RU2543873C1 - Увлажнительно-осушительная система, содержащая паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной - Google Patents

Увлажнительно-осушительная система, содержащая паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной Download PDF

Info

Publication number
RU2543873C1
RU2543873C1 RU2014111803/05A RU2014111803A RU2543873C1 RU 2543873 C1 RU2543873 C1 RU 2543873C1 RU 2014111803/05 A RU2014111803/05 A RU 2014111803/05A RU 2014111803 A RU2014111803 A RU 2014111803A RU 2543873 C1 RU2543873 C1 RU 2543873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
liquid
carrier gas
inlet
humidification
Prior art date
Application number
RU2014111803/05A
Other languages
English (en)
Inventor
Пракаш ГОВИНДАН
Грегори ТЬЕЛЬ
Ронан МАКГОВЕРН
Джон ЛАИНХЭРД
Мостафа ЭЛЬШАРКВАВИ
Original Assignee
Массачусетс Инститьют Оф Текнолоджи
Кинг Фахд Юниверсити Оф Петролиум Энд Минералс
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 Массачусетс Инститьют Оф Текнолоджи, Кинг Фахд Юниверсити Оф Петролиум Энд Минералс filed Critical Массачусетс Инститьют Оф Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2543873C1 publication Critical patent/RU2543873C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0036—Multiple-effect condensation; Fractional condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
    • B01D3/205—Bubble caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0027—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by direct contact between vapours or gases and the cooling medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0027—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by direct contact between vapours or gases and the cooling medium
    • B01D5/003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by direct contact between vapours or gases and the cooling medium within column(s)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2321—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by moving liquid and gas in counter current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/048—Purification of waste water by evaporation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/55—Mixing liquid air humidifiers with air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Abstract

Изобретение предназначено для обработки воды. Увлажнительно-осушительная система содержит источник жидкости, содержащий испаряемый компонент; увлажнитель, содержащий отверстия для газа-носителя и жидкости; камеру, в которой жидкость, вводимая из входного отверстия для жидкости, контактирует с газом-носителем, содержащим конденсируемую текучую среду в паровой фазе, вводимым из входного отверстия для газа-носителя в направлении противотока, и в которой часть жидкости испаряется в газ-носитель; паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной, содержащий по меньшей мере первую ступень и вторую ступень. Входное отверстие для газа-носителя первой ступени находится в гидравлическом соединении с выходным отверстием для газа-носителя увлажнителя. Выходное отверстие для газа-носителя первой ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием для газа-носителя второй ступени. Выходное отверстие для газа-носителя второй ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием газа-носителя увлажнителя. Технический результат: повышение экономической эффективности. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В этом веке нехватка пресной воды для человечества станет более острой глобальной проблемой, чем нехватка энергии, и эти два вызова тесно связаны, как объясняется в ″Специальном отчете о воде″ в журнале The Economist от 20 мая 2010 года. Пресная вода является одной из самых основных потребностей людей и других организмов; каждому человеку необходимо потреблять минимум около двух литров в день. Мир также испытывает все большие потребности в пресной воде со стороны сельскохозяйственных и промышленных процессов.
Риски, порождаемые недостаточным снабжением водой, являются особо острыми. Нехватка пресной воды может приводить к разнообразным кризисам, включая голод, болезни, смерть, вынужденную массовую миграцию, межрегиональные конфликты/войны и коллапс экосистем. Несмотря на критичность потребности в пресной воде и острые последствия ее нехватки, поставки пресной воды крайне ограничены. 97,5% воды на Земле является соленой, и около 70% остальной замкнуто во льдах (преимущественно в ледниковом покрове и ледниках), оставляя в качестве доступной пресной (несоленой) воды лишь часть всей воды на Земле.
Более того, земная вода, которая является пресной и доступной, распределена неравномерно. Например, густонаселенные страны, такие как Индия и Китай, обладают многими регионами, которые страдают от недостатка снабжения. Кроме того, снабжение пресной водой часто непоследовательно по сезонам. А тем временем потребности в пресной воде увеличиваются по всему миру. Водоемы высыхают; водоносные пласты опускаются; реки пересыхают, а ледниковый покров и ледники сокращаются. Растущее население увеличивает потребности, как и преобразования в сельском хозяйстве, а также растущая индустриализация. Изменения климата выдвигают еще больше угроз во многих регионах. Следовательно, число людей, сталкивающихся с нехваткой воды, увеличивается. Однако пресная вода, возникающая естественным путем, как правило, ограничивается региональными сточными бассейнами, а транспортировка воды является дорогой и энергоемкой.
С другой стороны, многие существующие процессы для производства пресной воды из морской (или, в меньшей степени, из солоноватой воды) требуют колоссальных объемов энергии. Обратный осмос (ОО) в настоящее время является передовой технологией опреснения. На крупных установках требующаяся конкретная электроэнергия может составлять всего 4 кВт ч/м3 при 30% восстановлении по сравнению с теоретическим минимумом, составляющим около 1 кВт ч/м3; менее масштабные установки ОО (например, палубные) являются менее эффективными.
Другие существующие системы по опреснению морской воды включают многоэтапное быстродействующее опреснение (МБО) на основе тепловой энергии и многоступенчатое опреснение (МСО), которые оба являются энергоемкими и капиталоемкими процессами. В МБО и МСО системах, однако, максимальная температура рассола и максимальная температура подвода тепла ограничиваются, чтобы избежать осаждения сульфата кальция, который приводит к образованию твердой накипи на оборудовании теплопередачи.
Увлажнительно-осушительные (УО) системы опреснения содержат в качестве своих основных компонентов увлажнитель и осушитель и используют газ-носитель (например, воздух), чтобы переносить энергию между источником тепла и рассолом. В увлажнителе горячая морская вода входит в прямой контакт с сухим воздухом, и этот воздух становится нагретым и увлажненным. В осушителе нагретый и увлажненный воздух вводится в (непрямой) контакт с холодной морской водой и становится осушенным, производя чистую воду и осушенный воздух. Некоторые настоящие изобретатели также были изобретателями следующих патентных заявок, которые включают дополнительное обсуждение, касающееся УО процессов по очистке воды: заявка США под регистрационным номером 12/554726, поданная 4 сентября 2009 (номер дела патентного поверенного mit-13607); заявка США под регистрационным номером 12/573221, поданная 5 октября 2009 (номер дела патентного поверенного mit-13622); и заявка США под регистрационным номером 13/028170, поданная 15 февраля 2011 (номер дела патентного поверенного mit-14295).
Подход, разработанный в университете штата Флорида, который описан в патенте США №6919000 В2, сократил тепловое сопротивление, связанное с неконденсируемыми газами, путем использования конденсатора прямого контакта вместо стандартного осушителя непрямого контакта. Этот способ увеличивает скорости теплопередачи в конденсаторе за счет энергоэффективности, поскольку энергия из влажного воздуха, входящего в осушитель, для предварительного нагрева морской воды извлекается непрямым способом. Таким образом, хотя стоимость осушительного устройства сокращается, затраты на энергию увеличиваются.
СУТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложена увлажнительно-осушительная система, содержащая:
источник жидкости, содержащий испаряемый компонент; увлажнитель, содержащий входное отверстие для газа-носителя и выходное отверстие для газа-носителя; входное отверстие для жидкости и выходное отверстие для жидкости, при этом входное отверстие для жидкости соединено с источником жидкости; и камеру, в которой жидкость, вводимая из входного отверстия для жидкости, может контактировать с газом-носителем, содержащим конденсируемую текучую среду в паровой фазе, вводимым из входного отверстия для газа-носителя в направлении противотока, и в которой часть жидкости может испаряться в газ-носитель;
паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной, содержащий по меньшей мере первую ступень и вторую ступень, причем каждая ступень содержит входное отверстие для газа-носителя, выходное отверстие для газа-носителя и камеру, приспособленную содержать жидкую ванну в гидравлическом соединении с входным отверстием для газа-носителя и выходным отверстием для газа-носителя, при этом входное отверстие для газа-носителя первой ступени находится в гидравлическом соединении с выходным отверстием для газа-носителя увлажнителя, при этом выходное отверстие для газа-носителя первой ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием для газа-носителя второй ступени, и при этом выходное отверстие для газа-носителя второй ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием газа-носителя увлажнителя, для способствования протеканию газа-носителя из увлажнителя через камеру первой ступени и затем через камеру второй ступени до возврата в увлажнитель;
трубопровод, проходящий от источника жидкости через камеру каждой ступени конденсатора с пузырьковой колонной, для восстановления энергии из конденсации; и
промежуточный обменный трубопровод, соединенный с (а) трубопроводом между первой ступенью и второй ступенью парового конденсатора смешивания с пузырьковой колонной и (b) камерой увлажнителя на промежуточной ступени для передачи жидкости между ними.
При этом увлажнительно-осушительная система может дополнительно содержать ванну испаряемого компонента жидкости в жидкой фазе, заполняющей камеры первой и второй ступеней конденсатора с пузырьковой колонной.
В данном документе описываются одноступенчатые и многоступенчатые паровые конденсаторы смешивания с пузырьковой колонной (называемые для простоты в других местах этого документа конденсатором) и их работа. Различные варианты осуществления устройства и способов могут включать некоторые или все элементы, признаки и этапы, описанные ниже.
В многоступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной источник текучей среды подает поток газа-носителя, содержащий конденсируемую текучую среду. Многоступенчатый конденсатор содержит по меньшей мере первую ступень и вторую ступень, каждая из которых содержит входное отверстие, выходное отверстие и камеру, находящуюся в гидравлическом соединении с входным отверстием и выходным отверстием. Входное отверстие первой ступени конденсатора с пузырьковой колонной соединено с источником текучей среды, а выходное отверстие первой ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием второй ступени, чтобы облегчать течение потока газа-носителя из источника текучей среды через камеру первой ступени и затем через камеру второй ступени. Конденсируемая текучая среда в жидкой фазе заполняет камеры первой ступени и второй ступени, так что поток газа-носителя проходит в прямом контакте с жидкостью, которая неподвижна или находится в противотоке потоку газа-носителя, при прохождении из входного отверстия в выходное отверстие каждой ступени.
Устройство и способы могут использоваться, чтобы отделять чистую воду от жидкой смеси (включающей, без ограничения, морскую воду, солоноватую воду и сточную воду) экономически эффективным образом, который может привести к существенно меньшим затратам по сравнению с предыдущими подходами. Варианты осуществления устройства и способов могут предложить многочисленные преимущества. Во-первых, на основании данных для пузырьковых колонн, представленных в доступной литературе, коэффициент теплопередачи в многоступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной оценивается величиной 7 кВт/м2 К (т.е. по меньшей мере на один порядок величины больше, чем величина из имеющегося уровня техники). Этот коэффициент теплопередачи сравним с, если не превышает, пленочной конденсацией пара. Во-вторых, высокое восстановление энергии может поддерживаться с использованием новой многоступенчатой техники. В-третьих, в устройстве и способах может использоваться множественное извлечение, чтобы дополнительно увеличивать восстановление тепла. В-четвертых, полная стоимость системы сокращается, поскольку сокращаются как затраты на энергию, так и затраты на оборудование.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг. 1 представляет собой изображение в разрезе одноступенчатого конденсатора с пузырьковой колонной.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления увлажнительно-осушительной системы очистки воды, содержащей многоступенчатый конденсатор с пузырьковой колонной.
Фиг. 3 представляет собой график температурного профиля на колоннах в многоступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной от верха пузырьковых колонн.
Фиг. 4 представляет собой график температурного профиля в одноступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной от верха пузырьковой колонны.
Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления увлажнительно-осушительной системы очистки воды с множественным извлечением, содержащей многоступенчатый конденсатор с пузырьковой колонной.
На сопутствующих графических материалах подобные ссылочные позиции относятся к одним и тем же или похожим частям на всех разных изображениях, а апострофы используются, чтобы отличать множество экземпляров одних и тех же или похожих элементов, разделяющих одну и ту же ссылочную позицию. Графические изображения не обязательно приведены в масштабе, вместо этого акцент делается на представлении конкретных принципов, описанных ниже.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Описанные выше и другие признаки и преимущества разнообразных особенностей изобретения(-ий) будут понятны из следующего более конкретного описания различных концепций и характерных вариантов осуществления в рамках более широких границ изобретения(-ий). Различные особенности объекта изобретения, представленные выше и более подробно обсуждаемые ниже, могут быть осуществлены любым из множества способов, поскольку объект изобретения не ограничивается каким-либо конкретным способом осуществления. Примеры конкретных реализаций и применений предоставляются в первую очередь с иллюстративной целью.
Если в данном документе не определено, не используется или не характеризуется иное, термины, которые используются здесь (включая технические и научные термины), необходимо интерпретировать как имеющие значение, которое соответствует их принятому значению в контексте соответствующей области техники, и не следует интерпретировать в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если только это явно не определено в данном документе. Например, если идет ссылка на конкретную композицию, композиция может быть в значительной мере, хотя и не идеально, чистой, поскольку могут иметь место практические и несовершенные обстоятельства реального мира; например, потенциальное присутствие по меньшей мере остаточных примесей (например, менее 1 или 2% по весу или объему) может пониматься как находящееся в рамках объема описания; аналогично, если идет ссылка на конкретную форму, подразумевается, что эта форма включает несовершенные отклонения от идеальных форм, например, вследствие допусков обработки.
Хотя термины ″первый″, ″второй″, ″третий″ и т.п. могут использоваться в данном документе, чтобы описывать разнообразные элементы, эти элементы не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины просто используются, чтобы отличать один элемент от другого. Таким образом, первый элемент, обсуждаемый ниже, может быть назван вторым элементом без отхода от идей показательных вариантов осуществления.
