RU2575650C2 - Method for sea water desalination by means of thin-film semiconductor thermoelectric cylinder-shaped thermal pump - Google Patents
Method for sea water desalination by means of thin-film semiconductor thermoelectric cylinder-shaped thermal pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575650C2 RU2575650C2 RU2014100951/05A RU2014100951A RU2575650C2 RU 2575650 C2 RU2575650 C2 RU 2575650C2 RU 2014100951/05 A RU2014100951/05 A RU 2014100951/05A RU 2014100951 A RU2014100951 A RU 2014100951A RU 2575650 C2 RU2575650 C2 RU 2575650C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sea water
- heat
- semiconductor thermoelectric
- thin
- film semiconductor
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 1
- 230000005676 thermoelectric effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам опреснения воды, а именно к области опреснения морской воды.The invention relates to methods of desalination, in particular to the field of desalination of sea water.
Известен способ опреснения морской воды [1]. Рабочая камера в форме параллелепипеда только через одну из четырех поверхностей осуществляет теплообмен, что ухудшает производительность установки. Кроме того, выделение теплоты Джоуля при протекании через полупроводниковые ветви термомодуля приводит к тому, что паразитные энергетические затраты на выработку тепла в три с лишним раза превышают эффект от охлаждения, что также снижает энергосберегающие характеристики опреснительной установки.A known method of desalination of sea water [1]. The working chamber in the form of a parallelepiped only through one of the four surfaces provides heat transfer, which affects the performance of the installation. In addition, the release of Joule heat during flow through the semiconductor branches of the thermal module leads to the fact that the parasitic energy costs of generating heat are more than three times the effect of cooling, which also reduces the energy-saving characteristics of the desalination plant.
Цель изобретения - устранение указанных недостатков за счет повышения энергетической эффективности.The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages by increasing energy efficiency.
Это достигается тем, что конструкция тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы позволяет за счет изменения геометрических размеров опреснителя выровнять скорости потоков поступающей морской воды и вытекающей пресной воды и рассола, причем площадь поперечного сечения трубопровода для поступающей морской воды должна быть равна суммарной площади вытекающей пресной воды и рассола. Также преимуществом является то, что в отличие от рабочей камеры в форме параллелепипеда, имеющей две боковые поверхности не участвующие в процессе теплообмена [1], цилиндрическая форма не имеет боковых граней и все поверхности участвуют в теплообмене, что значительно повышает производительность опреснителя и позволяет уменьшить его габариты. Кроме того, применение тонкопленочных полупроводниковых ветвей р- и n-типа в термомодуле практически уменьшает их электрическое сопротивление до нуля и полностью устраняет паразитные выделения тепла Джоуля. При этом термоэлектрический эффект Пельтье по нагреву и охлаждению полностью сохраняется доводя КПД теплового насоса практически до 100%, что улучшает энергосберегающие характеристики опреснителя в целом.This is achieved by the fact that the design of a cylindrical thin-film semiconductor thermoelectric heat pump allows, by changing the geometrical dimensions of the desalination plant, to equalize the flow rates of incoming sea water and flowing fresh water and brine, and the cross-sectional area of the pipeline for incoming sea water should be equal to the total area of the flowing fresh water and brine. Another advantage is that, unlike the parallelepiped-shaped working chamber, which has two lateral surfaces that are not involved in the heat exchange process [1], the cylindrical shape has no lateral faces and all surfaces participate in heat transfer, which significantly increases the desalination plant’s performance and allows it to be reduced dimensions. In addition, the use of thin-film p- and n-type semiconductor branches in a thermal module practically reduces their electrical resistance to zero and completely eliminates spurious Joule heat emissions. At the same time, the Peltier thermoelectric effect on heating and cooling is fully preserved, bringing the efficiency of the heat pump to almost 100%, which improves the energy-saving characteristics of the desalination plant as a whole.
На фиг. 1 изображена конструкция устройства, реализующая предлагаемый способ.In FIG. 1 shows the design of the device that implements the proposed method.
