RU2706066C2 - Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure - Google Patents

Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure Download PDF

Info

Publication number
RU2706066C2
RU2706066C2 RU2017136671A RU2017136671A RU2706066C2 RU 2706066 C2 RU2706066 C2 RU 2706066C2 RU 2017136671 A RU2017136671 A RU 2017136671A RU 2017136671 A RU2017136671 A RU 2017136671A RU 2706066 C2 RU2706066 C2 RU 2706066C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
cooling device
ultraviolet radiation
semiconductor thermoelectric
thermoelectric cooling
Prior art date
Application number
RU2017136671A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017136671A3 (en
RU2017136671A (en
Inventor
Тагир Абдурашидович Исмаилов
Хаджимурат Магомедович Гаджиев
Солтанат Магомедовна Гаджиева
Татьяна Алексеевна Челушкина
Динара Пашаевна Шихахмедова
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
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 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority to RU2017136671A priority Critical patent/RU2706066C2/en
Publication of RU2017136671A3 publication Critical patent/RU2017136671A3/ru
Publication of RU2017136671A publication Critical patent/RU2017136671A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706066C2 publication Critical patent/RU2706066C2/en

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
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0006—Coils or serpentines
    • 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
    • B01D5/0042—Thermo-electric condensing; using Peltier-effect
    • 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
    • B01D5/0075—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with heat exchanging
    • 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
    • C02F1/046—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation under vacuum produced by a barometric column
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • 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

Abstract

FIELD: water treatment.
SUBSTANCE: invention can be used in sea water desalination. Method is carried out in a desalination plant with a semiconductor thermoelectric cooling device, wherein the method includes bringing sea water to boiling followed by condensation of water vapour on the surface of the cooling device and removal of fresh water. Sea water is brought to boiling at ambient temperature by means of artificial reduction of atmospheric pressure, using a desalination plant consisting of two sealed chambers (2, 3) with reservoirs for sea and fresh water, made with mirror walls, with creation of low pressure in chambers alternately due to air pumping (18) by pump (1) through air solenoid valves (7, 11). For cooling water vapour there is used semiconductor thermoelectric cooling device (21) with ultraviolet radiation.
EFFECT: method ensures reduction of power consumption and environmental safety of the desalination plant operation, reduction of boiling temperature of sea water to ambient temperature with simultaneous disinfection of water with ultraviolet radiation.
1 cl, 1 dwg

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]. Для того, чтобы довести воду до кипения потребуется нагреть ее до ста градусов Цельсия при давлении в одну атмосферу. Это требует большого количества теплоты, которое потом будет рассеяно в окружающую среду. В конечном итоге это снижает энергоэффективность опреснительной установки.A known method of desalination of sea water [1]. In order to bring water to a boil, it will be necessary to heat it to one hundred degrees Celsius at a pressure of one atmosphere. This requires a large amount of heat, which will then be dissipated into the environment. Ultimately, this reduces the energy efficiency of the desalination plant.

Цель изобретения - уменьшение температуры кипения морской воды до температуры окружающей среды при создании пониженного атмосферного давления в опреснительной установке с одновременной дезинфекцией воды ультрафиолетовым излучением.The purpose of the invention is to reduce the boiling point of sea water to ambient temperature when creating a reduced atmospheric pressure in a desalination plant with simultaneous disinfection of water by ultraviolet radiation.

Это достигается тем, что конструкция опреснительной установки представляет собой две герметичные камеры с резервуарами для морской и пресной воды и электрическим воздушным насосом для откачивания воздуха. Кратковременное включение электрического воздушного насоса создает условия, при которых морская вода будет кипеть при температуре окружающей среды без дополнительных энергозатрат на нагрев. Это произойдет за счет более низкого атмосферного давления в опреснительной установке. При этом энергетические затраты на понижение атмосферного давления при помощи электрического воздушного насоса значительно меньше, чем энергетические затраты на нагрев морской воды до ста градусов Цельсия при обычном атмосферном давлении.This is achieved by the fact that the design of the desalination plant consists of two sealed chambers with tanks for sea and fresh water and an electric air pump for pumping air. Short-term inclusion of an electric air pump creates conditions under which sea water will boil at ambient temperature without additional energy costs for heating. This will be due to lower atmospheric pressure in the desalination plant. Moreover, the energy cost of lowering atmospheric pressure with an electric air pump is much less than the energy cost of heating seawater to one hundred degrees Celsius at ordinary atmospheric pressure.

