RU2550191C1 - Water purification apparatus - Google Patents

Water purification apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2550191C1
RU2550191C1 RU2013146316/05A RU2013146316A RU2550191C1 RU 2550191 C1 RU2550191 C1 RU 2550191C1 RU 2013146316/05 A RU2013146316/05 A RU 2013146316/05A RU 2013146316 A RU2013146316 A RU 2013146316A RU 2550191 C1 RU2550191 C1 RU 2550191C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
heat
tank
cooling
ice
Prior art date
Application number
RU2013146316/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013146316A (en
Inventor
Сергей Валерьевич Зоткин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8"
Priority to RU2013146316/05A priority Critical patent/RU2550191C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2550191C1 publication Critical patent/RU2550191C1/en
Publication of RU2013146316A publication Critical patent/RU2013146316A/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to water purification by crystallisation and can be used in everyday life, food industry and medicine. The water purification apparatus includes a temperature-controlled heat-exchange vessel 1, means of feeding source water for purification and means 2 of draining ice water and liquid concentrate of contaminants, means 3 of cooling and freezing water and means 5 of melting ice with cooling 4 and heating elements 6, a control unit 7 connected to the means of feeding source water for purification and draining ice water and liquid concentrate of contaminants 2 from the heat-exchange vessel 1 and means of cooling and freezing water 3 and melting ice 5. The heat-exchange vessel 1 has a flat slit-type internal cavity or an annular slit-type cavity 15, and one of the walls of the heat-exchange vessel 1, which is free from the cooling 4 and heating elements 6, is made of transparent material and has one or more internal air cavities 17.
EFFECT: invention improves the quality of water purification and enables to monitor the purification process.
3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки воды методом кристаллизации, улучшающим ее биологические свойства путем удаления растворимых в ней органических и неорганических веществ и газов, и может быть использовано в быту, пищевой промышленности и медицине.The invention relates to devices for water purification by crystallization, improving its biological properties by removing soluble in it organic and inorganic substances and gases, and can be used in everyday life, food industry and medicine.

Очистка воды методом кристаллизации состоит в ее замораживании при температуре несколько ниже нуля градусов Цельсия (например, от -2 до -6°C) с образованием кристаллов льда, из которых на границе фронта кристаллизации большая часть примесей вытесняется в виде жидкого концентрата органических и неорганических примесей, который не замерзает при указанных температурах вследствие повышенного содержания солей. Жидкий концентрат примесей удаляют, а чистый слиток кристаллов льда плавят при положительной температуре с получением очищенной талой воды.Water purification by crystallization consists in freezing it at a temperature slightly below zero degrees Celsius (for example, from -2 to -6 ° C) with the formation of ice crystals, from which, at the crystallization front, most of the impurities are displaced as a liquid concentrate of organic and inorganic impurities which does not freeze at the indicated temperatures due to the high salt content. The liquid concentrate of impurities is removed, and a clean ingot of ice crystals is melted at a positive temperature to obtain purified melt water.

Известен водоочиститель для получения талой питьевой воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом (патент РФ №2312817, МПК C02F 1/22, опубл. 20.12.2007). Водоочиститель имеет раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, и дополнительно снабжен приводным устройством перемещения стержня замороженной воды, смонтированным за морозильной камерой и разобщающим устройством, размещенным по центру стержня замороженной воды и выполненным в виде трубы. Разобщающее устройство имеет на входе кольцевую режущую часть, а на выходе - расширяющийся профиль, образующий выходной патрубок для удаления примесей в виде рассола.Однако данное устройство обеспечивает недостаточное качество очистки воды, сложно в конструктивном выполнении. Кроме того, потребитель талой воды не может наблюдать за процессом очистки воды, что снижает интерес и доверие потребителя к конечному продукту.A water purifier is known for producing thawed drinking water, which includes a zone of water freezing with an annular freezer located in series in a longitudinal vessel, an area for displacing impurities from the ice front and a concentration of impurities in the form of a brine, and a zone for transferring water from solid to liquid with an annular heating element ( RF patent No. 2312817, IPC C02F 1/22, publ. 12/20/2007). The water purifier has separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel, and is additionally equipped with a drive unit for moving the frozen water rod mounted behind the freezer and an uncoupling device located in the center of the frozen water rod and made in the form of a pipe . The uncoupling device has an annular cutting part at the inlet, and an expanding profile at the outlet, forming an outlet pipe for removing impurities in the form of a brine. However, this device provides insufficient quality of water purification, it is difficult to constructively. In addition, the consumer of melt water cannot observe the water treatment process, which reduces the interest and trust of the consumer in the final product.

