RU2717043C1 - Pneumatic extractor of atmospheric moisture (versions) - Google Patents
Pneumatic extractor of atmospheric moisture (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717043C1 RU2717043C1 RU2019132486A RU2019132486A RU2717043C1 RU 2717043 C1 RU2717043 C1 RU 2717043C1 RU 2019132486 A RU2019132486 A RU 2019132486A RU 2019132486 A RU2019132486 A RU 2019132486A RU 2717043 C1 RU2717043 C1 RU 2717043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- radiator
- moisture
- duct
- cold
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха в регионах с очень низким ветроэнергетическим потенциалом или полным безветрием.The invention relates to installations for producing fresh water from atmospheric air in regions with very low wind energy potential or complete calm.
Нехватка воды становится одним из главных факторов, сдерживающих развитие цивилизации во многих регионах Земли. Суточный расход воды на личные нужды жителя современного благоустроенного города составляет 100-350 л. В то же время во многих регионах Земли эта цифра снижается до 20-70 л, в результате почти 1 млрд. человек на земле даже не обеспечен безопасной питьевой водой. Рынок пресной воды постоянно возрастает. Только с 1950 по 1980 г. потребление пресной воды в год на Земле возросло в четыре раза. В настоящее время основным источником пресной воды являются воды рек, озер, артезианских скважин и опресненная морская вода. Количество воды, находящейся в каждый данный момент в атмосфере, равно 14 тыс. м3, в то время как во всех речных руслах всего 1,2 тыс. м3. Ежегодно с поверхности суши и океана испаряется 577 тыс. м3, столько же потом выпадает в виде осадков. Речной годовой сток составляет лишь 7% общего количества выпадающих осадков. Из сравнения общего количества испаряющейся влаги и количества воды в атмосфере легко видеть, что в течение года она обновляется в атмосфере 45 раз. Таким образом, хотя основным источником пресной воды - является атмосферная влага - этот источник пресной воды оказывается пока неиспользуемым.Water scarcity is becoming one of the main factors restraining the development of civilization in many regions of the Earth. The daily water consumption for personal needs of a resident of a modern comfortable city is 100-350 liters. At the same time, in many regions of the world this figure is reduced to 20-70 liters, as a result, nearly 1 billion people on earth are not even provided with safe drinking water. The fresh water market is constantly growing. Only from 1950 to 1980, the consumption of fresh water per year on Earth has quadrupled. Currently, the main source of fresh water is the water of rivers, lakes, artesian wells and desalinated sea water. The amount of water at any given moment in the atmosphere is equal to 14 thousand m 3 , while in all river channels only 1,2 thousand m 3 . Annually, 577 thousand m 3 evaporates from the surface of land and the ocean, the same amount then falls in the form of precipitation. The annual river runoff is only 7% of the total amount of precipitation. From a comparison of the total amount of evaporating moisture and the amount of water in the atmosphere, it is easy to see that during the year it is updated in the atmosphere 45 times. Thus, although the main source of fresh water is atmospheric moisture, this source of fresh water is still unused.
Использование атмосферной влаги, содержащейся в атмосферном воздухе, минимально воздействует на окружающую среду в отличие от опреснительных установок, использующих морскую воду, так как в последнем случае образуется концентрированный рассол (рапа), который необходимо утилизировать, не отравляя окружающую среду. Данный ресурс пресной воды постоянно возобновляется, характеристики качества атмосферного конденсата, который может быть получен в большинстве районов Земли, очень высокие: в конденсате на два-три порядка меньше токсических металлов по сравнению с требованиями санитарных служб, практически нет микроорганизмов, конденсат хорошо аэрирован. Как показывают экономические исследования, эта вода может быть самой дешевой из всех, которые получают иными способами.The use of atmospheric moisture contained in the air minimally affects the environment, unlike desalination plants using sea water, since in the latter case a concentrated brine (brine) is formed, which must be disposed of without poisoning the environment. This fresh water resource is constantly being renewed, the atmospheric condensate quality characteristics that can be obtained in most regions of the Earth are very high: the condensate has two to three orders of magnitude less toxic metals compared with the requirements of the sanitary services, there are practically no microorganisms, the condensate is well aerated. As economic studies show, this water may be the cheapest of all that get in other ways.
Использование экстракции атмосферной влаги позволит получать огромные количества пресной воды, особенно в тропических районах, практически, не влияя на окружающую среду (Галушкина Т.П., Экономика: сегодня и завтра. М.: "Наука", 1991.); (Robert S. SchemenauerandPilarCereceda // Fog-waterCollectioninAridCoastalLocations. Ambio. 1991. Vol. 20, №7. p. 303-308).The use of extraction of atmospheric moisture will allow to obtain huge quantities of fresh water, especially in tropical areas, practically without affecting the environment (Galushkina TP, Economics: today and tomorrow. M .: "Science", 1991.); (Robert S. SchemenauerandPilarCereceda // Fog-waterCollectioninAridCoastal Locations. Ambio. 1991. Vol. 20, No. 7. p. 303-308).