На фиг. 1 изображена конструкция опреснительной установки с полупроводниковым термоэлектрическим охлаждающим устройством, реализующая предлагаемый способ.In FIG. 1 shows the design of a desalination plant with a semiconductor thermoelectric cooling device that implements the proposed method.

Работает опреснительная установка следующим образом. Морская вода 16 поступает через водяные электромагнитные клапаны 6 и 13 в резервуары 2 и 5, предназначенные для поочередной работы. По командам компьютера открывается водяной электромагнитный клапан 6, и морская вода заполняет резервуар 2. После закрытия водяного электромагнитного клапана 6 (водяные электромагнитные клапаны 8 и 9 также закрыты) включается электрический воздушный насос 1, и через открытые воздушные электромагнитные клапаны 7 и 11 воздух 18 будет откачан из резервуаров 2 и 3. В этот момент воздушные электромагнитные клапаны 10 и 12 должны быть закрыты. Полупроводниковое термоэлектрическое охлаждающее устройство с ультрафиолетовым излучением 21 позволяет на одних спаях понизить температуру, а на других спаях получить вместо нагрева, в соответствии с эффектом Пельтье, электромагнитное излучение, причем диапазон может достигать ультрафиолетового излучения [2]. Резервуары 2-5 изготавливаются с зеркальными стенками для многократных переотражений фотонов ультрафиолетового излучения. При охлаждении водяной пар будет конденсироваться на боковой поверхности полупроводникового термоэлектрического охлаждающего устройства 21, и по окончании процесса опреснения в резервуаре 2 останется концентрированный раствор морской воды, а в резервуаре 3 накопится пресная вода. Таким образом, при незначительных затратах электроэнергии можно эффективно опреснить морскую воду, одновременно проведя ее очистку ультрафиолетовым излучением. Излучение очистит воду от бактерий лучше, чем кипячение до ста градусов Цельсия.Desalination plant works as follows. Sea water 16 enters through the water solenoid valves 6 and 13 into the tanks 2 and 5, designed for alternate operation. At the computer’s commands, the water solenoid valve 6 opens and seawater fills the tank 2. After the water solenoid valve 6 is closed (the water solenoid valves 8 and 9 are also closed), the electric air pump 1 is turned on, and through the open air solenoid valves 7 and 11, air 18 will be evacuated from reservoirs 2 and 3. At this point, the air solenoid valves 10 and 12 must be closed. A semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation 21 allows to lower the temperature on some junctions, and on the other junctions to obtain electromagnetic radiation instead of heating, in accordance with the Peltier effect, and the range can reach ultraviolet radiation [2]. Reservoirs 2-5 are made with mirror walls for multiple re-reflections of ultraviolet photons. During cooling, water vapor will condense on the side surface of the semiconductor thermoelectric cooling device 21, and upon completion of the desalination process, a concentrated seawater solution will remain in the tank 2, and fresh water will accumulate in the tank 3. Thus, at low energy costs, it is possible to desalinate seawater effectively, while purifying it with ultraviolet radiation. Radiation will cleanse bacteria of water better than boiling up to a hundred degrees Celsius.