Известен водоочиститель для получения талой питьевой воды в промышленных масштабах из морской воды, который включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда (Патент Франции №2858607, МПК C02F 1/22, опубл. 11.02.2005).A water purifier is known for producing melt drinking water on an industrial scale from sea water, which includes a water freezing zone with an annular freezer, a zone for displacing impurities from the ice front and a concentration of impurities in the form of brine and a zone of transition of solid state water to sequentially located in one longitudinal vessel. liquid with an annular heating element, separate nozzles for removing impurities in the form of brine and melt drinking water, located in the lower part of the vessel (French Patent No. 2858607, IPC C02F 1/22, publ. 02/11/2005).

Известна установка для очистки воды (Патент РФ №2274607, МПК C02F 1/22, опубл. 20.04.2006 г.), содержащая емкость для неочищенной воды, установленный в емкости теплообменник для отвода тепла и намораживания льда, средства для нагрева и оттаивания льда, морозильный агрегат с системой его охлаждения, трубопровод с вентилем для слива воды с примесями, трубопровод с вентилем для слива талой воды, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен по форме многоступенчатого змеевика, расположенного в верхней части емкости по высоте примерно 1/3÷2/3 высоты емкости на расстоянии 2÷5 см относительно верхнего основания емкости и симметрично относительно ее боковой поверхности с зазором, обеспечивающим возможность объемного намораживания льда в воде вокруг змеевика до размера, не перекрывающего при кристаллизации льдом этот зазор, емкость снабжена термоизоляционной крышкой и уплотнением, трубопровод для слива воды с примесями установлен в самом сечении конического дна емкости, трубопровод для слива талой воды установлен внизу выше конического дна емкости на 0,5÷2 см. Установка снабжена фильтром тонкой очистки с водоотводящей трубкой с вентилем и насосом для циркуляции и перекачки талой воды под давлением через фильтр тонкой очистки и блоком управления в ручном или автоматическом режиме.A known installation for water purification (RF Patent No. 2274607, IPC C02F 1/22, published on 04/20/2006), containing a container for untreated water, a heat exchanger installed in the tank to remove heat and freeze ice, means for heating and thawing ice, a freezing unit with its cooling system, a pipeline with a valve for draining water with impurities, a pipeline with a valve for draining melt water, characterized in that the heat exchanger is made in the form of a multi-stage coil located in the upper part of the tank at a height of approximately 1/3 ÷ 2/3 tank heights n a distance of 2 ÷ 5 cm relative to the upper base of the container and symmetrically relative to its side surface with a gap providing the possibility of volumetric freezing of ice in water around the coil to a size that does not overlap this gap during ice crystallization, the tank is equipped with a heat-insulating cover and seal, a pipeline for draining water with impurities installed in the cross section of the conical bottom of the tank, the pipeline for draining the melt water is installed below the conical bottom of the tank by 0.5 ÷ 2 cm. The installation is equipped with a filter thinly Purification of the drainage tube with a valve and a pump for circulating the water and pumping the melt under pressure through a fine filter and a control unit manual or automatic mode.

Наиболее близким аналогом (прототипом) устройства является аппарат для очистки воды (патент РФ №2393996, МПК C02F 1/22, опубл. 10.07.2010 г.), включающий корпус, в котором размещены термостатированная рабочая емкость с крышкой и наклонным днищем с отверстием для слива воды, средство для замораживания воды и таяния льда с блоком управления, потребительская емкость для приема талой очищенной воды и емкость для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия, трубопроводы со средством для управления сливом воды в последних, подсоединенные к сливному отверстию наклонного днища рабочей емкости для замораживания воды и таяния льда, сливные патрубки которых установлены соответственно над потребительской емкостью для приема очищенной талой воды и емкостью для приема воды с примесями и повышенным содержанием дейтерия. Средства для замораживания воды и таяния льда выполнены в виде термоэлектрического модуля, содержащего несколько термоэлектрических элементов, расположенных снаружи на боковой стенке рабочей емкости для замораживания воды и таяния льда, средство для управления сливом воды в трубопроводах содержит установленные попарно в последних четыре нормально закрытых клапана, а указанные трубопроводы для слива воды дополнительно соединены между собой трубопроводом с фильтром тонкой очистки воды, участки соединения которого с трубопроводами для слива воды расположены между клапанами средства для управления сливом воды в указанных трубопроводах. Рабочая емкость выполнена прямоугольной формы, соотношение ее высоты к длине и ширине составляет соответственно не менее 1,0 и не более 1,2.The closest analogue (prototype) of the device is a water purifier (RF patent No. 2393996, IPC C02F 1/22, publ. 07/10/2010), including a housing in which a thermostatic working container with a lid and an inclined bottom with a hole for water discharge, a means for freezing water and melting ice with a control unit, a consumer container for receiving melt purified water and a container for receiving water with impurities and a high content of deuterium, pipelines with a means for controlling water discharge in the latter, connected to the drain the open hole of the inclined bottom of the working tank for freezing water and melting ice, the drain pipes of which are installed respectively above the consumer tank for receiving purified melt water and a tank for receiving water with impurities and a high deuterium content. Means for freezing water and melting ice are made in the form of a thermoelectric module containing several thermoelectric elements located outside on the side wall of the working tank for freezing water and melting ice, the means for controlling the discharge of water in pipelines contains four normally closed valves installed in pairs in the last, and these pipelines for draining water are additionally interconnected by a pipeline with a fine filter of water, the connection sections of which with pipelines for I water drain valves are located between the means for controlling the discharge of water in these pipes. The working capacity is rectangular in shape, the ratio of its height to length and width is respectively not less than 1.0 and not more than 1.2.

