuit of the working substance with a
Теплонасосный опреснитель соленой воды работает следующим образом. Исходная соленая вода насосом 37 подается в теплообменник 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» подогрева соленой воды. В теплообменнике 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» исходная соленая вода подогревается за счет тепла пресной воды. Подогретая соленая вода из теплообменника 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» через выход 38 камеры 27 подается в теплообменник 24 «соленая вода - рабочее вещество», размещенный в камере 26 нагрева соленой воды. В теплообменнике 24 конденсируется (охлаждается) рабочее вещество и на его наружной поверхности нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяющегося рабочим веществом тепла. Далее нагретая соленая вода через выход 40 камеры 26 по системе 41 поступает сверху к установленным в верхней части скруббера 42 форсункам 43 распыления в объем скруббера 42 нагретой соленой воды. В скруббере 42 навстречу распыляемой сверху массе нагретой соленой воды через систему 44 подается снизу противотоком воздух от нагнетателя. Через расположенную вверху скруббера 42 систему 45 насыщенный парами пресной воды воздух поступает в камеру 27 конденсации паров пресной воды, где конденсируется на поверхности теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» за счет отвода тепла от водяных паров пресной воды к испаряющемуся рабочему веществу. В скруббере 42 соленая вода с повышенной концентрацией солей системой 46 удаляется, например, в канализацию. Из сборника 47 пресной воды камеры 27 пресная вода по системе 48 подается потребителю. Из камеры 27 с использованием системы 49 удаляется отработанный воздух.Heat pump desalination salt water works as follows. The source of salt water by a
В замкнутом контуре рабочего вещества компрессором 28 рабочее вещество через выход 29 по линии высокого давления рабочего вещества подается на вход 30 теплообменника 24 «соленая вода - рабочее вещество» камеры 26 нагрева соленой воды. Затем через выход 33 теплообменника 24 газообразное рабочее вещество через дроссельный вентиль 34 подается на вход 35 теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры 27 конденсации паров пресной воды. Затем через выход 32 теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» рабочее вещество по линии низкого давления поступает на вход 31 компрессора 28 перемещения и сжатия рабочего вещества.In a closed circuit of the working substance by the
В качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.As the working substance, low-boiling working substances, for example, carbon dioxide, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons or mixtures based on them, are used.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007126767/15A RU2363662C2 (en) | 2007-07-13 | 2007-07-13 | Heat pump converter for salt water (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007126767/15A RU2363662C2 (en) | 2007-07-13 | 2007-07-13 | Heat pump converter for salt water (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007126767A RU2007126767A (en) | 2009-01-20 |
| RU2363662C2 true RU2363662C2 (en) | 2009-08-10 |
Family
ID=40375682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007126767/15A RU2363662C2 (en) | 2007-07-13 | 2007-07-13 | Heat pump converter for salt water (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2363662C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673518C2 (en) * | 2015-07-16 | 2018-11-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) | Heat pump salt water desalinator |
| RU2820500C1 (en) * | 2023-10-02 | 2024-06-04 | Ерышов Александр Александрович | Seawater desalination system |
-
2007
- 2007-07-13 RU RU2007126767/15A patent/RU2363662C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673518C2 (en) * | 2015-07-16 | 2018-11-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) | Heat pump salt water desalinator |
| RU2820500C1 (en) * | 2023-10-02 | 2024-06-04 | Ерышов Александр Александрович | Seawater desalination system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007126767A (en) | 2009-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103265089B (en) | High temperature high efficiency multi-effect seawater distillation desalination apparatus and method | |
| CN102205993B (en) | Adverse current closed type multistage seawater desalination system and method | |
| CN109292860A (en) | Falling-film evaporation coupled absorption refrigeration high-salt sewage treatment equipment and high-salt sewage treatment method | |
| CN103910399B (en) | Rubbish leachate treatment system | |
| Mohammed et al. | A novel solar-powered thermal desalination unit coupled with a reverse osmosis plant to increase overall water recovery | |
| CN110422899A (en) | A kind of heat pump flash vaporization concentration systems | |
| CN201587871U (en) | Multi-stage vacuum distillation sea water desalinating device | |
| RU2613920C1 (en) | Autonomous desalination plant | |
| CN110404281A (en) | A kind of economic benefits and social benefits external circulation evaporator | |
| CN105439224B (en) | A kind of pressed-steam type REFRIGERATION SYSTEM DRIVEN BY CAPILLARY FORCE seawater desalination system | |
| RU81720U1 (en) | DESCRIPTION INSTALLATION | |
| CN203754456U (en) | Nitrogen circulation type low-temperature evaporation concentration device | |
| RU2363662C2 (en) | Heat pump converter for salt water (versions) | |
| CN106621424A (en) | Wastewater treater | |
| CN109824107B (en) | Power plant wastewater evaporation treatment method and wastewater evaporation treatment system thereof | |
| CN107129089B (en) | Water purifying equipment | |
| CN105439223B (en) | A kind of pressed-steam type REFRIGERATION SYSTEM DRIVEN BY CAPILLARY FORCE desalination plant | |
| RU2359917C1 (en) | Method of sea water desalination by utilising low-potential heat | |
| CN113105052B (en) | High-salinity wastewater concentration and crystallization system and method | |
| CN204173942U (en) | Rubbish leachate treatment system | |
| RU65395U1 (en) | Desalination plant | |
| CN204999641U (en) | Way of distillation sea water desalination | |
| CN204485341U (en) | Full heat and latent heat recovery type multiple-effect vacuum evaporation concentration device | |
| CN103663830B (en) | Retracting device for Sewage treatment dimethylamine | |
| UA84279C2 (en) | Method and the installation for desalination of water, containing salt |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090714 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130714 |