RU29299U1

RU29299U1 - WATER DESCRIPTION PLANT

Info

Publication number: RU29299U1
Application number: RU2003100649/20U
Authority: RU
Inventors: В.С. Дмитриев; С.И. Карпов; В.К. Куролес; В.Д. Савчук; В.Н. Трусов
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2003-05-10

Description

20Q3t0064920Q3t00649

УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ.INSTALLATION FOR WATER DRAINAGE.

Полезная модель относится к устройствам для опреснения воды методом вымораживания.The utility model relates to devices for desalination by freezing.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели, является описанная в патенте РФ № 2111924 установка, содержащая две емкости, систему охлаждения, нагрева каждой из них, включающую средство для принудительной циркуляции хладагента и замкнутый испарительный контур, емкости выполнены преимущественно шарообразными, каждая снабжена компенсаторным каналом для подачи и слива воды, причем в емкостях установлены датчики параметра, характеризующего показатель чистоты и качества воды, например датчики электропроводности воды или датчики фиксации процесса кристаллизации, связанные с входами блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторного блока, соединенного с полостями емкостей, испарителями, конденсаторами, средством для принудительной циркуляции хладагента (компрессором подключенным к источнику электроэнергии), средствами для подачи воды, слива талой воды и воды из центральных зон емкостей.The closest in terms of essential features analogue (prototype) of the proposed utility model is the installation described in RF patent No. 2111924, which contains two tanks, a cooling system, a heating system for each of them, including a means for forced circulation of the refrigerant and a closed evaporative circuit, the tanks are made mostly spherical each equipped with a compensatory channel for supplying and discharging water, and in the tanks installed sensors of a parameter characterizing the indicator of purity and quality of water, Example water conductivity sensors or crystallization fixation sensors associated with the inputs of a control unit, the outputs of which are connected to the control inputs of a commutator unit connected to tank cavities, evaporators, condensers, means for forcing refrigerant circulation (compressor connected to an electric power source), means for supplying water, draining meltwater and water from the central zones of the tanks.

Существенными признаками, совпадающими с признаками предлагаемого технического решения, является наличие двух емкостей, каждая из которых снабжена соединенной с источником электроснабжения системой охлаждения, нагрева, каналом для подачи, слива воды, датчиком параметров процесса, связанным с входом блока управления, при этом выходы блока управления подключены к управляющим входам коммутаторного блока, соединенного с системами охлаждения, нагрева, а также со средствами для подачи и слива воды.The essential features that coincide with the features of the proposed technical solution are the presence of two tanks, each of which is equipped with a cooling system, a heating system, a channel for supplying, draining water, a process parameter sensor connected to the input of the control unit, and the outputs of the control unit connected to the control inputs of the switching unit connected to cooling, heating systems, as well as means for supplying and draining water.

Данное устройство является достаточно экономичным и автоматизированным, однако системы охлаждения, нагрева с циркуляцией хладагента являются сложными и недостаточно надежными.This device is quite economical and automated, but the cooling system, heating with circulation of the refrigerant are complex and not reliable enough.

Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача упрощения конструкции, а также повышения надежности установки для опреснения воды.The proposed utility model solves the technical problem of simplifying the design, as well as improving the reliability of the desalination plant.

Для достижения указанного технического результата в установке для опреснения воды содержащей две емкости, каждая из которых снабжена соединенной с источником электроснабжения системой охлаждения-нагрева, каналом для подачи, слива воды, датчиком параметров процесса, связанным с входом блока управления, при этом выходы блока управления подключены к управляющим входам коммутаторного блока, соединенного с системами охлаждения, нагрева, а также со средствами для подачи и слива воды, емкости имеют смежные теплопроводящие стенки, между которыми расположена система охлаждения-нагрева, выполненная в виде соединенныхTo achieve the specified technical result in the installation for desalination of water containing two tanks, each of which is equipped with a cooling-heating system connected to a power supply, a channel for supplying, draining water, a process parameter sensor associated with the input of the control unit, while the outputs of the control unit are connected to the control inputs of the switch unit connected to cooling, heating systems, as well as to means for supplying and discharging water, the tanks have adjacent heat-conducting walls between which It is bubbled heating-cooling system, designed as a coupled