Однако в вышеприведенных аппаратах-аналогах и прототипе качество очищенной воды является недостаточной, а цикл очистки длителен около 7-8 и более часов (чем больше объем очищаемой воды, тем продолжительнее цикл очистки воды). Кроме того, потребитель талой воды не может наблюдать за процессом очистки воды, что снижает интерес и доверие потребителя как к конечному продукту, так и к его качеству.However, in the above-mentioned analogue and prototype apparatuses, the quality of the purified water is insufficient, and the cleaning cycle lasts about 7-8 or more hours (the larger the volume of purified water, the longer the water treatment cycle). In addition, the consumer of melt water cannot observe the process of water treatment, which reduces the interest and trust of the consumer in both the final product and its quality.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества очистки талой воды и обеспечение возможности наблюдения за процессом ее приготовления.The technical result of the claimed invention is to improve the quality of treatment of melt water and providing the possibility of monitoring the process of its preparation.

Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для очистки воды, включающем термостатированную теплообменную емкость для очистки воды, выполненную из термопроводного материала, средства подачи исходной воды на очистку и слива талой воды и жидкого концентрата загрязнений из теплообменной емкости, средства для охлаждения и замораживания воды и плавления льда с охлаждающими и нагревательными элементами, контактирующими поверхностью с термопроводной стенкой теплообменной емкости с наружной стороны, блок управления, связанный со средствами подачи исходной воды на очистку и слива талой воды и жидкого концентрата загрязнений из теплообменной емкости и средствами охлаждения и замораживания воды и плавления льда, согласно изобретению теплообменная емкость выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой внутренней полостью, образованной между двумя противоположно расположенными стенками указанной емкости, или теплообменная емкость выполнена кольцевой в виде двух коаксиально расположенных полых цилиндров разного диаметра, зазор между которыми с нижнего торца герметично закрыт кольцевой перегородкой с образованием внутри емкости кольцевой щелевой полости, причем одна из стенок теплообменной емкости, свободная от охлаждающих и нагревательных элементов, выполнена из прозрачного материала и имеет одну или несколько внутренних воздушных полостей для визуального наблюдения за процессом кристаллизации воды и/или установки видеокамеры и лампы освещения.The specified technical result is achieved by the fact that in the apparatus for water purification, including a thermostatically controlled heat exchange tank for water purification, made of thermally conductive material, means for supplying raw water for cleaning and draining melt water and a liquid contaminant from the heat exchange tank, means for cooling and freezing water and melting ice with cooling and heating elements in contact with the surface of the heat-conducting wall of the heat-exchange capacity from the outside, control unit, associated with the means of supplying the source water for cleaning and draining melt water and the liquid concentrate of contaminants from the heat transfer tank and means for cooling and freezing water and melting ice, according to the invention, the heat transfer tank is made in the form of a rectangular parallelepiped with a flat slotted internal cavity formed between two oppositely located walls the specified capacity, or heat transfer capacity is made annular in the form of two coaxially arranged hollow cylinders of different diameters, the gap between with which from the bottom end it is hermetically closed by an annular partition with the formation of an annular slit cavity inside the vessel, one of the walls of the heat-exchange vessel free of cooling and heating elements is made of transparent material and has one or more internal air cavities for visual observation of the process of water crystallization and / or installation of a video camera and a lighting lamp.

Охлаждение, кристаллизацию воды и таяние льда нагревом осуществляют с одной из наружных боковых поверхностей емкости, имеющих большую площадь поверхности.Cooling, crystallization of water and melting of ice by heating is carried out from one of the outer side surfaces of the container having a large surface area.

Охлаждающие и нагревательные элементы могут быть выполнены в виде термоэлектрической батареи или в виде испарительной трубки холодильного агрегата (охладительные элементы) и трубчатого электронагревателя (нагревательные элементы).Cooling and heating elements can be made in the form of a thermoelectric battery or in the form of an evaporating tube of a refrigeration unit (cooling elements) and a tubular electric heater (heating elements).

В аппарате с плоской емкостью для очистки воды элементы термоэлектрической батареи расположены на одной из наружных боковых стенок указанной емкости.In a device with a flat tank for water purification, thermoelectric battery cells are located on one of the outer side walls of the tank.