Известно, что степень извлечения атмосферной влаги зависит от многих параметров процесса экстракции (температура окружающей среды, давление, скорость воздушного потока):It is known that the degree of extraction of atmospheric moisture depends on many parameters of the extraction process (ambient temperature, pressure, air flow rate):
η - КПД установки - 50%η - plant efficiency - 50%
где, ρ - содержание пара, г/м3, RH% - относительная влажность воздуха,where, ρ is the vapor content, g / m 3 , RH% is the relative humidity,
Qэв час=3600⋅Qэв, Qэв час - количество получаемой влаги, г/часQ ev hour = 3600⋅Q ev , Q ev hour - the amount of moisture received, g / hour
Известны с глубокой древности способ и устройство получения воды из воздуха путем ее конденсации на холодной поверхности (Евсеев А.А. - О водоснабжении города Феодосии в конце XVIII-начале XX века) (http://www.liveinternet.ru/users/kancstc/post365986337); (http://interesko.info/naznachenie-zagadochnyx-peshhernyx-kompleksov-v-peshhernyx-gorodax-kryma/).Since ancient times, a method and device for obtaining water from air by condensing it on a cold surface has been known (A. Evseev - On the water supply of the city of Feodosia in the late XVIII-early XX centuries) (http://www.liveinternet.ru/users/kancstc / post365986337); (http://interesko.info/naznachenie-zagadochnyx-peshhernyx-kompleksov-v-peshhernyx-gorodax-kryma/).
Город Феодосия еще в средние века снабжался водой, которую собирали в сооружениях, заполненных щебнем, на поверхности которого в засушливые летние месяцы конденсировалась вода и через систему гончарных труб диаметром 5-7 см подавалась в питьевые фонтаны города. В засушливые летние месяцы конденсировалось такое количество воды, которое обеспечивало 80 тысяч жителей.The city of Feodosia back in the Middle Ages was supplied with water, which was collected in structures filled with crushed stone, on the surface of which water condensed in the dry summer months and was supplied through the system of pottery pipes with a diameter of 5-7 cm to the drinking fountains of the city. In the dry summer months, such a quantity of water condensed that it provided 80 thousand inhabitants.
С незапамятных времен известны системы типа «Водяной конус» в виде плетеных корзин (youtube[On7gbKIa5zc]/youtube). Также хорошо известно древнее простое изобретение рыбаков (Марокко, Перу, Чили…), т.н. «Ловцы тумана», в основе его работы конденсация атмосферной влаги на развешанных вдоль берега моря (океана) рыбацких сетях, собирающих влагу в размещенные под сетями резервуары (https://you-journal.ru); (https://travtlask.ru/blog/posts/8627-lovtsy-tumana-kak-poluchayut-vjdu-iz-vozduha). Идею этого способа люди позаимствовали у природы. Ученые заметили, что хвоя сосен и секвой, растущих в высокогорных засушливых районах, конденсирует на своей поверхности влагу из окружающего воздуха. Капли повисают на хвоинках, а затем стекают на землю, увлажняя сухую почву. По такой же схеме работают и «ловцы туманов». Тонкая сетка собирает влагу, которая стекает в специальные резервуары, закрепленные в основании этой своеобразной конструкции. При необходимости вода поступает по трубам вниз, где расположены населенные пункты. Сегодня «ловцы тумана» размещены во многих засушливых районах планеты. Они снабжают людей водой в высокогорных регионах Анд, на западе Сахары и в Южной Африке. Одна из самых крупных установок находится в Марокко. Здесь на высоте 1200 метров «ловцы туманов» собирают в день около 6000 литров воды. Этого хватает для обеспечения 500 человек, которые проживают в окрестных деревнях. В пустыне Атакама в Чили также много подобных устройств. Это место самое сухое на Земле, но и здесь живут люди - установленные недавно в этих районах «ловцы тумана» существенно улучшили качество жизни этих людей.Since time immemorial, systems like the “Water cone” in the form of wicker baskets (youtube [On7gbKIa5zc] / youtube) have been known. Also well known is the ancient simple invention of fishermen (Morocco, Peru, Chile ...), the so-called “Fog Catchers”, based on its work, condensation of atmospheric moisture on fishing nets hung along the shore of the sea (ocean), collecting moisture in tanks located under the nets (https://you-journal.ru); (https://travtlask.ru/blog/posts/8627-lovtsy-tumana-kak-poluchayut-vjdu-iz-vozduha). People borrowed the idea of this method from nature. Scientists have noticed that pine needles and sequoias growing in arid arid areas condense moisture from the surrounding air on their surface. Drops hang on the needles, and then flow to the ground, moistening dry soil. The “fog catchers” work in the same way. A thin mesh collects moisture, which flows into special reservoirs fixed at the base of this unique design. If necessary, water flows down the pipes where the settlements are located. Today, "fog catchers" are located in many arid regions of the planet. They supply people with water in the highlands of the Andes, in the Western Sahara and in South Africa. One of the largest installations is in Morocco. Here, at an altitude of 1,200 meters, the "mist trappers" collect about 6,000 liters of water per day. This is enough to provide 500 people who live in the surrounding villages. The Atacama Desert in Chile also has many similar devices. This place is the driest on Earth, but people live here too - the “fog catchers” recently established in these areas have significantly improved the quality of life of these people.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха (патент РФ №2649890, МПК Е03В 3/28, опубл. 05.04.2018, Бюл. 10). Установка содержит вихревую ветротурбину, загоняющую воздух в камеру экстракции влаги, радиатор для охлаждения воздуха, термопреобразователь, водосборник, насыпной холм и вытяжные воздуховоды.The closest in technical essence to the proposed invention is the installation of fresh water extraction from atmospheric air (RF patent No. 2649890, IPC
Недостаткам известной установки является то, что рабочим телом может быть только набегающий воздушный поток, т.е. ветер. Без ветра установка не работает.The disadvantages of the known installation is that only the incoming air flow, i.e. wind. Without wind, the installation does not work.
