RU2743173C1 - Автономный опреснитель - Google Patents
Автономный опреснитель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743173C1 RU2743173C1 RU2020119011A RU2020119011A RU2743173C1 RU 2743173 C1 RU2743173 C1 RU 2743173C1 RU 2020119011 A RU2020119011 A RU 2020119011A RU 2020119011 A RU2020119011 A RU 2020119011A RU 2743173 C1 RU2743173 C1 RU 2743173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- water
- humidifier
- moisturizer
- solar
- 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
-
- 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
- Y02A20/141—Wind power
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гелиотехнике, точнее к опреснителям морской и минерализованной воды, использующим возобновляемые источники энергии, и может быть использовано для индивидуального водоснабжения вне цивилизованной инфраструктуры, а также в медицине катастроф. Автономный опреснитель морской воды по методу увлажнения воздуха, содержит емкость исходной воды, обогреваемый солнечным теплом увлажнитель воздуха, конденсатор в виде змеевика, емкость для опресненной воды, воздушный насос и отличается тем, что увлажнитель представляет собой восходящую гофрированную трубу, испарение ведется в турбулентном потоке воздуха, при этом подача исходной воды в увлажнитель обеспечивается эжекцией через сопло и поплавковую камеру, причём количество исходной воды превышает расчетную испаряющую способность увлажнителя с целью смывания солевого осадка, а воздушный насос имеет привод от ветродвигателя или от морских волн. 2 ил.
Description
Изобретение относится к гелиотехнике, точнее к опреснителям морской и минерализованной воды, использующим возобновляемые источники энергии, и может быть использовано для индивидуального водоснабжения вне цивилизованной инфраструктуры, а также в медицине катастроф.
В настоящее время запатентовано множество конструкций опреснителей морской воды т.н. парникового типа, в которых увлаженный и нагретый солнечным теплом воздух охлаждается с выпадением росы-конденсата. Общей отличительной особенностью указанных устройств является наличие испарительной камеры достаточно больших габаритов, поскольку испарение исходной воды ведется со свободной поверхности. Процессы испарения и конденсации происходят при близких температурах в рамках одного, в сущности, конструктивного объема, что неизбежно снижает КПД установки. Для преодоления этого недостатка предложен ряд конструкций с раздельными блоками испарения и конденсации, а также увеличенной площадью контакта воздух-вода.
Известно устройство для опреснения морской воды (РФ №96369, МПК C02F 1/04, оп. 27.07.2010 г.), содержащее установленные на подвижной платформе воздуховод с ветродвигателем, теплообменник с емкостью для сбора конденсата и систему трубопроводов с арматурой для подачи и слива соленой и пресной воды, отличающийся тем, что ветродвигатель выполнен в виде турбины, а воздуховод выполнен в виде соосных вертикально установленных с щелевым зазором между собой полой трубы и сообщенного с атмосферой укороченного кожуха, соединенного герметично с емкостью для сбора конденсата.
Недостатком аналога является малый перепад температуры рабочего тела - воздуха и связанная с этим потребность в значительных объемах расхода воздуха для получения сколь-нибудь заметного количества пресной воды.
Известна также гигроскопическая гелиоопреснительная установка (РФ, №2048444, МПК C02F 1/04, оп. 20.11.1995 г.), содержащая подогреватель исходной питательной морской воды, выполненный в виде спиральных лотков, над которыми размещена прозрачная оболочка с солнцепоглощающим покрытием, конденсатор, расположенный над опреснителем, вентилятор, выполненный в виде солнечно-ветровой установки с установкой дефлектора на верхнем срезе вытяжного воздухопровода, отличающаяся тем, что опреснитель снабжен турбокомпрессором, системой пневмофорсунок, погруженных в лотки, насадкой, выполненной в виде матово-черного кускообразного теплопроводного материала, размещенной в лотках.
Недостатками аналога следует признать сложность и материалоемкость конструкции.