В аппарате с кольцевой емкостью для очистки воды испарительная трубка холодильного агрегата и трубчатый электронагреватель расположены на наружной цилиндрической стенке одного из цилиндров указанной кольцевой емкости для очистки воды.In the apparatus with an annular tank for water purification, the evaporator tube of the refrigeration unit and a tubular electric heater are located on the outer cylindrical wall of one of the cylinders of the indicated annular tank for water purification.

Сокращение времени очистки воды обеспечивается за счет того, что в щелевой полости емкости вода кристаллизуется в виде слоя льда небольшой толщины на одной из боковых стенок емкости в течение непродолжительного времени за счет интенсивного теплообмена между охлаждаемой поверхностью стенки емкости через тонкий слой льда с водой, а существенный объем этого чистого льда образуется за счет развитой (большой) площади боковой поверхности емкости, имеющей внутренний объем в виде плоской или кольцевой щели. Известно, что при одном и том же объеме наименьшую площадь поверхности будет иметь емкость в виде шара. Площадь поверхности кубической емкости того же объема увеличивается приблизительно в 1,24 раза. Площадь поверхности емкости того же объема с плоским или кольцевым щелевым внутренним объемом может быть увеличена от 2 до 10 раз. Во столько же раз может быть увеличен тепловой поток охлаждаемой воде, вследствие чего сокращается время замораживания и очистки воды. Удельный тепловой поток равенReducing the time of water purification is provided due to the fact that in the slotted cavity of the tank, water crystallizes in the form of an ice layer of small thickness on one of the side walls of the tank for a short time due to intensive heat exchange between the cooled surface of the tank wall through a thin layer of ice with water, and a significant the volume of this pure ice is formed due to the developed (large) area of the side surface of the container having an internal volume in the form of a flat or annular gap. It is known that for the same volume the smallest surface area will have a capacity in the form of a ball. The surface area of a cubic capacity of the same volume increases approximately 1.24 times. The surface area of the container of the same volume with a flat or annular slotted internal volume can be increased from 2 to 10 times. The heat flux of the cooled water can be increased by the same amount of times, as a result of which the time for freezing and purifying water is reduced. The specific heat flux is

q=kΔT/L, Вт/м2,q = kΔT / L, W / m 2 ,

где q - удельный тепловой поток; k - коэффициент теплопроводности льда, Вт/(м·К); ΔT - перепад температур при прохождении через слой льда, К; L - толщина слоя льда, м.where q is the specific heat flux; k is the coefficient of thermal conductivity of ice, W / (m · K); ΔT - temperature difference when passing through an ice layer, K; L is the thickness of the ice layer, m

Из вышеприведенной формулы видно, что чем меньше толщина (L) слоя льда, тем больший удельный тепловой поток передается охлаждаемой воде и тем быстрее вода кристаллизуется, вследствие чего сокращается время очистки воды.From the above formula it can be seen that the smaller the thickness (L) of the ice layer, the greater the specific heat flux is transferred to the cooled water and the faster the water crystallizes, resulting in reduced water treatment time.

Повышение качества очистки воды достигается за счет пристеночной кристаллизации очищаемой воды. Наиболее чистый лед кристаллизуется тонким слоем на охлажденной стенке емкости с водой. С увеличением толщины слоя льда процесс льдообразования замедляется, а чистота его и физико-химические характеристики снижаются (уменьшается pH и увеличивается окислительно-восстановительный потенциал - ОВП).Improving the quality of water treatment is achieved due to wall crystallization of the purified water. The purest ice crystallizes in a thin layer on the chilled wall of the water tank. With an increase in the thickness of the ice layer, the ice formation process slows down, and its purity and physicochemical characteristics decrease (the pH decreases and the redox potential - ORP increases).

Прозрачная стенка емкости с подсветкой обеспечивает возможность наблюдения за процессом кристаллизации воды. Через прозрачные воздушные полости в прозрачной стенке, которые не запотевают в процессе работы устройства, можно наблюдать за процессом очистки воды. За указанным процессом можно наблюдать дистанционно на мониторе с использованием видеокамеры. Указанные возможности (в режиме он-лайн) заявляемого устройства позволяют повысить доверие к качеству получаемой талой воды.The transparent wall of the tank with backlighting provides the ability to monitor the process of crystallization of water. Through the transparent air cavities in the transparent wall, which do not fog up during the operation of the device, it is possible to observe the process of water purification. The indicated process can be observed remotely on the monitor using a video camera. The indicated capabilities (on-line) of the claimed device can increase confidence in the quality of the melt water received.

На фиг. 1 представлена схема аппарата с двумя плоскими теплообменными емкостями. На фиг. 2 приведена схема плоской теплообменной емкости в горизонтальном разрезе. На фиг. 3 представлена схема аппарата с кольцевой теплообменной емкостью.In FIG. 1 shows a diagram of an apparatus with two flat heat-exchange tanks. In FIG. 2 shows a diagram of a flat heat-exchange capacity in horizontal section. In FIG. 3 shows a diagram of an apparatus with an annular heat exchange capacity.