Задачей предлагаемого изобретения является получение воды из атмосферного воздуха в регионах с недостатком природных источников пресной воды и с почти полным отсутствием ветра.The objective of the invention is to obtain water from atmospheric air in regions with a lack of natural sources of fresh water and with an almost complete absence of wind.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность получения пресной воды путем экстракции влаги из атмосферного воздуха в регионах с недостатком природных источников пресной воды и с очень низким ветроэнергетическим потенциалом или полным безветрием за счет создания автономной установки для эффективной экстракции пресной воды, несложной по конструкции, использующей в качестве рабочего тела нагнетаемый сжатый воздух, источником которого могут быть вентиляторы, воздуходувки, тепловые пушки, пневмокомпрессоры и т.п., а также термопреобразователи воздушного потока, в виде противоточной вихревой трубы, самовакуумирующейся вихревой трубы, теплового насоса или тепловой трубки.As a result of the use of the present invention, it becomes possible to obtain fresh water by extracting moisture from atmospheric air in regions with a lack of natural sources of fresh water and with very low wind energy potential or complete no wind due to the creation of an autonomous installation for the effective extraction of fresh water, which is simple in design, using as a working fluid pumped compressed air, the source of which can be fans, blowers, heat guns, pneumatic compress orors, etc., as well as thermal converters of the air flow, in the form of a countercurrent vortex tube, a self-evacuating vortex tube, heat pump or heat pipe.
Источниками сжатого воздуха могут быть вентиляторы, воздуходувки, тепловые пушки, пневмокомпрессоры и т.п., с давлением воздушного потока более 1,5 бар, а также термопреобразователи воздушного потока, в виде противоточной вихревой трубы (Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект, Москва, ООО «Научтехлитиздат», 2013, том 1, стр. 36-43), самовакуумирующейся вихревой трубы (Меркулов А.П., Вихревой эффект и его применение в технике, Самара, ООО «Полиграфист», 1997, стр. 105-109; Волов В.Т., Предельное энергетическое свойство вихревых устройств, сб. научных трудов МАИ, Тепло- и массообмен в двигателях летательных аппаратов, М.:, 1991; Волов В.Т., Серебряков Р.А., Евдокимов С.Н., Исследование самоваккумирующейся вихревой трубы с вращающимся диффузором, ВИНИТ, №5713, М:, 1984; Волов В.Т., Серебряков Р..А., Евдокимов С.Н., Анализ рабочих характеристик самовакуумирующейся вихревой трубы с вращающимся диффузором, Межвузовский сборник «Аэродинамика летательных аппаратов и их систем» / КАИ - Казань: 1993, №3, с. 20-33.)., теплового насоса (Эккерт Э.Р., Дрейк P.M., теория газо и - массообмена, М. Тосэнергоиздат, 1961); (Лебедев П.Д., Теплообменные сушильные и холодильные машины, М. Энергия, 1972) или тепловой трубки (Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Физические основы тепловых труб, М. Атомиздат, 1978); (Справочник по теплообменникам, т. 2, М. Энергоатомиздат, 1987).Sources of compressed air can be fans, blowers, heat guns, pneumatic compressors, etc., with an air flow pressure of more than 1.5 bar, as well as thermal converters of the air flow, in the form of a countercurrent vortex tube (Piralishvili Sh.A. Vortex effect, Moscow , LLC Nauchtekhlitizdat, 2013, volume 1, pp. 36-43), self-evacuating vortex tube (A. Merkulov, Vortex effect and its application in technology, Samara, Polygraphist LLC, 1997, pp. 105-109 ; Volov VT, Ultimate energy property of vortex devices, collection of scientific works of MAI, Te LO and mass transfer in aircraft engines, M.:, 1991; Volov V.T., Serebryakov R.A., Evdokimov S.N., Study of a self-accumulating vortex tube with a rotating diffuser, VINIT, No. 5713, M :, 1984 ; Volov VT, Serebryakov R..A., Evdokimov SN, Performance analysis of a self-evacuating vortex tube with a rotating diffuser, Interuniversity collection “Aerodynamics of aircraft and their systems” / KAI - Kazan: 1993, No. 3, from. 20-33.)., Heat pump (Eckert E.R., Drake P.M., gas and mass transfer theory, M. Tosenergoizdat, 1961); (Lebedev P.D., Heat-exchange drying and refrigerating machines, M. Energia, 1972) or a heat pipe (Ivanovsky M.N., Sorokin V.P., Physical fundamentals of heat pipes, M. Atomizdat, 1978); (Handbook of heat exchangers, vol. 2, M. Energoatomizdat, 1987).