Морская вода 1 поступает в теплообменник снизу вверх. Полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 5 предназначен для отвода тепла от пресной воды 2 к морской воде 1. Полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 4 отводит тепло от концентрированного соленого раствора 3 к морской воде 1. В верхней части расположен полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 6, который горячим спаем доводит до кипения морскую воду 1, а холодным спаем конденсирует пар 7 в пресную воду 2.Sea water 1 enters the heat exchanger from the bottom up. A semiconductor thermoelectric heat pump of
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 6 осуществляет основной процесс в опреснителе: кипятит морскую воду 1 и конденсирует пар 7 в чистую воду 2. Энергетические показатели полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы 6 в опреснительной установке обладают высокой эффективностью, так как градиент температур между кипящей морской водой 1 и конденсирующимся паром 7 практически незначителен и не требует больших энергетических затрат при работе. Фактически полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 6 интенсифицирует процесс теплопередачи от конденсируемого пара к кипящей морской воде 1. Аналогично работают полупроводниковые термоэлектрические насосы цилиндрической формы 4 и 5, причем градиенты температур по горизонтали отсутствуют, а по вертикали меняются от 20°С в нижней части до 100°С в верхней части. В этом случае потребуется минимальные затраты электроэнергии для работы опреснительной установки. Предлагаемая конструкция теплообменника делает возможным отбор практически всего тепла от чистой воды 2 для передачи его в морскую воду , предназначенную для последующего кипячения, уменьшая тем самым затраты энергии для работы опреснителя. Размеры полупроводникового термоэлектрического теплового насоса зависят от электротеплофизических параметров самого теплового насоса, скорости движения жидкости, толщины стенок, объемов жидкости и коэффициентов теплопередачи материалов стенок. Солевой раствор 3, который, двигаясь вниз, отдает через полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 4 тепло морской воде 1, поступающей для опреснения вверх.A cylindrical semiconductor thermoelectric heat pump 6 carries out the main process in a desalination plant: it boils seawater 1 and steam 7 condenses into clean water 2. The energy performance of a cylindrical 6 semiconductor thermoelectric heat pump in a desalination plant is highly efficient, since the temperature gradient between boiling sea water 1 and condensing
Предлагаемая конструкция позволяет рекуперировать тепло и улучшить энергетические показатели опреснителя в целом. Внешние стенки опреснителя должны состоять из теплоизоляционного материала для уменьшения паразитного кондуктивного переноса тепловой энергии в окружающую среду. Габариты опреснителя могут изменяться в широких пределах при сохранении основного условия: температура на выходе опреснительной установки для чистой воды 2 и соленого раствора 3 должна быть практически равна температуре морской воды 1, подающейся в опреснительную установку. Для удовлетворения этого условия можно увеличить высоту опреснительной установки, уменьшить скорость вытекающей чистой воды 2 и концентрацию соленого раствора 3, сделать тоньше все три камеры опреснительной установки для жидкостей 1, 2, 3. Производительность установки зависит от энергетических показателей термоэлектрического устройства цилиндрической формы 4, 5, 6.The proposed design allows you to recover heat and improve the energy performance of the desalination plant as a whole. The outer walls of the desalination plant should consist of a heat-insulating material to reduce stray conductive transfer of thermal energy to the environment. The size of the desalination plant can vary widely while maintaining the basic condition: the temperature at the outlet of the desalination plant for clean water 2 and
Одним из применений опреснительной установки является получение пресной воды и концентрированных растворов из любых водных растворов, а также переработка сточных вод промышленных предприятий. Конструкционные материалы опреснительной установки являются экологически безопасными.One of the applications of the desalination plant is the production of fresh water and concentrated solutions from any aqueous solutions, as well as the processing of wastewater from industrial enterprises. Desalination plant construction materials are environmentally friendly.
