RU2709665C1 - Способ опреснения морской воды - Google Patents
Способ опреснения морской воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709665C1 RU2709665C1 RU2019106907A RU2019106907A RU2709665C1 RU 2709665 C1 RU2709665 C1 RU 2709665C1 RU 2019106907 A RU2019106907 A RU 2019106907A RU 2019106907 A RU2019106907 A RU 2019106907A RU 2709665 C1 RU2709665 C1 RU 2709665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitors
- evaporators
- water
- air
- moisture
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
- E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
-
- 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
-
- 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
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- 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
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды, путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси. Способ состоит в насыщении атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, формировании паровоздушного потока нагнетателями, подаче насыщенного водяными парами нагретого воздуха в конденсаторы и отборе влаги. Насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях осуществляют за счет солнечной энергии. Нагнетатели питают солнечной энергией внутреннюю поверхность конденсаторов, находящихся под уровнем моря. Внутреннюю поверхность выполняют гидрофобной для создания капельной конденсации влаги, обеспечивающей повышение коэффициента теплоотдачи стенок конденсаторов и увеличения количества сконденсированной влаги. Внутри конденсаторов устанавливают турбулизаторы потока паровоздушной смеси для перемешивания паровоздушного потока и притока его к холодным стенкам конденсаторов. Стенки конденсаторов выполняют наклонными к горизонту для обеспечения беспрепятственного стока капель влаги в накопительные емкости отбора влаги. Для предотвращения осаждения морской соли в испарителях обеспечивают циркуляцию морской воды, путем использования тепловой энергии насыщенного водяными парами нагретого атмосферного воздуха для конвективного движения морской воды в испарители. Избыток морской воды в испарителях отводят самотеком через отверстия за их пределы. Атмосферный воздух, используемый для образования паровоздушной смеси, перемещают в замкнутом цикле для обеспечения чистоты получаемой пресной воды. Для предотвращения обрастания конденсаторов биоматериалом, снижающим его теплоотводящие свойства, конденсаторы выполняют из меди и устанавливают на них излучатели ультразвука, питающиеся солнечной энергией. Для придания устойчивой вертикальной плавучести конденсаторов к нижней части конденсаторов прикрепляют груз. Обеспечивается повышение производительности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды, путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси. Изобретение может быть использовано для питьевого водоснабжения, а также для бытовых и хозяйственных нужд.
Известен способ извлечения воды из паровоздушной смеси, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и получаемую при этом пресную воду-конденсат подают в емкость для сбора воды (патент РФ №2081256, МПК Е03В 3/28, опубл. 10.06.1997). Недостатком способа является необходимость использования внешней подводимой энергии для формирования потока паровоздушной смеси, направляемой в конденсатор для осаждения влаги, которая не является возобновляемой.
Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения пресной воды, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду, а обезвоженный воздух выбрасывают в атмосферу (патент США №5203989, МПК Е03В 3/28, опубл. 20.04.1987). При прокачке потока атмосферного воздуха, содержащего пары воды, происходит их конденсация на охлаждающем элементе холодильной машины и одновременное охлаждение потока воздуха, который выбрасывается в атмосферу. Для прокачки потока атмосферного воздуха необходим нагнетатель, требующий затрат внешней не возобновляемой энергии. Известный способ, предполагающий также использование внешней подводимой энергии для работы холодильной машины, характеризуются низкой экономичностью использования холодопроизводительности машины, так как только незначительная часть потребляемой холодильной машиной энергии используется для конденсации паров воды. При этом большая часть холодопроизводительности расходуется на охлаждение обезвоженного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного способа получения чистой, пресной воды с использованием возобновляемой энергии солнца, позволяющего с низкой себестоимостью получать чистую пресную воду из соленой морской воды.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности способа по пресной воде за счет принудительного насыщения воздуха влагой при повышенной температуре, путем предварительного подогрева морской воды и ее испарения в испарителях без отложения солей, с использованием лучистой энергии солнца, с последующей конденсацией влаги в эффективных конденсаторах с высоким коэффициентом теплоотдачи, расположенных под уровнем моря и защищенных от биообрастания.