Аппарат для очистки воды методом кристаллизации (фиг. 1) включает термостатированную теплообменную емкость 1 для очистки воды, выполненную из термопроводного материала, средство подачи исходной воды на очистку (на чертежах не показано), средство 2 слива талой воды и жидкого концентрата загрязнений из теплообменной емкости 1, средство 3 для охлаждения и замораживания воды с охлаждающими элементами 4 и средство 5 плавления льда с нагревательными элементами 6. Элементы 4 и 6 контактируют поверхностью с термопроводной стенкой теплообменной емкости 1 с наружной стороны. Электронный блок 7 управления связан со средством подачи в емкость 1 исходной воды на очистку, средством 2 слива талой воды и жидкого концентрата загрязнений из теплообменной емкости 1 и средствами 3 и 5 охлаждения и замораживания воды и плавления льда.The apparatus for water purification by crystallization method (Fig. 1) includes a thermostatically controlled heat-exchange tank 1 for water purification made of a heat-conducting material, means for supplying raw water for purification (not shown in the drawings), means 2 for draining melt water and a liquid contaminant from the heat-exchange tank 1, means 3 for cooling and freezing water with cooling elements 4 and means 5 for melting ice with heating elements 6. Elements 4 and 6 are in contact with the surface of the heat-conducting wall of a heat-exchange tank memory 1 from outside. The electronic control unit 7 is connected with the means for supplying the source water to the tank 1 for purification, the means 2 for draining the melt water and the liquid concentrate from the heat exchange tank 1 and the means 3 and 5 for cooling and freezing the water and melting the ice.

В первом варианте теплообменная емкость 1 (фиг. 1 и 2) выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда 8 с плоской щелевой внутренней полостью 9, образованной между двумя противоположно расположенными плоскими стенками 10 и 11 указанной емкости 1. Аппарат, изображенный на фиг. 1, содержит две такие емкости 1. Элементы 4 и 6 расположены снаружи на плоской стенке 11 емкости 1. Охлаждающий элемент 4 представляет собой испарительную трубку холодильного агрегата, а нагревательный элемент 6 - трубчатый электронагреватель.In the first embodiment, the heat exchange tank 1 (Figs. 1 and 2) is made in the form of a rectangular parallelepiped 8 with a flat slotted internal cavity 9 formed between two oppositely located flat walls 10 and 11 of the indicated tank 1. The apparatus shown in FIG. 1, contains two such containers 1. Elements 4 and 6 are located externally on the flat wall 11 of container 1. The cooling element 4 is an evaporation tube of a refrigeration unit, and the heating element 6 is a tubular electric heater.

Во втором варианте теплообменная емкость 1 (фиг. 3) выполнена кольцевой в виде двух коаксиально расположенных полых цилиндров 12 и 13 разного диаметра, зазор между которыми с нижнего торца герметично закрыт кольцевой перегородкой 14 (дном) с образованием внутри емкости 1 кольцевой щелевой полости 15.In the second embodiment, the heat transfer tank 1 (Fig. 3) is made annular in the form of two coaxially arranged hollow cylinders 12 and 13 of different diameters, the gap between which is sealed from the lower end by an annular partition 14 (bottom) with the formation of an annular gap cavity 15 inside the tank 1.

Элемент 4 средства 3 для охлаждения и замораживания воды и нагревательный элемент 6 средства 5 для плавления льда расположены на боковой поверхности внутри внутреннего цилиндра 13 и плотно контактируют с ней. Внутренний цилиндр 13 выполнен из термопроводного материала.The element 4 of the means 3 for cooling and freezing water and the heating element 6 of the means 5 for melting ice are located on the side surface inside the inner cylinder 13 and are in close contact with it. The inner cylinder 13 is made of thermally conductive material.

В первом варианте (фиг. 2) выполнения стенка 10 теплообменной емкости 1, свободная от охлаждающих и нагревательных элементов 4 и 6, выполнена из прозрачного материала, например поликарбоната или полиэтилентерефталата, и имеет одну или несколько внутренних воздушных полостей 16 для визуального наблюдения за процессом кристаллизации воды.In the first embodiment (Fig. 2), the wall 10 of the heat exchange tank 1, free of cooling and heating elements 4 and 6, is made of a transparent material, for example polycarbonate or polyethylene terephthalate, and has one or more internal air cavities 16 for visual observation of the crystallization process water.