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый пневмоэкстрактор атмосферной влаги, включающий камеру экстракции влаги с радиатором охлаждения воздуха, термопреобразователь воздушного потока, вытяжной воздуховод и воздухозаборник, водосборник с аккумулятором холода, установленный под насыпным холмом, согласно изобретению, содержит источник нагнетаемого сжатого воздуха, состоящий из корпуса с воздухозаборником и выходным воздуховодом и размещенными в нем или вентилятором, или воздуходувкой, или тепловой пушкой, или пневмокомпрессором, установленный под насыпным холмом и соединенный выходным воздуховодом с термопреобразователем потока сжатого воздуха в виде противоточной вихревой трубы, в которой происходит разделение входящего воздушного потока на горячий и холодный, с вытяжными воздуховодом горячего потока и воздуховодом холодного потока, холодный воздух по воздуховоду холодного потока поступает в корпус радиатора охлаждения воздуха, а горячий воздух по воздуховоду горячего потока обдувает конструкцию радиатора охлаждения воздуха, экстрагированная из горячего потока воздуха вода сначала поступает в водосборник с аккумулятором холода, выполненным из композитного материала с низкой теплопроводностью и затем - самотеком через кран к потребителю, а осушенный в радиаторе от влаги воздух отводится через вытяжной воздуховод в окружающую атмосферу.The above technical result is achieved by the fact that the proposed pneumatic extractor of atmospheric moisture, including a moisture extraction chamber with an air cooling radiator, an air flow thermoconverter, an exhaust duct and an air intake, a water collector with a cold accumulator installed under a bulk hill, according to the invention, contains a source of pressurized compressed air consisting of from a housing with an air intake and an outlet duct and either a fan, or a blower, or a heat gun placed in it th, or a pneumatic compressor installed under a bulk hill and connected by an outlet duct to a thermoconverter of a compressed air stream in the form of a countercurrent vortex tube, in which the incoming air stream is divided into hot and cold, with a hot air exhaust duct and a cold flow duct, cold air through the duct the cold stream enters the casing of the air cooling radiator, and hot air blows through the hot air duct through the design of the air cooling radiator, stragirovannaya stream of hot air the water first enters the drip pan from a cold accumulator, made of composite material with low thermal conductivity and then - by gravity through a cock to the consumer, and dried in the radiator by air moisture is discharged through the exhaust duct into the surrounding atmosphere.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемый пневмоэкстрактор атмосферной влаги, включающий камеру экстракции влаги с радиатором охлаждения воздуха, термопреобразователь воздушного потока, вытяжной воздуховод и воздухозаборник, водосборник с аккумулятором холода, установленный под насыпным холмом, согласно изобретению, содержит источник нагнетаемого сжатого воздуха, состоящий из корпуса с воздухозаборником и выходным воздуховодом и размещенными в нем или вентилятором, или воздуходувкой, или тепловой пушкой, или пневмокомпрессором, установленный под насыпным холмом и соединенный выходным воздуховодом с термопреобразователем, представляющим собой самовакуумирующуюся вихревую трубу, где происходит разделение воздушного потока на горячий и холодный, образовавшийся в самовакуумирующейся трубе горячий закрученный поток, обогащенный влагой, поступает в радиатор для охлаждения воздуха через вытяжной воздуховод горячего потока, а охлажденный поток отдает всю тепловую энергию охлаждаемому медному стержню, соединяющему напрямую термопреобразователь с радиатором охлаждения воздуха, экстрагированная из горячего потока воздуха вода поступает в водосборник с аккумулятором холода и затем - самотеком через кран к потребителю, а осушенный от влаги в радиаторе воздух отводится через вытяжной воздуховод в окружающую атмосферу.The technical result is also achieved by the fact that the proposed pneumatic extractor of atmospheric moisture, including a moisture extraction chamber with an air cooling radiator, an air flow thermoconverter, an exhaust duct and an air intake, a water collector with a cold accumulator installed under a bulk hill, according to the invention, contains a source of pressurized compressed air consisting of from a housing with an air intake and an outlet duct and either a fan or a blower or a heat gun or Mon an eumocompressor installed under the bulk hill and connected by the outlet duct to a thermal converter, which is a self-evacuating vortex tube, where the air flow is divided into hot and cold, the hot swirling stream formed in the self-evacuating tube, enriched with moisture, enters the radiator to cool the air through the exhaust hot air duct flow, and the cooled stream gives all the thermal energy to the cooled copper rod, which directly connects the thermal converter s with the radiator cooling air extracted from the hot stream of air, water enters the sump with the cold accumulator, and then - by gravity through a cock to the consumer, and dried by moisture in the air discharged through the radiator exhaust duct to the ambient atmosphere.