Для еще большего повышения энергоэффективности опреснительной установки целесообразно перед тем, как начать откачку воздуха, начиная с одной атмосферы, из второй части опреснительной установки, состоящей из резервуаров 4 и 5, можно будет на несколько секунд перекрыть воздушные электромагнитные клапаны 10 и 11, и открыть воздушные электромагнитные клапаны 7 и 12. В результате давление во всех резервуарах 2-5 выровняется и станет равным половине атмосферного давления, что позволит в два раза уменьшить время и энергозатраты на откачку воздуха из резервуаров 4 и 5. После чего, воздушный электромагнитный клапан 12 будет закрыт, и после откачки воздуха в резервуаре 5 начнется кипение морской воды. Завершение процесса в резервуарах 2 и 3 предполагает открытие воздушных электромагнитных клапанов 7 и 10, а также электромагнитного клапана 8 для выпуска концентрированного раствора морской воды 20 из резервуара 2. При открывании водяного электромагнитного клапана 9 из резервуара 3 будет поступать пресная вода 19. При открывании воздушных электромагнитных клапанов 7 и 10, атмосферный воздух 17 поступит в резервуары 2 и 3 и выровняет давление до одной атмосферы для обеспечения беспрепятственного выхода концентрированного раствора морской воды из резервуара 2 и пресной воды из резервуара 3. Аналогично проходит работа в резервуарах 4 и 5, где водяной электромагнитный клапан 15 служит для выпуска концентрированного раствора морской воды 20 из резервуара 5, а водяной электромагнитный клапан 14 выпустит из резервуара 4 пресную воду 19.To further increase the energy efficiency of the desalination plant, it is advisable to start the air solenoid valves 10 and 11 and open the air solenoid valves for a few seconds before starting the pumping of air, starting from one atmosphere, from the second part of the desalination plant, consisting of tanks 4 and 5 solenoid valves 7 and 12. As a result, the pressure in all tanks 2-5 will equalize and become equal to half the atmospheric pressure, which will halve the time and energy consumption for pumping air and tanks 4 and 5. After that, the air electromagnetic valve 12 is closed, and after evacuating the air in the container 5 will start boiling seawater. The completion of the process in tanks 2 and 3 involves the opening of the air solenoid valves 7 and 10, as well as the solenoid valve 8 to release a concentrated solution of sea water 20 from the tank 2. When opening the water solenoid valve 9 from the tank 3, fresh water 19 will flow. When opening the air solenoid valves 7 and 10, atmospheric air 17 enters the tanks 2 and 3 and equalizes the pressure to one atmosphere to ensure unhindered exit of the concentrated solution of sea water and tank 2 and fresh water from the container 3. Similarly, the work takes place in tanks 4 and 5, wherein the water solenoid valve 15 serves to discharge the concentrated seawater solution 20 from the tank 5, and a water solenoid valve 14 will release from the container 4 fresh water 19.

Таким образом, способ опреснения морской воды при помощи опреснительной установки с полупроводниковым термоэлектрическим охлаждающим устройством позволяет при незначительных энергетических затратах на понижение давления осуществить получение чистой воды.Thus, the method of desalination of sea water using a desalination plant with a semiconductor thermoelectric cooling device allows, with low energy costs to reduce pressure, to obtain pure water.

Конструкционные материалы опреснительной установки являются экологически безопасными.Desalination plant construction materials are environmentally friendly.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2225843. Термоэлектрический опреснитель / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А., Зарат Абделькадер.1. RF patent No. 2225843. Thermoelectric desalination plant / Ismailov T.A., Aminov G.I., Evdulov O.V., Yusufov Sh.A., Zarat Abdelkader.

2. Патент РФ №2405230. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.2. RF patent No. 2405230. The method of heat removal from heat-generating electronic components in the form of radiation / Ismailov T.A., Gadzhiev H.M., Gadzhieva S.M., Nezhvedilov T.D., Chelushkina T.A.

Claims (1)

Способ опреснения морской воды при помощи опреснительной установки с полупроводниковым термоэлектрическим охлаждающим устройством, включающий доведение морской воды до кипения с последующей конденсацией водяного пара на поверхности охлаждающего устройства и отводом пресной воды, отличающийся тем, что морскую воду доводят до кипения при температуре окружающей среды посредством искусственного понижения атмосферного давления, используют опреснительную установку, состоящую из двух герметичных камер с резервуарами для морской и пресной воды, выполненными с зеркальными стенками, с созданием пониженного давления в камерах поочередно, и используют при этом полупроводниковое термоэлектрическое охлаждающее устройство с ультрафиолетовым излучением.The method of desalination of sea water using a desalination plant with a semiconductor thermoelectric cooling device, comprising bringing the sea water to a boil, followed by condensation of water vapor on the surface of the cooling device and draining fresh water, characterized in that the sea water is brought to a boil at ambient temperature by artificial lowering atmospheric pressure, use a desalination plant consisting of two pressurized chambers with tanks for marine and fresh oh water, made with glass walls, with the creation of underpressure in the chambers alternately, and is used in this semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation.
RU2017136671A 2017-10-17 2017-10-17 Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure RU2706066C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017136671A RU2706066C2 (en) 2017-10-17 2017-10-17 Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017136671A RU2706066C2 (en) 2017-10-17 2017-10-17 Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017136671A3 RU2017136671A3 (en) 2019-04-17
RU2017136671A RU2017136671A (en) 2019-04-17
RU2706066C2 true RU2706066C2 (en) 2019-11-13