Согласно изобретению техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ опреснения морской воды, включающий формирование потока паровоздушной смеси, осаждение водяных паров в конденсаторах и отбор пресной воды. Формируют поток подогретой энергией солнца паровоздушной смеси внутри теплоизолированных емкостей (испарителей) с положительной плавучестью, в которых находится испаряющаяся морская вода. Нагревают воду в теплоизолированных емкостях (испарителях), также, лучистой энергией солнца. Для предотвращения отложения морских солей в теплоизолированных емкостях (испарителях) создают слабую циркуляцию морской воды в них, обеспечивающую предотвращение достижения раствором морских солей в воде насыщенного состояния. Для обеспечения циркуляции морской воды в теплоизолированных емкостях (испарителях) с положительной плавучестью используют тепловую энергию нагретой паровоздушной смеси. Нагретую паровоздушную смесь принудительно отводят из емкостей в конденсаторы, используя нагнетатели с приводом от возобновляемой энергии солнца. Внутреннюю поверхность конденсаторов выполняют гидрофобной и наклонной к горизонту для обеспечения капельной конденсации влаги и ее стока, что существенно повышает коэффициент теплоотдачи и производительность способа по чистой пресной воде. Для перемешивания паровоздушной смеси в конденсаторах устанавливают турбулизаторы потока. Осушенный в конденсаторах воздух подают обратно в теплоизолированные емкости (испарители) для повторного насыщения влагой. Для предотвращения обрастания конденсаторов, находящихся под уровнем морской воды, биологическим материалом (ракушками), снижающим теплоотводящие свойства конденсаторов и ухудшающим их положительную плавучесть, последние выполняют из меди. Известно, что медные поверхности слабо подвержены обрастанию ракушками. Для предотвращения обрастания конденсаторов ракушками возможна, также, установка на поверхности конденсаторов генераторов ультразвуковой частоты, питающихся солнечной энергией и отпугивающих живой биоматериал.
Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 указана схема опреснения морской воды.
На фигуре обозначены следующие позиции:
1 - теплоизолированная емкость с положительной плавучестью (испаритель); 2 - светопроницаемая поверхность плавучей емкости; 3 - конденсатор влаги; 4 - сбор конденсата; 5 - отбор пресной воды; 6 - турбулизаторы паровоздушного потока; 7 - нагнетатель паровоздушной смеси; 8 - водовод-теплообменник; 9 - водоотводящие трубки; 10 - возврата осушенного воздуха; 11 - солнечные батареи; 12 - поплавки, регулирующие плавучесть агрегата; 13 - пригруз для регулирования плавучести и устойчивости агрегата; 14 - трос для подвешивания пригруза; 15 - ультразвуковые излучатели.
Способ опреснения морской воды (см. фигура 1) реализуется следующим образом. Испарение морской воды для формирования паровоздушного потока осуществляют энергией солнца из (испарителей) теплоизолированных емкостей (1) с положительной плавучестью и светопроницаемой верхней поверхностью (2). Осаждение водяных паров осуществляют в конденсаторах (3), находящихся под уровнем моря, с гидрофобной внутренней поверхностью, имеющей наклон к горизонту для лучшего стока воды, с последующим отбором пресной воды (4) через патрубок (5). Гидрофобное напыление на внутренней поверхности конденсаторов (3) необходимо для создания капельной конденсации влаги, обеспечивающей повышение коэффициента теплоотдачи стенок конденсаторов и производительности способа по пресной воде. Внутри конденсаторов (3) устанавливают турбулизаторы потока паровоздушной смеси (6) для его перемешивания и притока всего его объема к холодным стенкам конденсаторов (3). Нагретую солнцем паровоздушную смесь принудительно отводят из емкостей (1) в конденсаторы (3) по трубопроводу (5), используя нагнетатели (7) с приводом от возобновляемой энергии солнца. Внутри трубопроводов (5) располагают водоводы (теплообменники) (8) с морской водой, которая нагреваясь теплом паровоздушной смеси, за счет конвекции, поднимается вверх в емкости (1), разбавляет имеющуюся там морскую воду, предотвращая осаждение солей на дне емкостей (1), при испарении в емкостях морской воды. Излишек морской воды из емкостей (1) сбрасывается самотеком за их пределы через отверстия (9) в емкостях. Таким