Известен также Ультразвуковой распылитель солнечной плиты - устройство для деминерализации соленой воды (CN №110002524, МПК C02F 1/14, C02F 1/12, оп. 12.07.2019), которое содержит блок питания, блок распыления, испаритель и блок охлаждения, причем блок распыления содержит воздушный насос, расходомер, резервуар для воды и ультразвуковой распылитель; резервуар для воды представляет собой закрытую емкость и используется для хранения солоноватой воды; ультразвуковой распылитель расположен в емкости для воды служит для преобразования солоноватой воды в частицы водяного тумана; испарительная установка содержит испарительную крышку, металлический теплообменник и опреснитель; а блок охлаждения содержит корпус охлаждающего резервуара, кольцевую трубу для конденсации и резервуар для сбора воды. Согласно устройству, ультразвуковой распылитель распыляет солоноватую воду на маленькие капли; туман выдувается воздушным насосом в испарительный бункер теплообменника для быстрого испарения; и время испарения сокращается, поскольку распыленные маленькие капли могут быстрее поглощать тепловую энергию для испарения.
Недостатками аналога являются сложность конструкции и потребность в электроэнергии.
Наиболее близким по конструкции является устройство для опреснения морской воды (Патент на изобретение РФ №2617489, МПК C02F 1/04, C02F 1/14, оп. 25.04.2017), принятое за прототип, содержащее емкость исходной воды, испарительную камеру, снабженную солнечным коллектором, конденсатор в виде змеевика, емкость для опресненной воды, соединительную и запорную арматуру, конденсатор расположен в емкости исходной воды, являющейся теплообменником и соединенной с испарительной камерой через запорный клапан, испарительная камера выполнена с возможностью создания в ней разрежения посредством вакуумного насоса, в нижней части испарительной камеры установлены обратные водоэмульсионные спринклеры для создания водовоздушной эмульсии, а в верхней части испарительной камеры в зоне выхода пара установлены пластины вторичной эмиссии, при этом устройство оснащено двумя комбинированными датчиками уровня/солености жидкости, датчиком давления и первым датчиком температуры, установленными в испарительной камере, вторым датчиком температуры, установленным на выходе солнечного коллектора, причем все датчики, насосы и запорная арматура подсоединены к контроллеру. Обратные водоэмульсионные спринклеры для создания водовоздушной эмульсии содержат патрубок забора воздуха, оснащенный задвижкой, соединенный трубками с камерами смешения, каждая камера смешения выполнена цилиндрической с кольцевым щелевым отверстием, а выходное отверстие снабжено последовательно размещенными конфузором и диффузором, при этом в нижней части камеры смешения установлен ультразвуковой излучатель, полость под которым заполнена упругим материалом, а перед входным отверстием камеры смешения в трубке установлен патрубок с соплом для подвода воды.
Недостатками прототипа являются сложность и материалоемкость конструкции. Кроме того, указанный опреснитель требует дополнительного электрооборудования в виде циркуляционного насоса, ультразвуковых излучателей, датчиков, контроллеров и т.п. Следует отметить также возможность нарастания накипи на обогреваемых каплеотбойниках, названных пластинами вторичной эмиссии.
Технический результат предлагаемого автономного опреснителя заключается в упрощении конструкции, устранении опасности отложения солей, полной автономности опреснителя при минимальном обслуживании и нулевом электропотреблении.
Технический результат достигается тем, что в увлажнителе воздуха, представляющем собой обогреваемую солнечным теплом восходящую гофрированную трубу, создается воздушным насосом турбулентный поток воздуха, в котором эжектируемая через сопло и поплавковую камеру исходная вода быстро дробится на микрокапли с последующим интенсивным испарением, при этом подача исходной воды в увлажнитель обеспечивается с некоторым избытком, который не может быть испарен полностью и вытекает из увлажнителя, смывая при этом солевой осадок.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема автономного опреснителя, на фиг. 2 приведена конструкция узла эжекции.