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемый пневмоэкстрактор атмосферной влаги, включающий камеру экстракции влаги с радиатором охлаждения воздуха, термопреобразователь воздушного потока, вытяжной воздуховод и воздухозаборник, водосборник с аккумулятором холода, установленный под насыпным холмом, согласно изобретению, содержит источник нагнетаемого сжатого воздуха, состоящий из корпуса с воздухозаборником и выходным воздуховодом и размещенными в нем или вентилятором, или воздуходувкой, или тепловой пушкой, или пневмокомпрессором, установленный под насыпным холмом и соединенный выходным воздуховодом с термопреобразователем в виде тепловой трубки, испаритель которой соединен с корпусом радиатора охлаждения воздуха, а конденсатор тепловой трубки размещается в грунте под насыпным холмом, при этом весь поток сжатого воздуха из источника сжатого воздуха по выходному воздуховоду поступает в корпус радиатора охлаждения воздуха, а экстрагированная из этого воздуха вода поступает в водосборник с аккумулятором холода и затем - самотеком через кран к потребителю, а осушенный от влаги в радиаторе охлаждения воздух отводится через вытяжной воздуховод в окружающую среду.The technical result is also achieved by the fact that the proposed pneumatic extractor of atmospheric moisture, including a moisture extraction chamber with an air cooling radiator, an air flow thermoconverter, an exhaust duct and an air intake, a water collector with a cold accumulator installed under a bulk hill, according to the invention, contains a source of pressurized compressed air consisting of from a housing with an air intake and an outlet duct and either a fan or a blower or a heat gun or Mon an eumocompressor installed under the bulk hill and connected by the outlet duct to a thermal converter in the form of a heat pipe, the evaporator of which is connected to the casing of the air cooling radiator, and the condenser of the heat pipe is located in the ground under the bulk hill, while the entire flow of compressed air from the compressed air source through the exhaust duct enters the casing of the air cooling radiator, and the water extracted from this air enters the catchment with a cold accumulator and then by gravity through a tap to consumer of, and dried by moisture in the radiator cooling air discharged through the exhaust air duct to the environment.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемый пневмоэкстрактор атмосферной влаги, включающий камеру экстракции влаги с радиатором охлаждения воздуха, термопреобразователь воздушного потока, вытяжной воздуховод и воздухозаборник, водосборник с аккумулятором холода, установленный под насыпным холмом, согласно изобретению, содержит источник нагнетаемого сжатого воздуха, состоящий из корпуса с воздухозаборником и выходным воздуховодом и размещенными в нем или вентилятором, или воздуходувкой, или тепловой пушкой, или пневмокомпрессором, установленный под насыпным холмом и соединенный выходным воздуховодом с термопреобразователем, представляющим собой теплой насос, испаритель теплового насоса соединен с корпусом радиатора охлаждения воздуха, а конденсатор теплового насоса размещается в грунте под насыпным холмом, при этом весь поток сжатого воздуха из источника сжатого воздуха по выходному воздуховоду поступает в корпус радиатора охлаждения воздуха, а экстрагированная из этого воздуха вода поступает в водосборник с аккумулятором холода и затем - самотеком через кран к потребителю, а осушенный от влаги в радиаторе охлаждения воздух отводится через вытяжной воздуховод в окружающую среду.The technical result is also achieved by the fact that the proposed pneumatic extractor of atmospheric moisture, including a moisture extraction chamber with an air cooling radiator, an air flow thermoconverter, an exhaust duct and an air intake, a water collector with a cold accumulator installed under a bulk hill, according to the invention, contains a source of pressurized compressed air consisting of from a housing with an air intake and an outlet duct and either a fan or a blower or a heat gun or Mon an eumocompressor installed under the bulk hill and connected by the outlet duct to a thermal converter, which is a warm pump, the heat pump evaporator is connected to the casing of the air cooling radiator, and the heat pump condenser is located in the ground under the bulk hill, while the entire stream of compressed air from the compressed air source the outlet duct enters the housing of the air cooling radiator, and the water extracted from this air enters the catchment with a cold accumulator and then with MOTECO through the valve to the consumer and dehumidified by the moisture in the radiator cooling air discharged through the exhaust air duct to the environment.