образом, осуществляется слабая циркуляция морской воды в емкостях (1), не требующая больших дополнительных затрат тепловой энергии на нагрев циркулирующей воды в емкостях (1) и достаточная для предотвращения отложения морских солей. Осушенный в конденсаторах (3) воздух подают обратно по воздуховодам (10) в теплоизолированные емкости (1) для формирования нового паровоздушного потока. Наличие замкнутого цикла движения воздуха при реализации способа не требует его очистки и дает возможность получать чистую пресную воду при конденсации паровоздушной смеси. Солнечные батареи (11) устанавливают по периметру теплоизолированных емкостей (испарителей), находящихся над поверхностью моря, не занимая площади светопроницаемой поверхности испарителей. Для регулирования плавучести и придания устойчивого вертикального положения агрегатам для получения пресной воды в акватории моря, последние снабжают поплавками (12) и пригрузами (13), подвешенными на тросах (14). Для предотвращения обрастания конденсаторов, находящихся под уровнем морской воды, ракушками, снижающего теплоотводящие свойства конденсаторов и ухудшающего их положительную плавучесть, последние выполняют из меди. Для предотвращения обрастания конденсаторов возможна, также, установка на поверхности конденсаторов генераторов ультразвуковой частоты (15), питающихся солнечной энергией и отпугивающих живой биоматериал.
Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать даровую энергию солнца в тепловую энергию, для насыщения атмосферного воздуха испаряющейся влагой и в электрическую энергию солнечных батарей, питающих нагнетатели принудительного отвода нагретой паровоздушной смеси в конденсаторы и генераторы ультразвуковой частоты. Электрический привод нагнетателей от солнечных батарей используется без аккумуляторов электрической энергии, так как такой привод работает только тогда, когда образуется паровоздушная смесь в емкостях и есть необходимость ее отвода в конденсаторы влаги, т.е. в солнечный день. Поэтому в аккумуляторах электрической энергии нет необходимости. Это обстоятельство существенно снижает стоимость агрегатов для реализации способа. Чем выше мощность солнечного излучения, тем больше влаги будет содержаться в паровоздушной смеси при испарении морской воды в теплоизолированных емкостях (испарителях) и выше производительность нагнетателей, питаемых солнечной энергией, по паровоздушной смеси. В конечном итоге, чем выше мощность солнечного излучения, тем более высокая производительность агрегатов, реализующих способ, по чистой пресной воде. Заявленное техническое решение позволяет снизить затраты на опреснение морской воды.
Claims (1)
- Способ опреснения морской воды, включающий насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, формирование паровоздушного потока нагнетателями, подачу насыщенного водяными парами нагретого воздуха в конденсаторы и отбор влаги, отличающийся тем, что насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях осуществляют за счет солнечной энергии, нагнетатели питают солнечной энергией внутреннюю поверхность конденсаторов, находящихся под уровнем моря, выполненную гидрофобной для создания капельной конденсации влаги, обеспечивающей повышение коэффициента теплоотдачи стенок конденсаторов и увеличения количества сконденсированной влаги, внутри конденсаторов устанавливают турбулизаторы потока паровоздушной смеси для перемешивания паровоздушного потока и притока его к холодным стенкам конденсаторов, стенки конденсаторов выполняют наклонными к горизонту для обеспечения беспрепятственного стока капель влаги в накопительные емкости отбора влаги, для предотвращения осаждения морской соли в испарителях обеспечивают циркуляцию морской воды, путем использования тепловой энергии насыщенного водяными парами нагретого атмосферного воздуха для конвективного движения морской воды в испарители, избыток морской воды в испарителях отводят самотеком через отверстия за их пределы, атмосферный воздух, используемый для образования паровоздушной смеси, перемещают в замкнутом цикле для обеспечения чистоты получаемой пресной воды, для предотвращения обрастания конденсаторов биоматериалом, снижающим его теплоотводящие свойства, конденсаторы выполняют из меди и устанавливают на них излучатели ультразвука, питающиеся солнечной энергией, для придания устойчивой вертикальной плавучести конденсаторов к нижней части конденсаторов прикрепляют груз.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019106907A RU2709665C1 (ru) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | Способ опреснения морской воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019106907A RU2709665C1 (ru) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | Способ опреснения морской воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2709665C1 true RU2709665C1 (ru) | 2019-12-19 |