Во втором варианте (фиг. 3) выполнения стенка цилиндра 12 теплообменной емкости 1, свободная от охлаждающих и нагревательных элементов 4 и 6, также выполнена из прозрачного материала, например поликарбоната или полиэтилентерефталата, и имеет одну или несколько внутренних воздушных полостей 17 для визуального наблюдения за процессом кристаллизации воды.In the second embodiment (Fig. 3), the wall of the cylinder 12 of the heat transfer vessel 1, free of cooling and heating elements 4 and 6, is also made of a transparent material, for example polycarbonate or polyethylene terephthalate, and has one or more internal air cavities 17 for visual observation water crystallization process.

В указанных полостях 16 и/или 17 стенок емкости 1 могут быть установлены видеокамеры 18 и лампы 19 освещения.In these cavities 16 and / or 17 of the walls of the tank 1, video cameras 18 and lighting lamps 19 can be installed.

Электронный блок 7 управления замораживанием воды, плавлением льда и сливом воды соединен с электромагнитными клапанами 20 и 21 средства 2 для слива очищенной талой воды и жидкого концентрата примесей соответственно и переключателями 22 и 23 средств 3 и 5 соответственно для замораживания воды и плавления льда.An electronic unit 7 for controlling freezing water, melting ice and draining water is connected to the electromagnetic valves 20 and 21 of means 2 for draining purified melt water and liquid concentrate of impurities, respectively, and switches 22 and 23 of means 3 and 5, respectively, for freezing water and melting ice.

Охлаждающий элемент 4 (испарительная трубка с фреоном) средства 3 для охлаждения и замораживания воды соединена с компрессором 24 и конденсатором 25. Кроме того, электронный блок управления 7 снабжен датчиком 26 температуры, установленным снаружи днища емкости 1.The cooling element 4 (evaporator tube with Freon) means 3 for cooling and freezing water is connected to the compressor 24 and the condenser 25. In addition, the electronic control unit 7 is equipped with a temperature sensor 26 mounted outside the bottom of the tank 1.

Видеокамера 18 соединена с монитором 27 через электронный блок управления 7. В емкости 1 в процессе очистки воды формируется слой 28 чистого льда и слой 29 жидкого концентрата примесей.The video camera 18 is connected to the monitor 27 through an electronic control unit 7. In the tank 1, a pure ice layer 28 and a layer 29 of liquid impurity concentrate are formed in the process of water purification.

Аппарат для очистки воды работает следующим образом.Apparatus for water purification works as follows.

Включают электронный блок 7 управления, который автоматически открывает электроклапаны средства для подачи предварительно отфильтрованной исходной воды из водопровода (на чертежах не показано) в одну (фиг. 3) или две (фиг. 1) теплообменные емкости 1, через которые указанные емкости 1 наполняют на 2/3 объема. Далее блок 7 управления включает компрессор 24. Происходит постепенное охлаждение воды в каждой емкости 1 через термопроводную стенку внутреннего цилиндра 13 (фиг. 3) или плоскую стенку 11 (фиг. 1) с последующей заморозкой ее пристеночной части в виде слоя 28 льда. С помощью датчика температуры 26 блок 7 рассчитывает время цикла кристаллизации воды в автоматическом режиме программными средствами с момента ее фазового перехода, определяемого по спонтанному повышению температуры воды в емкости не менее чем на 0,5°C. Чем меньше толщина слоя льда, тем больший удельный тепловой поток передается охлаждаемой воде и тем быстрее вода кристаллизуется, вследствие чего сокращается время очистки воды. Процесс заморозки с образованием чистого пристеночного льда длится около 1,5-2 часов и контролируется датчиком 26 температуры, данные с которого поступают на электронный блок 7 управления. После окончания формирования слоя 28 чистого пристеночного льда блок 7 управления включает электромагнитный клапан 21 и незамерзший слой 29 жидкого концентрата с примесями, т.е. вода с высоким содержанием солей (рассола) сливается в канализацию. Далее блок 7 управления включает средство 5 для плавления льда, нагревательный элемент 6 которого нагревается до температуры не выше +10-15°C, что соответствует природным условиям. При этом происходит плавление чистого льда. Полное таяние льда осуществляется за 0,5 часа. Полный цикл получения талой воды равен 2-2,5 часам. На основе экспериментальных данных заявителя установлено, что наиболее чистый лед кристаллизуется на охлажденной стенке емкости с водой толщиной не более 1,5-2,5 см.An electronic control unit 7 is turned on, which automatically opens the electrovalves of the means for supplying pre-filtered source water from the water supply (not shown in the drawings) to one (Fig. 3) or two (Fig. 1) heat-exchange containers 1 through which these containers 1 are filled into 2/3 of the volume. Further, the control unit 7 includes a compressor 24. A gradual cooling of the water takes place in each tank 1 through the heat-conducting wall of the inner cylinder 13 (Fig. 3) or a flat wall 11 (Fig. 1), followed by freezing of its wall part in the form of an ice layer 28. Using a temperature sensor 26, block 7 calculates the cycle time of water crystallization in automatic mode by software from the moment of its phase transition, determined by the spontaneous increase in the temperature of the water in the tank by at least 0.5 ° C. The smaller the thickness of the ice layer, the greater the specific heat flux is transferred to the cooled water and the faster the water crystallizes, resulting in reduced water treatment time. The freezing process with the formation of pure wall ice lasts about 1.5-2 hours and is controlled by the temperature sensor 26, the data from which are sent to the electronic control unit 7. After the formation of the layer of pure wall ice 28, the control unit 7 includes a solenoid valve 21 and an unfrozen layer of impurity liquid concentrate 29, i.e. water with a high content of salts (brine) is discharged into the sewer. Further, the control unit 7 includes a means 5 for melting ice, the heating element 6 of which is heated to a temperature not exceeding + 10-15 ° C, which corresponds to natural conditions. In this case, pure ice melts. Full melting of ice is carried out in 0.5 hours. The full cycle of obtaining melt water is 2-2.5 hours. Based on the experimental data of the applicant, it was found that the purest ice crystallizes on the chilled wall of the tank with water with a thickness of not more than 1.5-2.5 cm.