Варианты сочетания конструктивных элементов источника воздушного потока и термопреобразователя определяются с учетом климатических условий конкретной местности размещения пневмоэкстрактора атмосферной влаги.Variants of a combination of structural elements of an air flow source and a thermal converter are determined taking into account the climatic conditions of a particular location of the atmospheric moisture pneumatic extractor.
Пневмоэкстрактор атмосферной влаги работает следующим образом.A pneumatic extractor of atmospheric moisture works as follows.
Поток сжатого воздуха от источника сжатого воздуха поступает на, размещенный в камере экстракции влаги термопреобразователь и радиатор для охлаждения воздуха. Холодные элементы термопреобразователя (поток холодного воздуха, охлажденный медный стержень или испарители тепловой трубки или теплового насоса подохлаждают радиатор для охлаждения воздуха и из воздуха, подаваемого в радиатор для охлаждения воздуха, конденсируется влага, поступающая далее в водозаборник.A stream of compressed air from a source of compressed air enters a thermal converter and a radiator located in the moisture extraction chamber for cooling the air. Cold elements of the thermal converter (a stream of cold air, a cooled copper rod or evaporators of a heat pipe or heat pump cools the radiator to cool the air and moisture condenses from the air supplied to the radiator to cool the air, which flows further into the intake.
Сущность предлагаемого пневмоэкстрактора атмосферной влаги, поясняется чертежами.The essence of the proposed pneumatic extractor of atmospheric moisture is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена общая схема пневмоэкстрактора атмосферной влаги с термопреобразователем потока сжатого воздуха в виде противоточной вихревой трубы.In FIG. 1 shows a general diagram of a pneumatic extractor of atmospheric moisture with a temperature transducer of compressed air flow in the form of a countercurrent vortex tube.
На фиг. 2 представлена общая схема пневмоэкстрактора атмосферной влаги с термопреобразователем потока сжатого воздуха в виде самовакуумирующейся вихревой трубы.In FIG. 2 shows a general diagram of a pneumatic extractor of atmospheric moisture with a thermoconverter for compressed air flow in the form of a self-evacuating vortex tube.
На фиг. 3 представлена общая схема пневмоэкстрактора атмосферной влаги с термопреобразователем в виде тепловой трубки.In FIG. 3 shows a general diagram of a pneumatic extractor of atmospheric moisture with a thermal converter in the form of a heat pipe.
На фиг. 4 представлена общая схема пневмоэкстрактора атмосферной влаги с термопреобразователем в виде теплового насоса.In FIG. 4 shows a general diagram of a pneumatic extractor of atmospheric moisture with a thermal converter in the form of a heat pump.
Пневмоэкстрактор атмосферной влаги (на фиг. 1) содержит источник сжатого воздуха 1, состоящий из корпуса с воздухозаборником 2 и выходным воздуховодом 3, в корпусе источника сжатого воздуха 1 размещены или вентилятор, или воздуходувка, или тепловая пушка или пневмокомпрессор (на чертеже не показаны), камеру экстракции влаги 4, установленную под насыпным холмом 8, термопреобразователь потока сжатого воздуха 5 в виде противоточной вихревой трубы с вытяжными воздуховодом горячего потока 11 и воздуховодом холодного потока 10, радиатор охлаждения воздуха 6, водосборник 7, вытяжной воздуховод осушенного воздуха 9, аккумулятор холода 12, выполненный из композитного материала с низкой теплопроводностью и расположенный в водосборнике 7, кран 13 для подачи воды из водосборника 7 потребителю.The atmospheric moisture pneumatic extractor (in Fig. 1) contains a compressed air source 1, consisting of a housing with an
Источник сжатого воздуха 1 установлен под насыпным холмом и соединен выходным воздуховодом 3 с термопреобразователем 5. Термопреобразователь 5, представляющий собой противоточную вихревую трубу, где происходит разделение воздушного потока на горячий и холодный, радиатор охлаждения воздуха 6, водосборник 7 размещены в камере экстракции влаги 4. Водосборник 7 установлен под насыпным холмом 8 выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности.A compressed air source 1 is installed under the bulk hill and is connected by the
На фиг. 2 термопреобразователь 5, размещенный в камере экстракции влаги 4 представляет собой самовакуумирующуюся вихревую трубу (СВТ), где происходит разделение воздушного потока на горячий и холодный. Образовавшийся в самовакуумирующейся трубе горячий закрученный поток, обогащенный влагой, поступает в радиатор для охлаждения воздуха 6 через вытяжной воздуховод горячего потока 11, а охлажденный поток СВТ отдает всю тепловую энергию охлаждаемому медному стержню 14, который соединяет напрямую термопреобразователь 5 с радиатором охлаждения воздуха 6.In FIG. 2, the
На фиг. 3 термопреобразователь 5 представляет собой тепловую трубку. Испаритель тепловой трубки 15 (теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло радиатора для охлаждения воздуха) соединен с корпусом радиатора охлаждения воздуха 6, а конденсатор тепловой трубки 16 (теплообменник, в котором горячий хладагент передает тепло в рабочую среду) размещается в грунте под насыпным холмом 8.In FIG. 3, the
На фиг. 4 термопреобразователь 5 представляет собой теплой насос. Испаритель теплового насоса 17 (теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло радиатора для охлаждения воздуха) соединен с корпусом радиатора охлаждения воздуха 6, а конденсатор теплового насоса 18 (теплообменник, в котором горячий хладагент передает тепло в рабочую среду) размещается в грунте под насыпным холмом 8.In FIG. 4, the
Пневмоэкстрактор в зависимости от типа термопреобразователя атмосферной влаги работает следующим образом.Pneumatic extractor, depending on the type of thermal converter of atmospheric moisture, operates as follows.