Пространственно относительные термины, такие как ″выше″, ″ниже″, ″левый″, ″правый″, ″впереди″, ″сзади″ и т.п., могут использоваться в данном документе для легкости описания, чтобы описывать отношение одного элемента к другому элементу, как представлено на фигурах. Будет понятно, что пространственно относительные термины, а также представленные конфигурации предназначены охватывать различные ориентации устройства при использовании или работе в дополнение к ориентациям, описанным в данном документе и представленным на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описанные как находящиеся ″ниже″ или ″под″ другими элементами или признаками, тогда будут ориентированы ″над″ другими элементами или признаками. Таким образом, показательный термин ″над″ может охватывать ориентации как над, так и под. Устройство может быть ориентировано иным образом (например, повернуто на 90 градусов или в других ориентациях), и пространственно относительные описания, использованные в данном документе, интерпретируются соответственно.
Более того, в этом описании, когда элемент описывается как находящийся ″на″, ″подключенный к″ или ″соединенный с″ другим элементом, он может находиться непосредственно на, подключен к или соединен с другим элементом или могут присутствовать промежуточные элементы, если не определено иного.
Терминология, используемая в данном документе, имеет целью описание конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения показательных вариантов осуществления. Как используются в данном документе, формы единственного числа подразумеваются включающими также формы множественного числа, если только контекст не указывает иное. Дополнительно, термины ″включает″, ″включающий″, ″содержит″ и ″содержащий″ определяют наличие заявленных элементов или этапов, но не исключают наличия или добавления одного или более других элементов или этапов.
Наличие неконденсируемых газов может крайне увеличить термическое сопротивление, связанное с пленочной конденсацией пара на холодной поверхности. Для типичной молярной доли (около 70%) воздуха (неконденсируемый газ), присутствующей в осушителе (конденсаторе) увлажнительно-осушительной системы, коэффициент теплопередачи может составлять всего лишь 1/100 этого коэффициента для чистой паровой конденсации (в системах многоступенчатого опреснения и многоэтапного быстродействующего опреснения). В абсолютном значении коэффициент теплопередачи может составлять всего 10 Вт/м2 К. Следовательно, преимуществом является сокращение термического сопротивления, связанного с неконденсируемым газом, с одновременным сохранением преимущественного увеличения по энергоэффективности, обеспечиваемого способами, описанными в предыдущих патентных заявках изобретателей, указанных в предпосылках к изобретению.
Изображение в сечении варианта осуществления одноступенчатого конденсатора 12 с пузырьковой колонной представлено на фиг. 1. Пузырьковая колонна 14 содержит ванну с жидкостью 15 (например, в этом варианте осуществления с дистиллированной водой). Жидкость 15 поддерживается на пузырьковом генераторе 44 внутри камеры пузырьковой колонны. Газовые камеры 17 и 19 соответственно располагаются под и над жидкостью. Камера 17 под жидкостью позволяет закачивать влажный газ-носитель из трубопровода 32′ посредством компрессора/нагнетателя 34 через отверстия в пузырьковом генераторе 44 в жидкость 15 в виде пузырьков 21, хотя нижнюю камеру 17 можно опустить, где пузырьковый генератор 44 содержит сеть перфорированных труб, через которые закачивается газ-носитель. Трубчатый змеевик 20, который соединен с источником текучей среды (например, морской воды), извивается через воду 15 в конденсаторе 12, обеспечивая передачу тепла от воды 15 в камере к морской воде, направляемой через трубчатый змеевик 20. Соответственно, холодная текучая среда входит в трубчатый змеевик 20 внизу слева и выходит как нагретая текучая среда вверху справа. После прохождения через жидкость 15 сухой газ-носитель собирается в газовой камере 19 сверху камеры и извлекается через газопровод 32″.
Пузырьковый генератор 44 может иметь диаметр, например, 1,25 м и может иметь множество отверстий, каждое из которых имеет диаметр, например, 1 мм для создания пузырьков примерно одинакового диаметра. Пузырьковый генератор 44 может иметь форму, например, ситчатой пластинки, причем газ-носитель прокачивается через отверстия в ситчатой пластинке. В другом случае пузырьковый генератор 44 может иметь форму распределителя с перфорированными трубами для распределения газа-носителя, причем распределитель распределяет пузырьки через перфорированные трубы, которые могут отходить от центрального трубопровода. Перфорированные трубы в распределителе могут отличаться, например, радиальной, множественно-концентрично-кольцевой, паутинной или веерной, подобной колесу конфигурацией перфорированных труб, через которые газ-носитель прокачивается из внешнего источника.
Все компоненты пузырьковой колонны (например, все стенки и пузырьковый генератор) могут быть ориентированы под углом к вертикали α от 0° до 60° относительно вертикали (например, относительно оси вдоль радиана, проходящего через центр земли). Когда пузырьковая колонна 14 ориентирована под углом, гидростатический напор сокращается с ρgH до ρgH-(cos α), где ρ - это плотность (кг/м3), g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2), a Н - это высота жидкости в колонне. Это сокращение гидростатического напора идет с сокращением в падении давления текучей среды до 50%. Это падение давления, однако, идет с сокращением в коэффициенте теплопередачи на стороне текучей среды под большими углами (α>45°). Это объясняется тем, что при больших углах циркуляция жидкости не устанавливается регулярным образом. Однако для оптимизированной конструкции угловая конфигурация с меньшим падением давления может обеспечивать существенную экономию затрат энергии.
Один вариант осуществления многоступенчатого конденсатора с пузырьковой колонной в увлажнительно-осушительной (УО) системе 10 очистки воды представлен на фиг. 2, где осушитель представляет собой многоступенчатый паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной (также называемый ″барботер″) 12 вместо использования теплообменника с непрямым контактом (как обычно используется в традиционных УО системах), чтобы осушать влажный газ-носитель (например, влажный воздух) и эффективно производить жидкую пресную воду. Газ-носитель увлажняется выпаренной водой из жидкой композиции (например, морской воды или сточной воды) в увлажнителе 24; и водяной пар, увлеченный в газ-носитель, затем транспортируется через трубопровод 32′ в конденсатор 12 с пузырьковой колонной, где вода во влажном воздухе конденсируется, чтобы производить пресную (т.е. в значительной мере чистую) воду.
Жидкая композиция (например, морская вода) подается из источника 16 (например, резервуара) и проводится через систему насосом 36, который может устанавливаться в трубопроводе 18 между источником 16 и конденсатором 12 с пузырьковой колонной. Жидкая композиция проводится через каждую ступень 14 конденсатора 12 по внутренним трубопроводам 20, установленным на каждой ступени 14, причем конструкция каждой ступени 14 может в значительной мере совпадать с конструкцией одноступенчатой пузырьковой колонны, представленной на фиг. 1. В этом варианте осуществления жидкая композиция проводится между ступенями 14 через примыкающие внешние трубопроводы 18, чтобы предварительно нагревать жидкую композицию. Внутренние трубопроводы 20 могут иметь теплопроводящие поверхности (например, пластины) 23, выходящие из трубопроводов 20 (как представлено на фиг. 2), чтобы увеличивать теплопередачу от жидкости на ступенях 14 к жидкой композиции, проходящей через трубчатый змеевик 20. После выхода из внутреннего трубчатого змеевика 20 в нижней (первой) ступени 14′ конденсатора 12 с пузырьковой колонной жидкая композиция проходит через дополнительный трубопровод 18 в нагреватель 22 (например, солнечный нагреватель воды или источник вторичного тепла), который дополнительно нагревает жидкую композицию (например, до 80°С), до того как жидкая композиция проводится в увлажнитель 24 и разделяется, а также рассеивается через форсунку 26.