Автономный опреснитель содержит емкость исходной воды 1, увлажнитель воздуха 2, конденсатор 3, емкость дистиллата 4 и воздушный насос 5, который прокачивает исходный атмосферный воздух через весь тракт опреснителя и возвращает его в атмосферу. Увлажнитель воздуха 2 обогревается солнечным теплом и представляет собой восходящую тонкостенную гофрированную трубу из материала с высокой теплопроводностью, например, из нержавеющей стали. Смешивание исходной воды и воздуха происходит в узле эжекции на входе в увлажнитель воздуха 2 при истечении воды из сопла 6, постоянство подвода воды к которому обеспечивает поплавковая камера 7. Воздушная заслонка 8 служит для регулирования количества воздуха, подаваемого в опреснитель. Гидрозатворы 10 и 11 предназначены для отвода неиспаренной в увлажнителе 2 воды в емкость рассола 9 и емкость исходной воды 1 соответственно. Охлаждаемый ветром конденсатор 3 представляет собой нисходящую гофрированную трубу и отделен от увлажнителя 2 вертикальным участком воздуховода. Гидрозатвор 12 служит для слива пресной воды в емкость дистиллата 4.
Автономный опреснитель работает следующим образом. Воздушный насос 5 создает поток воздуха через последовательно соединенные увлажнитель 2 и конденсатор 3. Увлажнитель представляет собой восходящую, а конденсатор - нисходящую гофрированные трубы, условный проход которых подобран таким образом, чтобы поток воздуха принял ярко выраженный турбулентный характер, при этом увлажнитель обогревается солнечным теплом, а конденсатор находится в тени и охлаждается окружающим воздухом. Подача воздуха в увлажнитель осуществляется через узел эжекции, причем воздушная заслонка 8 позволяет в небольших пределах регулировать разрежение на входе в увлажнитель. Исходная морская или минерализованная вода из бака 1 эжектируется потоком воздуха из сопла 6 и благодаря турбулентности потока быстро дробится на микрокапли и интенсивно испаряется, нагреваясь вместе с воздухом по мере продвижения через увлажнитель 2. Постоянство подвода исходной воды обеспечивается поплавковой камерой 7. Небольшое разрежение воздуха на входе в увлажнитель увеличивает эжекцию исходной воды до количества, превышающего расчетную испаряющую способность увлажнителя 2. Избыток неиспаренной воды стекает по увлажнителю 2, смывая возможный солевой осадок, и далее через гидрозатвор 10 удаляется в емкость рассола 9. Другая часть нагретой, но неиспарившейся воды, прошедшая увлажнитель 2, отделяется на вертикальном участке воздухопровода между увлажнителем 2 и конденсатором 3 и возвращается через гидрозатвор 11 в емкость исходной воды 1, нагревая ее. Если воздушный насос 5 связан с ветродвигателем, то периодическое снижение скорости потока воздуха через опреснитель, связанное с неравномерностью ветра, приводит к дополнительному смыву солевого осадка из увлажнителя 2. Тот же эффект относится к воздушному насосу, имеющему привод от морских волн. Увлажненный горячий воздух попадает далее в охлаждаемый ветром конденсатор, при этом выпавший дистиллат стекает через гидрозатвор 12 в емкость пресной воды 4. Потерей тепла дистиллата в атмосферу следует пренебречь ради простоты конструкции и снижения себестоимости автономного опреснителя.