Прозрачная стенка 10 емкости 1 с лампой 19 и видеокамерой 18 в полостях 16 (фиг. 1) или полостях 17 (фиг. 3) обеспечивает возможность визуального или через монитор 27 наблюдения и записи процесса кристаллизации воды, что повышает доверие потребителя к качеству конечного продукта талой воде.The transparent wall 10 of the tank 1 with a lamp 19 and a video camera 18 in the cavities 16 (Fig. 1) or cavities 17 (Fig. 3) provides the possibility of visual or through the monitor 27 monitoring and recording the process of crystallization of water, which increases consumer confidence in the quality of the final product melt water.

Содержание чистой талой воды составляет не менее 60 об. % от ее исходного объема со снижением общего содержания неорганических примесей не менее чем в 2 раза.The content of pure melt water is at least 60 vol. % of its initial volume with a decrease in the total content of inorganic impurities by at least 2 times.

Таким образом, по сравнению с аналогами, заявляемый аппарат для очистки воды обеспечивают сокращение времени очистки воды в несколько раз за счет того, что в узкой щелевой полости 9 емкости 1 вода кристаллизуется в виде небольшого слоя 28 льда на стенках указанной емкости, а существенный объем этого чистого льда образуется за счет увеличения площади боковой поверхности щелевой емкости 1, контактирующей с охладительными и нагревательными элементами. Повышение качества очистки воды от примесей достигается за счет пристеночной кристаллизации очищаемой воды.Thus, in comparison with analogues, the inventive apparatus for water purification provide a reduction in the time of water purification by several times due to the fact that in a narrow slotted cavity 9 of the container 1, water crystallizes in the form of a small layer of ice 28 on the walls of the specified container, and a significant amount of this pure ice is formed by increasing the area of the lateral surface of the slotted tank 1 in contact with cooling and heating elements. Improving the quality of water purification from impurities is achieved through near-wall crystallization of purified water.

Claims (1)

Аппарат для очистки воды, включающий термостатированную теплообменную емкость для очистки воды, выполненную из термопроводного материала, средства подачи исходной воды на очистку и слива талой воды и жидкого концентрата загрязнений из теплообменной емкости, средства для охлаждения и замораживания воды и плавления льда с охлаждающими и нагревательными элементами, контактирующими поверхностью с термопроводной стенкой теплообменной емкости с наружной стороны, блок управления, связанный со средствами подачи исходной воды на очистку и слива талой воды и жидкого концентрата загрязнений из теплообменной емкости и средствами для охлаждения и замораживания воды и плавления льда, отличающийся тем, что теплообменная емкость выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой внутренней полостью, образованной между двумя противоположно расположенными стенками указанной емкости, или теплообменная емкость выполнена кольцевой в виде двух коаксиально расположенных полых цилиндров разного диаметра, зазор между которыми с нижнего торца герметично закрыт кольцевой перегородкой с образованием внутри емкости кольцевой щелевой полости, а одна из стенок теплообменной емкости, свободная от охлаждающих и нагревательных элементов, выполнена из прозрачного материала и имеет одну или несколько внутренних воздушных полостей для визуального наблюдения за процессом кристаллизации воды и/или для установки видеокамеры и лампы освещения. Apparatus for water purification, including a thermostatically controlled heat-exchange tank for water purification, made of thermally conductive material, means for supplying raw water for cleaning and draining melt water and liquid concentrate of contaminants from a heat-exchange tank, means for cooling and freezing water and melting ice with cooling and heating elements contacting the surface with the heat-conducting wall of the heat-exchange capacity from the outside, the control unit associated with the means of supplying the source water for cleaning and with pouring melt water and a liquid concentrate of contaminants from the heat exchange tank and means for cooling and freezing water and melting ice, characterized in that the heat transfer tank is made in the form of a rectangular parallelepiped with a flat slotted internal cavity formed between two oppositely located walls of the specified tank, or a heat transfer tank made annular in the form of two coaxially arranged hollow cylinders of different diameters, the gap between which from the lower end is hermetically closed ring howling with the formation of an annular slit cavity inside the tank, and one of the walls of the heat-exchange tank, free of cooling and heating elements, is made of a transparent material and has one or more internal air cavities for visual observation of the process of crystallization of water and / or for installing a video camera and lighting lamps.
RU2013146316/05A 2013-10-16 2013-10-16 Water purification apparatus RU2550191C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146316/05A RU2550191C1 (en) 2013-10-16 2013-10-16 Water purification apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146316/05A RU2550191C1 (en) 2013-10-16 2013-10-16 Water purification apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2550191C1 true RU2550191C1 (en) 2015-05-10
RU2013146316A RU2013146316A (en) 2015-05-27