Внутри увлажнителя предоставляется уплотнительный материал 28 в форме, например, поливинилхлоридного (ПВХ) уплотнения, чтобы способствовать потоку газа и увеличивать площадь поверхности жидкости, которая находится в контакте с газом-носителем, чтобы увеличивать часть испаряемой жидкости, которая испаряется в газ-носитель. Корпус увлажнителя 24 (и осушителя 12, а также трубопроводов 18 и 32) может быть образован, например, из нержавеющей стали и является в значительной мере не пропускающим пар. В одном варианте осуществления увлажнитель 24 является в значительной мере цилиндрическим с высотой примерно 2,5 м и радиусом примерно 0,5 м.
Увлажнитель 24 и осушитель 12 оба имеют модульную конструкцию (т.е. каждый имеет форму отдельного и обособленного устройства) и в значительной мере теплоизолированы друг от друга. Описание увлажнителя 24 и осушителя 12 как являющихся ″в значительной мере теплоизолированными″ необходимо понимать как то, что они приспособлены для малой или отсутствующей прямой кондуктивной передачи тепловой энергии через устройство между увлажнителем 24 и осушителем 12, хотя это описание не препятствует массовому потоку, несущему тепловую энергию (посредством потока газа и/или жидкости) между камерами. Это описание ″значительной теплоизоляции″, таким образом, отличает устройство от, например, обеспаривающего устройства, которое содержит общую стенку теплопередачи между увлажнителем и осушителем. В устройстве этого описания изобретения увлажнителю 24 и осушителю 12 не нужно иметь никаких общих стенок, которые бы способствовали кондуктивной теплопередаче между ними.
Газ-носитель течет вверх через камеру, определенную увлажнителем 24, из отверстия трубопровода 32″″ в отверстие трубопровода 32′, где он выходит с более высоким содержанием испарившейся жидкости. Увлажнение газа-носителя достигается путем распыления жидкой композиции из одной или более форсунок 26 сверху увлажнителя 24 вниз через область, содержащую уплотнительный материал 28, где часть воды в жидкой композиции испаряется, тогда как неиспарившийся остаток жидкой композиции (например, рассол) течет вниз через сточную область к основанию камеры, определенной увлажнителем 24, где рассол отводится через трубопровод 18 в резервуар 30 сбора рассола. Между тем газ-носитель перемещается вверх через увлажнитель 24 и вводится в контакт с жидкой композицией, в частности в слое уплотнительного материала 28, чтобы увлажнять газ-носитель водяным паром, испарившимся из жидкой композиции. Газ-носитель может в результате этого насыщаться водяным паром до отвода из увлажнителя 24 через трубопровод 32′ и закачиваться через компрессор/нагнетатель 34 через входное отверстие первой ступени 14′ многоступенчатого конденсатора 12 с пузырьковой колонной. В конкретных вариантах осуществления нагреватель воздуха и/или воздушный компрессор, или тепловой паровой компрессор может быть установлен в трубопроводе 32′, чтобы нагревать и/или сжимать газ-носитель до того, как он закачивается в осушитель 12. Когда воздушный компрессор или тепловой паровой компрессор установлен в трубопроводе 32′, добавочный расширитель воздуха может быть установлен в трубопроводе 32″″, чтобы расширять газ-носитель, когда он передается обратно в увлажнитель 24. В других вариантах осуществления компрессор/нагнетатель 34 может быть расположен в трубопроводе 32″″, ведущем к увлажнителю 24, по эксплуатационным рассуждениям.
Поток морской воды через трубчатый змеевик 20 внутри осушителя 12 может гарантировать, что тепло непосредственно восстанавливается, чтобы предварительно нагревать жидкую композицию (например, в этом варианте осуществления морскую воду) во время процесса конденсации. Конденсатор 12 с пузырьковой колонной содержит множество ступеней 14, каждая из которых заполнена ванной жидкости (например, дистиллированной воды), через которую влажный горячий газ-носитель проводится с использованием компрессора/нагнетателя 34 и пузырькового генератора 44, который впрыскивает пузырьки газа (или через который пузырьки впрыскиваются) в ванну.
Горячий насыщенный водяным паром газ-носитель, испущенный из увлажнителя (испарителя) 24, проходит (например, при температуре 70°С) через трубопровод 32′, проходящий от верхней части увлажнителя 24, и пузырьками поднимается через каждую из ступеней 14 в осушителе 12, где газ-носитель охлаждается и осушается. Газ-носитель собирается в верхней части каждой ступени 14 и проводится из выходного отверстия наверху каждой ступени 14 через трубопровод 32″ в и через входное отверстие следующей ступени 14 и через пузырьковый генератор 44, который создает пузырьки газа-носителя, которые затем проходят через дистиллированную воду на ступени 14, и газ-носитель затем снова собирается в верхней части колонны. Этот процесс последовательно повторяется в каждой последующей колонне.
Низкое падение давления в настоящем осушителе 12 может поддерживать мощность накачки низкой, тем самым обеспечивая экономически рациональную систему. Этот акцент на поддержке низкой мощности накачки контрастирует со множеством пузырьковых колонн в химической промышленности, где первостепенной задачей является передача тепла и массы и где падение давления может не быть существенным проектным ограничением. Падение давления в пузырьковой камере на каждой ступени 14 происходит в значительной степени вследствие следующих трех факторов: (1) падения напора в пузырьковом генераторе 44, где создаются пузырьки, (2) трения между газом-носителем и дистиллированной водой, когда пузырьки поднимаются через жидкость, и (3) гидростатического напора. Поскольку гидростатический напор вносит самый большой вклад в общее падение давления на данной ступени 14, высота каждой ступени 14 (измеренная вертикально в направлении, представленном на графических материалах) преимущественно удерживается низкой. Чтобы получить падение давления ниже 1 кПа, например, общая высота всех ступеней 14 составляет менее примерно 1 м. Как правило, ограничение по высоте проявляет себя в форме пузырьковой колонны с малым соотношением сторон, где отношение высоты колонны к диаметру (в представленной ориентации измеряется горизонтально) составляет менее 1. В конкретных вариантах осуществления диаметр колонны составляет 0,5-1 м, тогда как высота колонны составляет 0,05-0,1 м (для соотношения сторон колонны около 0,1).