Claims (1)
- Автономный опреснитель морской воды, содержащий емкость исходной воды, обогреваемый солнечным теплом увлажнитель воздуха, конденсатор, емкость для опресненной воды и воздушный насос, отличающийся тем, что увлажнитель представляет собой восходящую гофрированную трубу, испарение ведется в турбулентном потоке воздуха, при этом подача исходной воды в увлажнитель обеспечивается эжекцией через сопло и поплавковую камеру, причём количество исходной воды превышает расчётную испаряющую способность увлажнителя с целью смывания солевого осадка, а воздушный насос связан с ветродвигателем или имеет привод от морских волн.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119011A RU2743173C1 (ru) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | Автономный опреснитель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119011A RU2743173C1 (ru) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | Автономный опреснитель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2743173C1 true RU2743173C1 (ru) | 2021-02-15 |
Family
ID=74665932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020119011A RU2743173C1 (ru) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | Автономный опреснитель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2743173C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2048444C1 (ru) * | 1991-04-26 | 1995-11-20 | Алихов Николай Николаевич | Гигроскопическая гелиоопреснительная установка |
CN100494818C (zh) * | 2003-04-15 | 2009-06-03 | 北京环能海臣科技有限公司 | 一种太阳能热能溴化锂吸收式中央空调海水淡化装置 |
RU96369U1 (ru) * | 2010-01-19 | 2010-07-27 | Борис Дмитриевич Кузнецов | Устройство для опреснения морской воды |
RU2617489C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Смарт-Тек" (ООО "Смарт-Тек") | Устройство для опреснения воды |
CN208762183U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-04-19 | 曾庆福 | 一种太阳能海水淡化提盐及发电一体化系统 |
CN110002524A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 宁夏大学 | 一种超声雾化太阳能灶盐水淡化装置 |
-
2020
- 2020-06-02 RU RU2020119011A patent/RU2743173C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2048444C1 (ru) * | 1991-04-26 | 1995-11-20 | Алихов Николай Николаевич | Гигроскопическая гелиоопреснительная установка |
CN100494818C (zh) * | 2003-04-15 | 2009-06-03 | 北京环能海臣科技有限公司 | 一种太阳能热能溴化锂吸收式中央空调海水淡化装置 |
RU96369U1 (ru) * | 2010-01-19 | 2010-07-27 | Борис Дмитриевич Кузнецов | Устройство для опреснения морской воды |
RU2617489C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Смарт-Тек" (ООО "Смарт-Тек") | Устройство для опреснения воды |
CN208762183U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-04-19 | 曾庆福 | 一种太阳能海水淡化提盐及发电一体化系统 |
CN110002524A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 宁夏大学 | 一种超声雾化太阳能灶盐水淡化装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4343683A (en) | Method for desalinating water | |
WO2006138516A2 (en) | Air heated diffusion driven water purification system | |
US11820674B2 (en) | Solar-powered continuous distillation assembly having efficient heat recovery | |
RU2617489C1 (ru) | Устройство для опреснения воды | |
CN109110848B (zh) | 一种高盐废水空气能低温蒸发装置及空气能低温蒸发方法 | |
US20170233264A1 (en) | Desalination system for the production of potable water | |
US20110017584A1 (en) | Desalination System and Method | |
CN103613155B (zh) | 热管式低温两效海水淡化装置 | |
US11406910B2 (en) | Apparatus for maximizing effluent liquid evaporation | |
CN202116341U (zh) | 一种小型太阳能海水淡化装置 | |
Essa et al. | Critical issues on advancements and challenges in HDH desalination units | |
RU2743173C1 (ru) | Автономный опреснитель | |
CN105936521A (zh) | 一种海水淡化装置 | |
US3471373A (en) | Automatic control system for vapor compression distilling unit | |
AU2008238608B2 (en) | Apparatus for purifying contaminated liquid | |
US4204914A (en) | Apparatus for desalinating water | |
RU2527261C1 (ru) | Тепловая электрическая станция кочетова | |
US4211609A (en) | Apparatus for desalinating water | |
RU2743154C1 (ru) | Градирня низкого давления для дистилляции воды | |
RU2184592C2 (ru) | Способ получения пресной воды и опреснитель для его осуществления | |
US4203805A (en) | Apparatus for desalinating water | |
RU2743154C9 (ru) | Градирня низкого давления для дистилляции воды | |
RU2165890C1 (ru) | Гелиоопреснительная установка | |
RU2767322C1 (ru) | Солнечная станция для дистилляции воды | |
RU200247U1 (ru) | Трубчатая испарительная градирня с ультрафиолетовым обеззараживанием воды |