ЛитератураLiterature
1. Термоэлектрический опреснитель: пат. 2225843 Рос. Федерация: МПК C02F 1/04. Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А., Зарат Абделькадер; заявитель и патентообладатель «Дагестанский государственный технический университет». - заявл. 11.11.2002, опубл. 20.03.2004.1. Thermoelectric desalination plant: US Pat. 2225843 ROS. Federation: IPC C02F 1/04. Ismailov T.A., Aminov G.I., Evdulov O.V., Yusufov Sh.A., Zarat Abdelkader; applicant and patent holder "Dagestan State Technical University". - declared. 11.11.2002, publ. 03/20/2004.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100951/05A RU2575650C2 (en) | 2014-01-13 | Method for sea water desalination by means of thin-film semiconductor thermoelectric cylinder-shaped thermal pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100951/05A RU2575650C2 (en) | 2014-01-13 | Method for sea water desalination by means of thin-film semiconductor thermoelectric cylinder-shaped thermal pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014100951A RU2014100951A (en) | 2015-07-20 |
RU2575650C2 true RU2575650C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB855458A (en) * | 1957-04-29 | 1960-11-30 | Minnesota Mining & Mfg | Improvements in or relating to thermoelectric distilling apparatus |
SU419475A1 (en) * | 1972-05-29 | 1974-03-15 | THERMOELECTRIC DESERTATOR OF WATER | |
JPS5244772A (en) * | 1975-10-06 | 1977-04-08 | Akinobu Ueno | Distillation unit |
SU1520013A1 (en) * | 1988-02-25 | 1989-11-07 | В.П.Карташев | Thermoelectric distiller |
SU1650597A1 (en) * | 1988-12-19 | 1991-05-23 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Desalination plant |
RU2060949C1 (en) * | 1994-01-12 | 1996-05-27 | Валентин Прокофьевич Проценко | Apparatus for distillate production |
RU2225843C1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-03-20 | Дагестанский государственный технический университет | Thermoelectric freshening plant |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB855458A (en) * | 1957-04-29 | 1960-11-30 | Minnesota Mining & Mfg | Improvements in or relating to thermoelectric distilling apparatus |
SU419475A1 (en) * | 1972-05-29 | 1974-03-15 | THERMOELECTRIC DESERTATOR OF WATER | |
JPS5244772A (en) * | 1975-10-06 | 1977-04-08 | Akinobu Ueno | Distillation unit |
SU1520013A1 (en) * | 1988-02-25 | 1989-11-07 | В.П.Карташев | Thermoelectric distiller |
SU1650597A1 (en) * | 1988-12-19 | 1991-05-23 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Desalination plant |
RU2060949C1 (en) * | 1994-01-12 | 1996-05-27 | Валентин Прокофьевич Проценко | Apparatus for distillate production |
RU2225843C1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-03-20 | Дагестанский государственный технический университет | Thermoelectric freshening plant |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US 2002/0130029 A1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rahaoui et al. | Sustainable membrane distillation coupled with solar pond | |
Al-Madhhachi et al. | Effective use of thermal energy at both hot and cold side of thermoelectric module for developing efficient thermoelectric water distillation system | |
CN204417272U (en) | A kind of crystallization treatment device of high slat-containing wastewater | |
CN104692575A (en) | Crystallization treatment method and device of high salt wastewater | |
CN111362492A (en) | Double-effect MVR evaporation treatment method | |
CN103387308A (en) | Multi-effect membrane distillation-multistage flash evaporation seawater desalination system | |
WO2020056847A1 (en) | Multi-stage membrane assembly integrated with semiconductor heat pump and use thereof in membrane distillation | |
WO2013086388A3 (en) | System and method for desalination of water using a graphite foam material | |
CN201592997U (en) | Engine exhaust residual heat heating counter-flow preheating type sea water desalinization device | |
JP2018518367A (en) | Liquid purification by membrane heating | |
CN201834781U (en) | Single-stage vacuum distillation seawater desalination device | |
CN204848322U (en) | High salt solution processing system | |
RU2575650C2 (en) | Method for sea water desalination by means of thin-film semiconductor thermoelectric cylinder-shaped thermal pump | |
Song et al. | DCMD flux curve characteristics of cross-flow hollow fiber membrane | |
CN204384909U (en) | Sea water desalinating plant | |
RU2013150392A (en) | WATER PURIFICATION APPARATUS BY RECRYSTALLIZATION METHOD | |
CN113087049A (en) | Seawater desalination device for eliminating temperature polarization by using nanofluid | |
CN103304089B (en) | Multistage flash evaporation seawater desalting device with multiple-effect heat utilization | |
KR20130006052A (en) | Freshwater apparatus used solar | |
Lü et al. | Device and process study on vacuum multiple-effect membrane distillation | |
RU2014100951A (en) | METHOD FOR SEALING WATER SEA WATER USING THIN-FILM SEMICONDUCTOR THERMOELECTRIC HEAT PUMP OF CYLINDRICAL FORM | |
CN104944491B (en) | A kind of back-shaped countercurrent flow formula solar energy sea water desalination apparatus | |
CN203671716U (en) | Underground brackish water geothermal heating system | |
CN204454675U (en) | Heat-pump-type Multifunctional seawater desalination unit | |
CN203653285U (en) | Hot-method seawater desalination system |