Температура газа-носителя может падать на по меньшей мере 5°C с каждой ступени 14 до следующей в увлажнителе 12, когда он охлаждается ванной жидкости на каждом этапе 14. Например, в трубопроводе 32″ из выходного отверстия первой ступени 14′ во входное отверстие второй ступени 14″ газ-носитель может иметь температуру, например, около 60°С, тогда как газ-носитель в трубопроводе 32″′ из выходного отверстия второй ступени 14″ во входное отверстие третьей ступени 14″′ может иметь уменьшенную температуру, например около 50°С. Когда газ-носитель выходит из конденсатора 12 с пузырьковой колонной через верхний трубопровод 32″″, газ-носитель по кругу возвращается в нижнюю часть увлажнителя 24 (с сокращенным содержанием испаряемой жидкости), его температура может быть еще более уменьшена до, например, примерно 30°С. В начальный краткий период во время запуска процесса водяной пар в горячем влажном газе-носителе переносит скрытое тепло в воду на каждой ступени 14 (в которой устанавливается естественный циркуляционный контур); и смешанная средняя температура водной ступени 14, в конце концов, достигается в устойчивом состоянии. Когда устойчивое состояние достигается, тепло конденсации прямо извлекается морской водой, которая посылается через змеевидную трубу 20. Таким образом, достигается прямое восстановление тепла.
Когда конденсированный пар является водой, осушение газа-носителя на каждой ступени 14 освобождает воду из газа-носителя в дистиллированную воду, через которую газ-носитель поднимается пузырьками. Вода отводится из каждой ступени 14 (эквивалентно увеличению воды, обеспечиваемому осушением газа-носителя) через трубопроводы 38 в сборный резервуар 40 чистой воды. В другом случае жидкость (например, вода) может извлекаться через трубопровод из ванны на третьей ступени 14″′ и передаваться на вторую ступень 14″ более низкой температуры и извлекаться через другой трубопровод из второй ступени 14″ и передаваться на первую ступень 14′ еще более низкой температуры, из которой она в итоге извлекается из многоступенчатого конденсатора 12 с пузырьковой колонной как продукт.
Хотя может использоваться одна ступень/колонна 14, использование множества ступеней в конденсаторе 12 с пузырьковой колонной поднимает температуру, до которой предварительно нагревается морская вода, до максимально возможной (которая является температурой входа газа-носителя). Эффекты такого разбиения на ступени можно ясно понять с помощью температурных профилей в многоступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной (представлены на фиг. 3) и в одноступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной (представлены на фиг. 4), где можно увидеть, что выходная температура морской воды является гораздо более высокой на графиках для многоступенчатого конденсатора с пузырьковой колонной, как представлено на фиг.3. Каждый из представленных горизонтальных сегментов 46 (~308 К), 48 (~318 К), 50 (~327 К), 52 (~335 К), 54 (~342 К), 56(~348 К) на фиг. 3 представляет температуру в соответствующей колонне/ступени 14 в шестиступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной, где горизонтальная ось графика представляет безразмерное расстояние от верха до низа конденсатора 12 с пузырьковой колонной (т.е. линия 46 отсчета представляет температуру самой верхней ступени 14). Диагональная прямая 58 представляет температуру морской воды по ходу течения через конденсатор 12 с пузырьковой колонной как функцию расстояния от верха конденсатора 12 с пузырьковой колонной. В то же время видно, что температура 60 в одноступенчатом конденсаторе с пузырьковой колонной (представлено на фиг. 4) в значительной мере постоянная (на 323 К) по всему конденсатору с пузырьковой колонной и примерно равна среднему от температур входного и выходного газа-носителя.
Многоступенчатый конденсатор 12 с пузырьковой колонной дополнительно представляет прямое преимущество возможности извлечения/впрыскивания морской воды из промежуточных ступеней с пузырьковой колонной посредством промежуточных обменных трубопроводов 42, как представлено на фиг. 5, где промежуточные обменные трубопроводы 42 соединены с конденсатором 12 с пузырьковой колонной между первой и второй ступенями 14′ и 14″ и между второй и третьей ступенями 14″ и 14″′ трехступенчатой конденсаторной системы с пузырьковой колонной. Соленая вода собирается в промежуточных лотках 43′ и 43″ на соответствующих промежуточных ступенях в камере увлажнителя 24 и впрыскивается во внешние трубопроводы 18, через которые морская вода течет между ступенями 14′ и 14″ и между ступенями 14″ и 14″′ соответственно. В других вариантах осуществления направление впрыскивания/извлечения может меняться на обратное (например, соленая вода может извлекаться из конденсатора 12 и впрыскиваться в увлажнитель 24) в зависимости от условий работы. Такие потоки извлечения могут позволять создание систем, являющихся термодинамически сбалансированными. В дополнительных вариантах осуществления влажный газ-носитель может извлекаться/впрыскиваться вместо извлечения/впрыскивания соленой воды. Благодаря более высоким коэффициентам теплопередачи в конденсаторе с пузырьковой колонной и более низкой разности температур устройство, описанное в данном документе (как представленное на фиг. 5), может обеспечивать превосходящую производительность в отношении его осушения и эффективности.
При описании вариантов осуществления специфическая терминология используется для ясности. С целью описания специфические термины предназначены по меньшей мере включать технические и функциональные эквиваленты, которые работают подобным образом, чтобы достигать подобного результата. Дополнительно, в некоторых случаях, когда конкретный вариант осуществления изобретения содержит множество системных элементов или этапов способа, эти элементы или этапы могут быть заменены одним элементом или этапом; аналогично, один элемент или этап может быть заменен множеством элементов или этапов, которые служат той же цели. Кроме того, когда параметры для различных признаков определяются в данном документе для вариантов осуществления изобретения, эти параметры могут настраиваться вверх или вниз на 1/100, 1/50, 1/20, 1/10, 1/5, 1/3, 1/2, 2/3, 3/4, 4/5, 9/10, 19/20, 49/50, 99/100 и т.п. (или на множитель 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 20, 50, 100 и т.п.) или на их округленные приближения, если не определено иное. Кроме того, хотя это изобретение было показано и описано со ссылками на его конкретные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в нем могут быть сделаны разнообразные замены и изменения в форме и деталях, без отхода от объема изобретения (например, конденсированная жидкость может быть композицией, отличающейся от воды; в конденсаторе с пузырьковой колонной может использоваться больше или меньше ступеней; и конфигурация этих ступеней может легко изменяться). Более того, другие особенности, функции и преимущества также находятся в рамках объема изобретения; и все варианты осуществления изобретения не обязательно должны обладать всеми преимуществами или иметь все характерные признаки, описанные выше. Сверх того, этапы, элементы и признаки, обсуждаемые в данном документе в связи с одним вариантом осуществления, могут также использоваться совместно с другими вариантами осуществления. Содержимое ссылок, включая тексты ссылок, журнальные статьи, патенты, патентные заявки и т.п., цитируемые по всему тексту, таким образом включаются при помощи ссылки во всей своей полноте; и соответствующие компоненты, этапы и описания характеристик из этих ссылок необязательно могут включаться или не включаться в варианты осуществления этого изобретения. Более того, компоненты и этапы, определенные в разделе ″Предпосылки изобретения″, представляют собой цельную часть этого описания и могут использоваться совместно с или вместо компонентов и этапов, описанных в других местах в описании в пределах объема изобретения. В пунктах формулы изобретения, описывающих способ, где ступени перечисляются в конкретном порядке (с упорядоченными предварительными символами, добавленными для легкости ссылки, или без них), ступени не следует интерпретировать как являющиеся ограниченными во времени порядком, в котором они перечисляются, если только иное не определяется или не подразумевается условиями и формулировкой.