IllllllllflllllliОб т - устройствоIllllllllflllllli About t - device

МПК: С 02 F 1/22IPC: C 02 F 1/22

между собой последовательно-параллельно элементов Пельтье. Кроме того, для обеспечения возможности опреснения морской воды датчики параметров процесса выполнены температурными. Дополнительно, источником электроснабжения данной установки для опреснения воды может служить автономный нестабильный источник электроэнергии.between each other in series-parallel Peltier elements. In addition, to ensure the possibility of desalination of sea water, the process parameters sensors are made temperature. Additionally, an autonomous unstable source of electricity can serve as a source of power for this desalination plant.

Отличительными признаками предлагаемой установки для опреснения воды является то, что емкости имеют смежные теплопроводящие стенки, между которыми расположена система охлаждения-нагрева, выполненная в виде соединенных между собой последовательно-параллельно элементов Пельтье. Кроме того, датчики параметров процесса выполнены температурными, а также, дополнительно, источником электроснабжения является нестабильный источник электроэнергии.Distinctive features of the proposed installation for desalination of water is that the tanks have adjacent heat-conducting walls, between which there is a cooling-heating system made in the form of Peltier elements connected in series with each other. In addition, the process parameters are temperature sensors, and, in addition, the source of power supply is an unstable source of electricity.

Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, достигается следующий технический результат - система охлаждения-нагрева конструктивно максимально проста - охлаждающие элементы являются и нагревающими, функция которых зависит от коммутации. При этом охлаждающие-нагревающие элементы - элементы Пельтье практически не выходят из строя, а, кроме того, выход из строя одного из элементов не приводит к прекращению работы установки. Кроме того, конструкция данной установки позволяет использовать любые источники электроэнергии, в том числе автономные нестабильные, такие как ветро, гелио, волно и т.п., нестабильность которых будет влиять только на производительность установки. Необходимо также отметить, что использование электрической системы охлаждения-нагрева делает установку экологически безопасной ввиду отсутствия в установке рабочего газа-хладагента, например, фреона.Due to the presence of these distinctive features in combination with the known ones indicated in the restrictive part of the formula, the following technical result is achieved - the cooling-heating system is structurally as simple as possible - the cooling elements are also heating, the function of which depends on switching. At the same time, the cooling-heating elements - Peltier elements practically do not fail, and, in addition, the failure of one of the elements does not lead to the cessation of the installation. In addition, the design of this installation allows you to use any sources of electricity, including stand-alone unstable, such as wind, solar, wave, etc., the instability of which will only affect the performance of the installation. It should also be noted that the use of an electric cooling-heating system makes the installation environmentally safe due to the absence of a working refrigerant gas, for example, freon in the installation.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемую установку для опреснения воды, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособностиAs a result of a search by sources of patent and scientific and technical information, the totality of features characterizing the proposed installation for desalination of water was not found. Thus, the proposed utility model meets the eligibility criterion.

новое.new.

Предложенное техническое рещение может найти применение в конструкциях установок для опреснения воды, в том числе морской и, что особенно важно, данная установка может быть агрегатирована с любым источником электроэнергии, в том числе нестабильным, при этом не требуется его регулирования, а, кроме того, используется вся вырабатываемая электроэнергия, а, следовательно, данное решение соответствует критерию «промышленно применимо.The proposed technical solution can find application in the design of desalination plants, including marine, and, most importantly, this installation can be aggregated with any source of electricity, including unstable, and it does not require its regulation, and, in addition, all generated electricity is used, and, therefore, this solution meets the criterion of “industrially applicable.

Полезная модель поясняется схемой.The utility model is illustrated in the diagram.