На фиг. 1 атмосферный воздух по воздухозаборнику 2 поступает в источник сжатого воздуха 1, в котором происходит сжатие воздуха примерно до 2 Па. Поток сжатого воздуха от источника сжатого воздуха 1 через выходной воздуховод 3 поступает на термопреобразователь 5, представляющий собой противоточную вихревую трубу, где происходит разделение воздушного потока на горячий и холодный. Образовавшийся в противоточной вихревой трубе горячий закрученный поток, обогащенный влагой, поступает в радиатор для охлаждения воздуха 6 через вытяжной воздуховод горячего потока 11, в противоположную сторону выходит охлажденный поток, поступающий в радиатор для охлаждения воздуха по воздуховоду холодного потока 10. Насыщенный влагой горячий воздух, поступивший в радиатор для охлаждения воздуха 6, конденсируется, после чего экстрагированная вода поступает в водосборник 7, где дополнительно охлаждается аккумулятором холода 12. Далее осушенный от влаги горячий воздух из радиатора для охлаждения воздуха 6 отводится через вытяжной воздуховод осушенного воздуха 9 в окружающую среду. Накопленная экстрагированная пресная вода из атмосферного воздуха в водосборнике 7 самотеком вытекает через кран 13 к потребителю.In FIG. 1 atmospheric air through the
В варианте (фиг. 2) атмосферный воздух по воздухозаборнику 2 поступает в источник сжатого воздуха 1, в котором происходит сжатие воздуха примерно до 2 Па. Поток сжатого воздуха от источника сжатого воздуха 1 через выходной воздуховод 3 поступает на термопреобразователь 5, размещенный в камере экстракции влаги 4, представляющий собой самовакуумирующуюся вихревую трубу (СВТ), где происходит разделение воздушного потока на горячий и холодный. Образовавшийся в самовакуумирующейся трубе горячий закрученный поток, обогащенный влагой, поступает в радиатор для охлаждения воздуха 6 через вытяжной воздуховод горячего потока 11, а охлажденный поток СВТ отдает всю тепловую энергию охлаждаемому медному стержню 14. Стержень 14 напрямую соединен с радиатором охлаждения воздуха 6, в который поступает насыщенный влагой горячий воздух для экстракции влаги, после чего экстрагированная вода поступает в водосборник 7, где дополнительно охлаждается аккумулятором холода 12, а осушенный от влаги горячий воздух из радиатора для охлаждения воздуха 6 отводится через вытяжной воздуховод 9 в окружающую среду. Накопленная экстрагированная пресная вода из атмосферного воздуха самотеком вытекает через кран 13 к потребителю.In the embodiment (Fig. 2), atmospheric air enters the compressed air source 1 through the
В варианте (фиг. 3) атмосферный воздух по воздухозаборнику 2 поступает в источник сжатого воздуха 1, в котором происходит сжатие воздуха примерно до 2 Па. Поток сжатого воздуха от источника сжатого воздуха 1 через выходной воздуховод 3 поступает сразу в размещенный в камере экстракции влаги 4 корпус радиатора охлаждения воздуха 6. Термопреобразователь 5, в данном варианте пневмоэкстрактора атмосферной влаги, представляет собой тепловую трубку. Испаритель тепловой трубки 15 (теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло радиатора для охлаждения воздуха) соединен с корпусом радиатора охлаждения воздуха 6, а конденсатор тепловой трубки 16 (теплообменник, в котором горячий хладагент передает тепло в рабочую среду) размещается в грунте под насыпным холмом 8. Экстрагированная в радиаторе охлаждения воздуха вода поступает в водосборник 7 с аккумулятором холода 12 и затем через кран 13 к потребителю, а осушенный от влаги в радиаторе охлаждения 6 воздух отводится через вытяжной воздуховод 9 в окружающую среду. Накопленная экстрагированная вода из атмосферного воздуха в водосборнике 7 самотеком вытекает через кран 13 к потребителю.In the embodiment (Fig. 3), atmospheric air enters the compressed air source 1 through the
В варианте (фиг. 4) атмосферный воздух по воздухозаборнику 2 поступает в источник сжатого воздуха 1, в котором происходит сжатие воздуха примерно до 2 Па. Весь поток сжатого воздуха от источника сжатого воздуха 1 через выходной воздуховод 3 поступает сразу в размещенный в камере экстракции влаги 4 корпус радиатора охлаждения воздуха 6. Термопреобразователь 5, в данном варианте пневмоэкстрактора атмосферной влаги, представляет собой тепловой насос. Испаритель теплового насоса 17 (теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло радиатора для охлаждения воздуха) соединен с корпусом радиатора охлаждения воздуха 6, а конденсатор теплового насоса 18 (теплообменник, в котором горячий хладагент передает тепло в рабочую среду) размещается в грунте под насыпным холмом 8. Экстрагированная в радиаторе охлаждения воздуха 6 вода поступает в водосборник 7 с аккумулятором холода 12 и затем через кран 13 к потребителю, а осушенный от влаги в радиаторе охлаждения 6 воздух отводится через вытяжной воздуховод 9 в окружающую среду. Накопленная экстрагированная вода из атмосферного воздуха самотеком вытекает через кран 13 к потребителю. Этот вариант пневмоэжектора обладает повышенной холодопроизводительностью, так как запитывается электроэнергией.In the embodiment (Fig. 4), atmospheric air enters the compressed air source 1 through an