Claims (9)

1. Увлажнительно-осушительная система, содержащая:
источник жидкости, содержащий испаряемый компонент; увлажнитель, содержащий входное отверстие для газа-носителя и выходное отверстие для газа-носителя; входное отверстие для жидкости и выходное отверстие для жидкости, при этом входное отверстие для жидкости соединено с источником жидкости; и камеру, в которой жидкость, вводимая из входного отверстия для жидкости, может контактировать с газом-носителем, содержащим конденсируемую текучую среду в паровой фазе, вводимым из входного отверстия для газа-носителя в направлении противотока, и в которой часть жидкости может испаряться в газ-носитель;
паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной, содержащий по меньшей мере первую ступень и вторую ступень, причем каждая ступень содержит входное отверстие для газа-носителя, выходное отверстие для газа-носителя и камеру, приспособленную содержать жидкую ванну в гидравлическом соединении с входным отверстием для газа-носителя и выходным отверстием для газа-носителя, при этом входное отверстие для газа-носителя первой ступени находится в гидравлическом соединении с выходным отверстием для газа-носителя увлажнителя, при этом выходное отверстие для газа-носителя первой ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием для газа-носителя второй ступени, и при этом выходное отверстие для газа-носителя второй ступени находится в гидравлическом соединении с входным отверстием газа-носителя увлажнителя, для способствования протеканию газа-носителя из увлажнителя через камеру первой ступени и затем через камеру второй ступени до возврата в увлажнитель;
трубопровод, проходящий от источника жидкости через камеру каждой ступени конденсатора с пузырьковой колонной, для восстановления энергии из конденсации; и
промежуточный обменный трубопровод, соединенный с (а) трубопроводом между первой ступенью и второй ступенью парового конденсатора смешивания с пузырьковой колонной и (b) камерой увлажнителя на промежуточной ступени для передачи жидкости между ними.
2. Увлажнительно-осушительная система по п. 1, дополнительно содержащая ванну испаряемого компонента жидкости в жидкой фазе, заполняющей камеры первой и второй ступеней конденсатора с пузырьковой колонной.
3. Увлажнительно-осушительная система по п. 2, дополнительно содержащая пузырьковый генератор, соединенный с входным отверстием каждой ступени, для создания пузырьков газа-носителя в жидкости.
4. Увлажнительно-осушительная система по п. 1, отличающаяся тем, что жидкость содержит воду.
5. Увлажнительно-осушительная система по п. 1, отличающаяся тем, что камера, приспособленная содержать жидкую ванну, имеет аспектное отношение величин высоты к диаметру меньше 1.
6. Увлажнительно-осушительная система по п. 1, отличающаяся тем, что камеры, приспособленные содержать жидкие ванны, расположены под углом к вертикали.
7. Увлажнительно-осушительная система по п. 1, дополнительно содержащая поверхности, проходящие из трубопровода, при этом поверхности выполнены с возможностью увеличивать скорость теплопередачи между трубопроводом и текучей средой.
8. Увлажнительно-осушительная система по п. 3, отличающаяся тем, что пузырьковый генератор выбран из (а) генератора в форме ситчатой пластинки и (b) генератора в форме распределителя с перфорированными трубами, имеющими радиальную, кольцевую, паутинную или подобную колесу конфигурацию.
9. Увлажнительно-осушительная система по п. 2, отличающаяся тем, что ванна на первой ступени по меньшей мере на 5°С теплее, чем ванна на второй ступени.
RU2014111803/05A 2011-09-23 2012-09-18 Увлажнительно-осушительная система, содержащая паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной RU2543873C1 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/241,907 2011-09-23
US13/241,907 US9072984B2 (en) 2011-09-23 2011-09-23 Bubble-column vapor mixture condenser
US13/548,166 US8523985B2 (en) 2011-09-23 2012-07-12 Bubble-column vapor mixture condenser
US13/548,166 2012-07-12
PCT/US2012/055861 WO2013043568A1 (en) 2011-09-23 2012-09-18 Bubble-column vapor mixture condenser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2543873C1 true RU2543873C1 (ru) 2015-03-10

Family

ID=47909787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014111803/05A RU2543873C1 (ru) 2011-09-23 2012-09-18 Увлажнительно-осушительная система, содержащая паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной

Country Status (16)

Country Link
US (9) US9072984B2 (ru)
EP (1) EP2758142B9 (ru)
JP (2) JP5818393B2 (ru)
KR (1) KR101498438B1 (ru)
CN (1) CN103842044B (ru)
AU (1) AU2012312643B2 (ru)
BR (1) BR112014006556A2 (ru)
CA (1) CA2848412C (ru)
CO (1) CO6990688A2 (ru)
ES (1) ES2717225T3 (ru)
IN (1) IN2014DN03089A (ru)
MX (1) MX361787B (ru)
RU (1) RU2543873C1 (ru)
SG (1) SG11201400447QA (ru)
WO (1) WO2013043568A1 (ru)
ZA (1) ZA201402885B (ru)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9072984B2 (en) 2011-09-23 2015-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Bubble-column vapor mixture condenser
GB201221134D0 (en) 2012-11-23 2013-01-09 Perlemax Ltd Mass transfer processes
US9120033B2 (en) 2013-06-12 2015-09-01 Massachusetts Institute Of Technology Multi-stage bubble column humidifier
CN105683093B (zh) 2013-08-05 2019-07-09 格雷迪安特公司 水处理系统及相关方法
US9273880B2 (en) * 2013-08-14 2016-03-01 Elwha Llc Heating device with condensing counter-flow heat exchanger
CN108195016B (zh) * 2013-09-12 2022-08-05 格雷迪安特公司 加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器
US10308537B2 (en) 2013-09-23 2019-06-04 Gradiant Corporation Desalination systems and associated methods
CA2934026C (en) 2013-12-18 2020-03-24 Gradiant Corporation Counter-flow heat/mass exchange feedback control
CN106457058B (zh) * 2014-01-31 2019-06-21 Lat水务有限公司 具有破碎板的逆流液化气蒸发和冷凝设备
US9643102B2 (en) 2014-06-05 2017-05-09 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Humidification-dehumidifaction desalination system
US9221694B1 (en) * 2014-10-22 2015-12-29 Gradiant Corporation Selective scaling in desalination water treatment systems and associated methods
US10308526B2 (en) 2015-02-11 2019-06-04 Gradiant Corporation Methods and systems for producing treated brines for desalination
US10167218B2 (en) 2015-02-11 2019-01-01 Gradiant Corporation Production of ultra-high-density brines
US9745208B2 (en) 2015-04-06 2017-08-29 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Multi-stage bubble column humidifier apparatus
US10981082B2 (en) 2015-05-21 2021-04-20 Gradiant Corporation Humidification-dehumidification desalination systems and methods
US10463985B2 (en) 2015-05-21 2019-11-05 Gradiant Corporation Mobile humidification-dehumidification desalination systems and methods
US9266748B1 (en) 2015-05-21 2016-02-23 Gradiant Corporation Transiently-operated desalination systems with heat recovery and associated methods
US10143935B2 (en) 2015-05-21 2018-12-04 Gradiant Corporation Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region
WO2016187587A2 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 Gradiant Corporation Transiently-operated desalination systems and associated methods
US10143936B2 (en) 2015-05-21 2018-12-04 Gradiant Corporation Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region with heat recovery and/or intermediate injection
MX2017014906A (es) * 2015-05-21 2018-06-22 Gradiant Corp Sistemas y metodos de desalinizacion de humidificacion-deshumidifi cacion.