Family

ID=66168093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017136671A RU2706066C2 (en) 2017-10-17 2017-10-17 Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706066C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755483C1 (en) * 2020-10-17 2021-09-16 Игорь Николаевич Суздальцев Mobile complex for collecting water from fog

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060949C1 (en) * 1994-01-12 1996-05-27 Валентин Прокофьевич Проценко Apparatus for distillate production
US20020130029A1 (en) * 2001-03-19 2002-09-19 Brian Stout High temperature peltier effect water distiller
RU2225843C1 (en) * 2002-11-11 2004-03-20 Дагестанский государственный технический университет Thermoelectric freshening plant
RU2405230C1 (en) * 2009-06-01 2010-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Method of removing heat from radiative heat-emitting electronic components
KR20130047390A (en) * 2011-10-31 2013-05-08 (주) 엠티이엑스 Water purifier using thermoelectric element
WO2013181891A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 Method and apparatus for increasing latent heat utilization efficiency during seawater desalination
CN105858766A (en) * 2016-06-15 2016-08-17 句容苏米特环保科技有限公司 Drinking water preparation device and drinking water preparation method
US20170167120A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Mahmut Sarikaya Thermo Water

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060949C1 (en) * 1994-01-12 1996-05-27 Валентин Прокофьевич Проценко Apparatus for distillate production
US20020130029A1 (en) * 2001-03-19 2002-09-19 Brian Stout High temperature peltier effect water distiller
RU2225843C1 (en) * 2002-11-11 2004-03-20 Дагестанский государственный технический университет Thermoelectric freshening plant
RU2405230C1 (en) * 2009-06-01 2010-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Method of removing heat from radiative heat-emitting electronic components
KR20130047390A (en) * 2011-10-31 2013-05-08 (주) 엠티이엑스 Water purifier using thermoelectric element
WO2013181891A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 Method and apparatus for increasing latent heat utilization efficiency during seawater desalination
US20170167120A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Mahmut Sarikaya Thermo Water
CN105858766A (en) * 2016-06-15 2016-08-17 句容苏米特环保科技有限公司 Drinking water preparation device and drinking water preparation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755483C1 (en) * 2020-10-17 2021-09-16 Игорь Николаевич Суздальцев Mobile complex for collecting water from fog

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017136671A3 (en) 2019-04-17
RU2017136671A (en) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019516195A (en) Immersion cooling
US20120060868A1 (en) Microscale fluid delivery system
RU2016151371A (en) DATA PROCESSING CENTER DIPPED IN COOLANT
RU2706066C2 (en) Method of seawater desalination using semiconductor thermoelectric cooling device with ultraviolet radiation at artificial reduction of atmospheric pressure
WO2015110760A1 (en) Facility and method for treating water pumped in a natural environment by evaporation/condensation
KR101459702B1 (en) Membrane distillation apparatus by Using waste heat recovery
CN103964523A (en) Solar energy sea water demineralizer capable of realizing light-focusing evaporation and automatic pulse-type water fetching
WO2011085669A1 (en) Low-temperature heat-driven distillation separation apparatus for evaporating aqueous solution under negative pressure and method for obtaining distilled water
US20180170770A1 (en) Self-contained photovoltaic distillation apparatus
KR101140423B1 (en) Apparatus and method for seawater desalinating with osmotic pressure
US20060278079A1 (en) Isothermal gas-free water distillation
US20070107748A1 (en) Vacuum cavitational streaming
KR101750754B1 (en) Ballast water neutralizing apparatus
US10315933B1 (en) Pressure differential water distiller
RU2732929C1 (en) Seawater desalting method
KR100443827B1 (en) Apparatus for separating distilled water
RU2313049C2 (en) Method for filling steam-compression heat pump plant with water (variants)
CN101134606A (en) Solar energy sea-water distillator
JP6650594B2 (en) Wood treatment method and wood treatment equipment
US20080179175A1 (en) Desalination process
JP2005349922A (en) Marine movable body having fresh water generating function and fresh water generating method of marine movable body
EP3299073A1 (en) Thermal desalter device
CN103420533A (en) Treatment method for high-concentration organic wastewater
RU2409521C1 (en) Apparatus for producing distilled water
CN202297186U (en) Boiler

Legal Events

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

Effective date: 20191018