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019132486A RU2717043C1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Pneumatic extractor of atmospheric moisture (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019132486A RU2717043C1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Pneumatic extractor of atmospheric moisture (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2717043C1 true RU2717043C1 (en) | 2020-03-17 |
Family
ID=69898361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019132486A RU2717043C1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Pneumatic extractor of atmospheric moisture (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717043C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3431186A1 (en) * | 1984-08-24 | 1986-03-06 | Lutz 8204 Brannenburg Zacherl | Apparatus for obtaining drinking water |
| SU1751608A1 (en) * | 1990-09-11 | 1992-07-30 | Саратовское Техническое Училище N 7 | Device for collecting drinking water from air |
| RU2649890C1 (en) * | 2017-07-19 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Installation of fresh water extraction from atmospheric air |
-
2019
- 2019-10-14 RU RU2019132486A patent/RU2717043C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3431186A1 (en) * | 1984-08-24 | 1986-03-06 | Lutz 8204 Brannenburg Zacherl | Apparatus for obtaining drinking water |
| SU1751608A1 (en) * | 1990-09-11 | 1992-07-30 | Саратовское Техническое Училище N 7 | Device for collecting drinking water from air |
| RU2649890C1 (en) * | 2017-07-19 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Installation of fresh water extraction from atmospheric air |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Habeebullah | Potential use of evaporator coils for water extraction in hot and humid areas | |
| US6116034A (en) | System for producing fresh water from atmospheric air | |
| US9976810B2 (en) | Water recovery from cooling tower exhaust | |
| US7328584B2 (en) | Fresh water extraction device | |
| Mahmoudi et al. | Improving the performance of a Seawater Greenhouse desalination system by assessment of simulation models for different condensers | |
| CN102986499A (en) | Self-powered and cold air-assisted water-drawing self-irrigation system based on ground surface temperature difference | |
| RU2649890C1 (en) | Installation of fresh water extraction from atmospheric air | |
| CN102992419A (en) | Method and apparatus for desalinating water as well as method and apparatus for irrigating desalted water | |
| CN108476823B (en) | Humidifying-dehumidifying type saline water desalination system for agricultural greenhouse | |
| CN103510573B (en) | Refrigeration water making device and water making method through collection of water resource in air | |
| Moradi et al. | Experimental study of an air humidity absorption cycle based on the MHI | |
| RU160016U1 (en) | INSTALLATION FOR WATER | |
| Dorzhiev et al. | Application of renewable energy sources for water extraction from atmospheric air | |
| RU2717043C1 (en) | Pneumatic extractor of atmospheric moisture (versions) | |
| CN106430382A (en) | Simple seawater desalination device | |
| Abbady et al. | Performance enhancement of a humidification–dehumidification seawater desalination system | |
| CN108222125A (en) | The loop circuit heat pipe and its heat-exchanger rig of a kind of mao of suction height change | |
| RU2504417C1 (en) | Nuclear power complex | |
| AU2010224409A1 (en) | Humidified and cooled greenhouse | |
| Bourouni et al. | Water desalination by humidification and dehumidification of air, seawater greenhouse process | |
| US20030038022A1 (en) | Solar desalination plant | |
| Lotfi et al. | RETRACTED: Experimental and numerical investigation of a solar-thermal humidification-dehumidification desalination plant for a coastal greenhouse | |
| US11578476B2 (en) | Evaporative cooler and moisture condenser with vapor recovery and method | |
| CN108253828A (en) | A kind of loop circuit heat pipe and its air water fetching device | |
| CN208356465U (en) | Dehumidification device |