US10179296B2 (en) 2015-05-21 2019-01-15 Gradiant Corporation Transiently-operated desalination systems and associated methods
US9393502B1 (en) 2015-07-02 2016-07-19 King Saud University Desalination system
AU2016298326B2 (en) 2015-07-29 2022-08-04 Gradiant Corporation Osmotic desalination methods and associated systems
US10245555B2 (en) 2015-08-14 2019-04-02 Gradiant Corporation Production of multivalent ion-rich process streams using multi-stage osmotic separation
WO2017030932A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Gradiant Corporation Selective retention of multivalent ions
US10345058B1 (en) 2015-11-18 2019-07-09 Gradiant Corporation Scale removal in humidification-dehumidification systems
CN105547350A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种湿度发生冰面饱和器
US10689264B2 (en) 2016-02-22 2020-06-23 Gradiant Corporation Hybrid desalination systems and associated methods
US10294123B2 (en) 2016-05-20 2019-05-21 Gradiant Corporation Humidification-dehumidification systems and methods at low top brine temperatures
US10513445B2 (en) 2016-05-20 2019-12-24 Gradiant Corporation Control system and method for multiple parallel desalination systems
CN105944401A (zh) * 2016-06-25 2016-09-21 余林岚 一种厌氧胶加工的冷凝塔
WO2018149466A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-23 Hp Indigo B.V. Condensing vapored fluid
DE102017212412A1 (de) 2017-07-19 2019-01-24 Weiss Umwelttechnik Gmbh Befeuchter und Verfahren zur Konditionierung von Luft
KR102545027B1 (ko) * 2017-12-29 2023-06-20 조인트-스톡 컴퍼니 사이언티픽 리서치 앤드 디자인 인스티튜트 포 에너지 테크놀로지스 아톰프로엑트 (제이에스씨 아톰프로엑트) 원자력 발전소의 폐열 회수를 위한 응축식 회수 시스템
US11150017B2 (en) 2018-01-15 2021-10-19 Sanza T. Kazadi Solar chimney-based liquid desiccation system with a thermally-regenerating desiccator
US10456780B1 (en) 2018-05-09 2019-10-29 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Energy efficient humidification-dehumidification desalination system
AU2019325567A1 (en) 2018-08-22 2021-03-04 Gradiant Corporation Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
US11306009B2 (en) 2018-09-20 2022-04-19 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Membrane distillation device with bubble column dehumidifier
WO2020086672A1 (en) * 2018-10-23 2020-04-30 George Stantchev Separation system and method thereof
KR102240168B1 (ko) * 2019-05-07 2021-04-14 임회규 태양광 및 온수의 온열을 이용한 방향제 추출장치
AU2021383601A1 (en) 2020-11-17 2023-06-08 Gradiant Corporaton Osmotic methods and systems involving energy recovery
USD990480S1 (en) 2020-12-02 2023-06-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Television receiver
USD1006771S1 (en) 2020-12-02 2023-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Television receiver
CN113475284A (zh) * 2021-08-19 2021-10-08 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 一种咸水快速淡化冷凝冬季温室滴灌保温设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4762593A (en) * 1986-06-13 1988-08-09 Youngner Philip G Distilling apparatus
SU1428705A1 (ru) * 1986-03-24 1988-10-07 Одесское Специальное Конструкторское,Проектное И Технологическое Бюро Научно-Производственного Объединения "Агроприбор" Опреснитель
US5290403A (en) * 1987-03-17 1994-03-01 Saeaesk Aapo Liquid evaporating apparatus
RU2296107C1 (ru) * 2005-11-01 2007-03-27 Михаил Самуилович Гофман Установка для опреснения морской воды

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1070594B (ru) 1959-12-10
DE907647C (de) 1948-12-23 1958-02-13 Chloberag Chlor Betr Rheinfeld Kuehl-, Kondensations- oder Absorptionsvorrichtung fuer stark korrodierend oder aetzend wirkende Fluessigkeiten, Gase oder Daempfe
US3257291A (en) * 1962-02-05 1966-06-21 Gerber Scient Instr Company In Means for desalting sea water by solar heat and air convection
US3243358A (en) 1964-02-24 1966-03-29 James H Mccue Water purifying means
US3606999A (en) * 1967-08-04 1971-09-21 Harold L Lawless Method of and apparatus for carrying out a chemical or physical process
US3558436A (en) * 1968-07-30 1971-01-26 Auscoteng Pty Ltd Distilation apparatus for desalinisation of saline water to recover fresh water as condensate
US3583895A (en) * 1969-05-20 1971-06-08 Donald F Othmer Evaporation using vapor-reheat and multieffects
US3783108A (en) * 1971-01-18 1974-01-01 R Saari Method and apparatus for distilling freshwater from seawater
JPS5121622B2 (ru) 1972-06-21 1976-07-03
JPS4975935U (ru) * 1972-08-01 1974-07-02
US3860492A (en) * 1973-06-27 1975-01-14 Jr Alvin Lowi Liquid separation system
CH602492A5 (ru) * 1974-08-12 1978-07-31 Pierre Martini
US4276124A (en) * 1975-07-17 1981-06-30 Haakon Haakonsen Distillation system for sea water
DE2701938C2 (de) 1977-01-19 1980-06-26 Hans-Guenther 2000 Hamburg Krugmann Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung des Lösungsmittels aus der Abluft von Trockenreinigungsmaschinen
US4363703A (en) 1980-11-06 1982-12-14 Institute Of Gas Technology Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system
DE3225337C2 (de) * 1982-07-07 1986-10-16 Hermann Dr. 4400 Münster Stage Verfahren zum Entsalzen von Rohtallöl
US4595459A (en) * 1982-11-12 1986-06-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Desalinization apparatus
US5123481A (en) * 1986-07-09 1992-06-23 Walter F. Albers Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer
SE455226B (sv) * 1986-10-23 1988-06-27 Scandiaconsult Ab Forfarande och anordning for rokgaskondensering samt forvermning och befuktning av forbrenningsluft vid forbrenningsanleggningar
JPH0354703A (ja) 1989-07-21 1991-03-08 Nec Corp データ記録再生装置の自己診断方式
JPH0354703U (ru) * 1990-10-15 1991-05-27
US5522022A (en) 1993-11-24 1996-05-28 Xerox Corporation Analyzing an image showing a node-link structure