Family
ID=69006594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019106907A RU2709665C1 (ru) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | Способ опреснения морской воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2709665C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112978834A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中国矿业大学 | 一种水面漂浮式冷凝器太阳能海水淡化装置 |
| RU2755788C1 (ru) * | 2020-12-15 | 2021-09-21 | Эрнст Иванович Деникин | Установка для опреснения морской воды |
| RU2789939C1 (ru) * | 2022-06-08 | 2023-02-14 | Сергей Петрович Девяткин | Способ опреснения соленой и минерализованной воды и устройство для его осуществления |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4363703A (en) * | 1980-11-06 | 1982-12-14 | Institute Of Gas Technology | Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system |
| US5203989A (en) * | 1991-01-30 | 1993-04-20 | Reidy James J | Portable air-water generator |
| RU150516U1 (ru) * | 2014-07-24 | 2015-02-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Солнечный опреснитель |
| RU2667766C1 (ru) * | 2017-10-18 | 2018-09-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Способ опреснения морской воды |
-
2019
- 2019-03-11 RU RU2019106907A patent/RU2709665C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4363703A (en) * | 1980-11-06 | 1982-12-14 | Institute Of Gas Technology | Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system |
| US5203989A (en) * | 1991-01-30 | 1993-04-20 | Reidy James J | Portable air-water generator |
| RU150516U1 (ru) * | 2014-07-24 | 2015-02-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Солнечный опреснитель |
| RU2667766C1 (ru) * | 2017-10-18 | 2018-09-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Способ опреснения морской воды |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755788C1 (ru) * | 2020-12-15 | 2021-09-21 | Эрнст Иванович Деникин | Установка для опреснения морской воды |
| CN112978834A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中国矿业大学 | 一种水面漂浮式冷凝器太阳能海水淡化装置 |
| RU2789939C1 (ru) * | 2022-06-08 | 2023-02-14 | Сергей Петрович Девяткин | Способ опреснения соленой и минерализованной воды и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1108993C (zh) | 利用太阳能淡化或净化海水或微咸水的设备 | |
| CN201678475U (zh) | 太阳能海水淡化装置 | |
| KR101131092B1 (ko) | 히트파이프를 이용한 태양열 증발식 해수 담수화 장치 | |
| CN104211130B (zh) | 一种利用废热的低温蒸发浓缩结晶系统及方法 | |
| CN103708573B (zh) | 一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置 | |
| KR101647994B1 (ko) | 해수담수화가 가능한 태양광발전장치 | |
| CN105565412A (zh) | 一种外凝结式倾斜芯型太阳能蒸馏海水淡化装置 | |
| RU2709665C1 (ru) | Способ опреснения морской воды | |
| US3317406A (en) | Hot air desalinization apparatus | |
| CN105417606A (zh) | 一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法 | |
| CN104944486A (zh) | 多功能污水或废水处理设备 | |
| CN111960494A (zh) | 一种基于cpc的免追踪聚光集热脱盐系统 | |
| RU2667766C1 (ru) | Способ опреснения морской воды | |
| Mohamed et al. | A comprehensive review of the vacuum solar still systems | |
| US20110197879A1 (en) | Solar collector for evaporation of aqueous solutions | |
| US20090255797A1 (en) | Apparatus for desalinization utilizingtemperature gradient/condensation and method thereof | |
| CN112902462B (zh) | 一种利用太阳能集热海水中取水装置 | |
| CN204125195U (zh) | 一种利用废热的低温蒸发浓缩结晶系统 | |
| CN209276190U (zh) | 单效海水淡化装置 | |
| CN216377553U (zh) | 一种基于cpc集热的太阳能海水淡化与透明辐射冷凝器相结合的全天淡水收集系统 | |
| CN210710828U (zh) | 一种基于cpc集热的太阳能海水淡化系统 | |
| RU194759U1 (ru) | Паровоздушная опреснительная установка | |
| CN111895662B (zh) | 一种自动排水控制的太阳能集热装置 | |
| RU2675486C1 (ru) | Способ получения воды из воздуха | |
| CN108592414B (zh) | 基于功能材料的蒸发式太阳能热水器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210312 |