Family

ID=53284708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013146316/05A RU2550191C1 (en) 2013-10-16 2013-10-16 Water purification apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2550191C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3181733A1 (en) 2015-12-16 2017-06-21 Vladimir V. Kazakov An electrolyte purification method and a refiner to apply this method (variants)
RU2780068C1 (en) * 2022-04-28 2022-09-19 Акционерное общество "ПРИСТИНАМ" System and method for water purification by the recrystallization method
WO2023211308A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 Пристинам Эса System and method for purifying water by recrystallization

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1390189A1 (en) * 1986-11-26 1988-04-23 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Freezing desalting concentrator
FR2858607A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-11 Rabah Gali Sea water desalination plant has cooling and reheating systems to freeze sea water and then thaw it to yield desalinated water
RU2274607C2 (en) * 2003-02-17 2006-04-20 Евгений Николаевич Высоцкий Method of purification of water and the installation for its realization
RU2393996C1 (en) * 2009-01-29 2010-07-10 Сергей Валерьевич Зоткин Method of purifying water and apparatus for realising said method
RU2448311C2 (en) * 2006-12-22 2012-04-20 Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх Refrigerating appliance with ice generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1390189A1 (en) * 1986-11-26 1988-04-23 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Freezing desalting concentrator
RU2274607C2 (en) * 2003-02-17 2006-04-20 Евгений Николаевич Высоцкий Method of purification of water and the installation for its realization
FR2858607A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-11 Rabah Gali Sea water desalination plant has cooling and reheating systems to freeze sea water and then thaw it to yield desalinated water
RU2448311C2 (en) * 2006-12-22 2012-04-20 Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх Refrigerating appliance with ice generator
RU2393996C1 (en) * 2009-01-29 2010-07-10 Сергей Валерьевич Зоткин Method of purifying water and apparatus for realising said method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3181733A1 (en) 2015-12-16 2017-06-21 Vladimir V. Kazakov An electrolyte purification method and a refiner to apply this method (variants)
RU2780068C1 (en) * 2022-04-28 2022-09-19 Акционерное общество "ПРИСТИНАМ" System and method for water purification by the recrystallization method
WO2023211308A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 Пристинам Эса System and method for purifying water by recrystallization

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013146316A (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2393996C1 (en) Method of purifying water and apparatus for realising said method
US4799945A (en) Dual freezing chamber system and method for water purification
RU2312817C1 (en) Water purifier
EA025716B1 (en) Method for water purification by crystallization method and heat exchange reservoir (embodiments) therefor
RU2550191C1 (en) Water purification apparatus
CN106152654A (en) A kind of refrigeration plant with quick-frozen function and method of freezing thereof
RU2274607C2 (en) Method of purification of water and the installation for its realization
EA017783B1 (en) Plant for water purification
RU2557628C2 (en) Apparatus for water purification
EA023930B1 (en) Device for water purification by method of recrystallisation
RU84515U1 (en) THERMOELECTRIC MODULE FOR HEATING AND / OR COOLING-FREEZING LIQUID OR SOLID PRODUCTS
WO2010087731A1 (en) Water purification method and a device for carrying out said method
RU114948U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
EA023946B1 (en) Device for water purification by method of recrystallisation
RU2732603C1 (en) Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition
RU83068U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
RU2711357C1 (en) System of water purification by recrystallisation and heat exchange device for system
EA024321B1 (en) Apparatus for water purification by method of recrystallization
RU2725403C1 (en) System for water purification by recrystallisation and sectional heat exchange device for its implementation (versions)
US20220073374A1 (en) Recrystallization Water Treatment System and Heat-Exchange Devices (Embodiments) for Its Implementation
RU99477U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
EA024704B1 (en) Water purification method and apparatus therefor
RU2788566C1 (en) Heat-exchange tank and device for water purification by recrystallization method, using it
RU2777651C1 (en) Cryogenic concentrator for freezing liquid media
EA024757B1 (en) Method for water purification and apparatus therefor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171017