US5552022A (en) * 1995-01-31 1996-09-03 Wilson; Henry A. Desalination system utilizing transfer conduit extending above salt water siphon height
US5724828A (en) 1995-04-21 1998-03-10 Baltimore Aircoil Company, Inc. Combination direct and indirect closed circuit evaporative heat exchanger with blow-through fan
AUPO775697A0 (en) * 1997-07-07 1997-07-31 Inland Oil Refiners (Qld) Pty Ltd Method and apparatus for fractional distillation
EP1177026A2 (en) 1999-04-23 2002-02-06 Norman L. Arrison Horizontal distillation apparatus and method
FR2809968A1 (fr) * 2000-06-13 2001-12-14 Third Millenium Water Cy Echangeurs thermiques perfectionnes procedes et appareils de distillation en faisant usage notamment pour produire de l'eau douce
US20010054354A1 (en) 2000-06-21 2001-12-27 Baudat Ned P. Direct turbine air chiller/scrubber system
WO2002087722A1 (de) * 2001-05-02 2002-11-07 Peter Vinz Ausdampfverfahren zur herstellung von reinem trinkwasser und hochprozentiger sole aus salzhaltigen rohwässern
US6919000B2 (en) * 2002-12-17 2005-07-19 University Of Florida Diffusion driven desalination apparatus and process
US20040231970A1 (en) * 2003-05-21 2004-11-25 Lang Chou Fluid distillation apparatus having improved efficiency
US7163571B2 (en) 2004-06-24 2007-01-16 Ying Gang Ruan Exhaust gas cooler and particulate scrubbing system
IL163015A (en) * 2004-07-14 2009-07-20 Gad Assaf Systems and methods for dehumidification
JP4583234B2 (ja) * 2005-05-09 2010-11-17 日本曹達株式会社 排気ガス処理装置及びそれを用いた処理方法
US20110266132A1 (en) * 2008-12-29 2011-11-03 Motohide Takezaki Air flow-circulation seawater desalination apparatus
CN101538070B (zh) * 2009-04-22 2011-09-07 长安大学 一种太阳能海水淡化装置
TWM370169U (en) * 2009-06-10 2009-12-01 Wistron Corp Push button component with illumination structure and electronic device
US8292272B2 (en) * 2009-09-04 2012-10-23 Massachusetts Institute Of Technology Water separation under reduced pressure
US8252092B2 (en) * 2009-10-05 2012-08-28 Massachusetts Institute Of Technology Water separation under varied pressure
US20100314238A1 (en) 2010-04-30 2010-12-16 Sunlight Photonics Inc. Hybrid solar desalination system
US9072984B2 (en) 2011-09-23 2015-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Bubble-column vapor mixture condenser
US8496234B1 (en) * 2012-07-16 2013-07-30 Massachusetts Institute Of Technology Thermodynamic balancing of combined heat and mass exchange devices
US9120033B2 (en) * 2013-06-12 2015-09-01 Massachusetts Institute Of Technology Multi-stage bubble column humidifier
CN108195016B (zh) * 2013-09-12 2022-08-05 格雷迪安特公司 加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器
US9643102B2 (en) * 2014-06-05 2017-05-09 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Humidification-dehumidifaction desalination system
US9745208B2 (en) * 2015-04-06 2017-08-29 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Multi-stage bubble column humidifier apparatus
US10143935B2 (en) * 2015-05-21 2018-12-04 Gradiant Corporation Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region
US10143936B2 (en) * 2015-05-21 2018-12-04 Gradiant Corporation Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region with heat recovery and/or intermediate injection
US10463985B2 (en) * 2015-05-21 2019-11-05 Gradiant Corporation Mobile humidification-dehumidification desalination systems and methods
US10294123B2 (en) * 2016-05-20 2019-05-21 Gradiant Corporation Humidification-dehumidification systems and methods at low top brine temperatures
US10513445B2 (en) * 2016-05-20 2019-12-24 Gradiant Corporation Control system and method for multiple parallel desalination systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1428705A1 (ru) * 1986-03-24 1988-10-07 Одесское Специальное Конструкторское,Проектное И Технологическое Бюро Научно-Производственного Объединения "Агроприбор" Опреснитель
US4762593A (en) * 1986-06-13 1988-08-09 Youngner Philip G Distilling apparatus
US5290403A (en) * 1987-03-17 1994-03-01 Saeaesk Aapo Liquid evaporating apparatus
RU2296107C1 (ru) * 2005-11-01 2007-03-27 Михаил Самуилович Гофман Установка для опреснения морской воды

Also Published As

Publication number Publication date
US9072984B2 (en) 2015-07-07
US9320984B2 (en) 2016-04-26
MX361787B (es) 2018-12-17
ES2717225T3 (es) 2019-06-19
AU2012312643A1 (en) 2014-03-13
EP2758142B1 (en) 2019-01-09
CA2848412C (en) 2018-02-13
US11007455B2 (en) 2021-05-18
MX2014003406A (es) 2015-03-03
JP2015231622A (ja) 2015-12-24
US8778065B2 (en) 2014-07-15
US9403104B2 (en) 2016-08-02
US20160271518A1 (en) 2016-09-22
KR101498438B1 (ko) 2015-03-03
EP2758142A1 (en) 2014-07-30
SG11201400447QA (en) 2014-05-29
US8523985B2 (en) 2013-09-03
CA2848412A1 (en) 2013-03-28
EP2758142B9 (en) 2019-11-20
US20240042345A1 (en) 2024-02-08
ES2717225T9 (es) 2020-02-03
US20190282922A1 (en) 2019-09-19
CN103842044B (zh) 2015-12-02
US20150260418A1 (en) 2015-09-17
WO2013043568A1 (en) 2013-03-28
US20130341810A1 (en) 2013-12-26
CO6990688A2 (es) 2014-07-10
ZA201402885B (en) 2015-09-30
BR112014006556A2 (pt) 2017-03-28
US20130074694A1 (en) 2013-03-28
IN2014DN03089A (ru) 2015-05-15
JP5818393B2 (ja) 2015-11-18
US20150290557A1 (en) 2015-10-15
CN103842044A (zh) 2014-06-04
AU2012312643B2 (en) 2014-06-12
US20210228998A1 (en) 2021-07-29
KR20140062168A (ko) 2014-05-22
JP2014531312A (ja) 2014-11-27
US20130075940A1 (en) 2013-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2543873C1 (ru) Увлажнительно-осушительная система, содержащая паровой конденсатор смешивания с пузырьковой колонной
US20230415068A1 (en) Systems including a condensing apparatus such as a bubble column condenser
JP6224235B2 (ja) 多段気泡搭加湿器
Karhe et al. A review of solar-driven desalination system using Humidification-Dehumidification process