Изображенная на схеме установка для опреснения воды содержит две теплоизолированные от окружающей среды емкости 1 и 2, каждая из которых снабжена соединенной с источником электроснабжения (на схеме не приведен, он может быть как сетевым, так и индивидуальным, в том числе нестабильным) системой охлаждения-нагрева, выполненная в виде соединенных между собой последовательно-параллельно элементов ПельтьеThe water desalination plant shown in the diagram contains two tanks 1 and 2 that are insulated from the environment, each of which is equipped with a power supply connected to the source (not shown in the diagram, it can be either a network or an individual, including unstable) cooling system - heating made in the form of Peltier elements connected in series-parallel

3., каналом 4 для подачи соленой и слива опресненной воды, каналом 5 для слива рассола, датчиком 6 параметров процесса (для опреснения морской воды температурным), связанным с входом блока управления 7, при этом выходы блока управления 7 подключены к управляющим входам коммутаторного блока 8, выполненного в виде мостовой схемы с ключами 9, 10, 11, 12, соединенного с системами охлаждения-нагрева, а также со средствами для подачи соленой и слива опресненной воды электромагнитными клапанами 13 и 14, насосом 15 и слива соленой воды электромагнитными клапанами 16 и 17 (в данном случае слив осуществляется самотеком, но возможно и применение насоса), емкости 1 и 2 имеют смежные теплопроводящие стенки, между которыми расположены элементы Пельтье 3. Переключение подачи соленой воды и слива пресной в канале 4 производится краном 18. На выходе (входе) каналов 4, 5 в емкости 1, 2 расположены фильтры для задержания льда (на схеме не обозначены).3., channel 4 for supplying salt and draining desalinated water, channel 5 for draining brine, a sensor 6 of process parameters (for desalination of sea water temperature) associated with the input of the control unit 7, while the outputs of the control unit 7 are connected to the control inputs of the switch unit 8, made in the form of a bridge circuit with keys 9, 10, 11, 12, connected to cooling-heating systems, as well as means for supplying salt and draining desalinated water with electromagnetic valves 13 and 14, pump 15 and draining salt water with electromagnetic valves 16 and 17 (in this case, drainage is carried out by gravity, but it is also possible to use a pump), tanks 1 and 2 have adjacent heat-conducting walls, between which Peltier elements 3 are located. Salt water supply and fresh water discharge in channel 4 are switched by tap 18. the outlet (inlet) of channels 4, 5 in the containers 1, 2 are filters for retaining ice (not indicated in the diagram).

Описанная установка работает следующим образом. На первом этапе включается привод насоса 15, и клапаны 13 и 14. Вода, например морская, заполняет емкости 1 и 2. Затем включаются ключи 9 и 12 и элементы Пельтье 3 начинают изменять температуру емкостей 1 и 2. В емкости 1 температура уменьшается, а в емкости 2 увеличивается. При этом объем морской воды, находящейся в емкости 2 выполняет функцию радиатора. Когда в емкости 1 температура достигнет - 11°С (температуры, ниже которой замерзает соленая вода), блок управления 7 переводит мостовую схему коммутаторного блока 8 в режим стабилизации температуры. При этом пресная вода кристаллизуется. После окончания процесса кристаллизации, время которого определяется экспериментальным путем, открывается клапан 16 и рассол сливается наружу. В емкости 1 остается пресная вода в кристаллическом виде. Затем блок управления 7 перекоммутирует элементы Пельтье 3, включая ключи 10 и 11 и теперь уже емкость 1 разогревается, а емкость 2 охлаждается. При этом пресная вода в емкости 1 выполняет роль радиатора. При этом нагреваясь она переходит в жидкое состояние. Когда в емкости 2 температура достигнет - 11°С, и произойдет процесс кристаллизации пресной воды в емкости 2, открывается клапан 13 и кран 18 переводит канал 4 из положения «морская вода в положение «пресная вода и пресная вода самотеком (или под воздействием насоса, в данном случае не приведенного) из емкости 1 вытекает в накопитель. Далее вновь кран 18 переводится в положение «морская вода и включается насос 15. Емкость 1 заполняется морской водой, мостовая схема коммутаторного блока 8 переключается в положение охлаждения емкости 1, емкость 2 нагревается и пресная вода в ней уже переходит их кристаллического состояния в жидкое. Далее процесс повторяется.The described installation works as follows. At the first stage, the drive of the pump 15 is turned on, and the valves 13 and 14. Water, for example, sea water, fills the tanks 1 and 2. Then the keys 9 and 12 are turned on and the Peltier elements 3 begin to change the temperature of the tanks 1 and 2. In the tank 1, the temperature decreases, and in capacity 2 increases. The volume of sea water in the tank 2 performs the function of a radiator. When the temperature in tank 1 reaches –11 ° C (the temperature below which salt water freezes), the control unit 7 puts the bridge circuit of the switch unit 8 into temperature stabilization mode. In this case, fresh water crystallizes. After the completion of the crystallization process, the time of which is determined experimentally, valve 16 opens and the brine drains out. In tank 1, fresh water remains in crystalline form. Then, the control unit 7 will reconnect the Peltier elements 3, including the keys 10 and 11, and now the tank 1 is heated, and the tank 2 is cooled. In this case, fresh water in the tank 1 acts as a radiator. In this case, when heated, it passes into a liquid state. When the temperature in tank 2 reaches –11 ° C, and the process of crystallization of fresh water in tank 2 occurs, valve 13 opens and valve 18 transfers channel 4 from the position “sea water to position“ fresh water and fresh water by gravity (or under the influence of a pump, in this case, not shown) from the tank 1 flows into the drive. Then again, the valve 18 is put into the “sea water” position and the pump 15 is turned on. The tank 1 is filled with sea water, the bridge circuit of the switch unit 8 is switched to the cooling position of the tank 1, the tank 2 is heated and the fresh water in it already goes from its crystalline state to liquid. The process is then repeated.

Тем самым, при хорошей теплоизоляции установки, под воздействием элементов Пельтье происходит перекачка тепла-холода из одной емкости в другую. Затраты электроэнергии при этом минимальны.Thus, with good thermal insulation of the installation, under the influence of Peltier elements, heat-cold is transferred from one tank to another. Electricity costs are minimal.

Источником питания данной установки может быть как стабильная электросеть, так и автономные источники нитания, что позволяет опреснять воду в удаленных от электросетей местах. При этом данная конструкция позволяет использовать автономные нестабильные источники питания (источники возобновляемой энергии) такие, как, например, ветроэнергетические установки. При этом будет использоваться широкий диапазон ветров, т.е. будет использоваться вся вырабатываемая электроэнергия. Количество вырабатываемой ветроэнергетической установкой электроэнергии будет влиять только на время проведения цикла опреснения, т.е. на производительность установки, не прерывая при этом процесса опреснения.The power source of this installation can be both a stable power grid, and autonomous sources of threading, which allows desalination of water in places remote from the power grid. Moreover, this design allows the use of autonomous unstable power sources (renewable energy sources) such as, for example, wind power plants. A wide range of winds will be used, i.e. all generated electricity will be used. The amount of electricity generated by the wind power installation will only affect the time of the desalination cycle, i.e. on plant performance without interrupting the desalination process.

Claims

1. Installation for desalination of water, containing two containers, each of which is equipped with a cooling, heating system connected to a power source, a channel for supplying, draining water, a process parameter sensor associated with the input of the control unit, while the outputs of the control unit are connected to control inputs switch unit connected to cooling, heating systems, as well as to means for supplying and draining water, characterized in that the tanks have adjacent heat-conducting walls, between which there is a cooling system REPRESENTATIONS, heating made in the form of interconnected in series-parallel to the Peltier elements.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the process parameters sensors are made of temperature.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the source of power is an autonomous unstable source of electricity.