SU1546558A1 - Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме - Google Patents

Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме Download PDF

Info

Publication number
SU1546558A1
SU1546558A1 SU884393867A SU4393867A SU1546558A1 SU 1546558 A1 SU1546558 A1 SU 1546558A1 SU 884393867 A SU884393867 A SU 884393867A SU 4393867 A SU4393867 A SU 4393867A SU 1546558 A1 SU1546558 A1 SU 1546558A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
pipe
water
float
valves
cooling
Prior art date
Application number
SU884393867A
Other languages
English (en)
Inventor
Семен Яковлевич Герценштейн
Игорь Владимирович Некрасов
Александр Евгеньевич Орданович
Любовь Васильевна Филянд
Original Assignee
Научно-Исследовательский Институт Механики@Мгу Им.М.В.Ломоносова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Исследовательский Институт Механики@Мгу Им.М.В.Ломоносова filed Critical Научно-Исследовательский Институт Механики@Мгу Им.М.В.Ломоносова
Priority to SU884393867A priority Critical patent/SU1546558A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1546558A1 publication Critical patent/SU1546558A1/ru

Links

Landscapes

  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к охране окружающей среды и может быть использовано дл  охлаждени  и очистки поверхностных вод от химических и биологических загр знений, например нефт ных пленок, водорослей и т.п. Цель изобретени  - повышение эффективности и эксплуатационных качеств. Устройство состоит из вертикальной трубы 1 с поплавком 2, установленным в верхней части трубы 1, стабилизирующих колец 7 и  кор . Верхн   подводна  часть трубы 1 снабжена патрубками 5, направленными вниз и внутрь трубы 1, с установленными на их выходных отверсти х обратными клапанами 6. Труба 1 выполнена из теплопроводного материала и имеет в верхней надводной части уширение. При волнении вследствие различи  гидростатического давлени  снаружи и внутри трубы 1 происходит открытие клапанов 6 и вода из верхних теплых слоев водоема перемещаетс  в нижние, перемешива сь и охлажда сь. Охлаждение преп тствует росту водорослей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области активного воздействия на водоемы в процессе хозяйственной деятельности человека и мо-. жет быть применено для очистки поверхностных вод от химических и биологических загрязнений, например, нефтяных пленок, планитона и т. п.
Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.
На чертеже изображено предлагаемое устройство.
Устройство состоит из трубы 1, изготовленной из теплопроводного материала, поплавка 2 с юбкой 3, являющейся поверхностью усеченного конуса, направляющих плоскостей 4, патрубков 5 и обратных клапанов 6, стабилизирующих колец 7 и якоря (не показан). Труба 1 закреплена на поплавке 2 так, что ее верхний край возвышается над свободной поверхностью воды на несколько десятков сантиметров. На поплавке 2 установлена юбка 3 и направляющие плоскости 4. В верхней части трубы 1 сделаны впускные отверстия, на которых установлены патрубки 5 и впускные клапаны 6; Обратный клапан может быть изготовлен из кусочка упругого материала (например, резины). В качестве обратного клапана может применяться лепестковый клапан и любой другой известный обратный клапан, пропускающий воду только внутрь трубы, когда наружное давление превышает внутреннее, и обладающий небольшим сопротивлением. На трубе для улучшения демпфирующих свойств установлены одно или несколько стабилизирующих колец, диаметр которых более чем вдвое превышает диаметр трубы. Диаметр верхней части трубы 1 больше диаметра основной ее части.
Для увеличения теплообмена жидкости, протекающей по трубе, с внешней средой внутренняя поверхность может быть снабжена ребрами, установленными вдоль оси трубы. Труба может быть выполнена в виде змеевика.
Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают в естественных водоемах (озерах, внутренних морях, морских заливах, континентальных шельфе океана) в условиях развитого термоклина при убывании температуры с ростом глубины, т. е. в средних северных широтах, преимущественно в летнее время. Во время волнения теплая поверхностная вода поднимается в юбке 3, переливается через край внутрь трубы 1 и под воздействием веса воды, расположенной выше свободного уровня водоема, опускается вниз, охлаждается при движении по участку трубы 1, расположенному ниже термоклина, и выталкивается вниз. В результате охлаждения плотность воды возрастает, и она становится тяжелее воды, расположенной выше термоклина. Поэтому вытекающая вода не может подняться выше уровня термоклина даже в том случае, если ее плотность продолжает оставаться меньше плотности воды, расположенной ниже термоклина (например, в результате аномального распределения солености).
Тонкий слой поверхностной воды, содержащей максимальные концентрации загрязняющих веществ и органического материала, перемещается на глубину и распределяется по большому объему воды, расположенному ниже термоклина. Поскольку глубина залегания термоклина составляет обычно 20—40 м, а глубина компенсации, ниже которой фотосинтез прекращается, составляет тот же порядок, то указанное устройство может успешно применяться также для борьбы с цветением морской воды, в частности с весьма вредными «красными приливами». Поверхностные вещества, обладающие большой плавучестью, которые не могут быть увеличены потоком стекающей по трубе воды (плавающий мусор, остатки нефти) будут концентрироваться около предложенного устройства за счет радиального течения к месту стока и могут быть легко собраны механическими средствами.
Устройство функционирует даже в том случае, когда высота волн настолько мала, что поверхностная вода не переливается через край трубы, а также при полном отсутствии волнения при положительном градиенте солености. При волновом движении поверхности водоема зависимость от глубины амплитуды отклонения давления от среднего гидростатического имеет вид \P=zpgae А ? (1) где а — амплитуда волны;
λ — ее длина;
р—плотность жидкости;
ζ — глубина;
g — ускорение силы тяжести.
Давление жидкости у нижнего конца трубы 1 равно среднему гидростатическому pgH, в то время как у наружных стенок верхнего конца трубы 1 давление изменяется с амплитудой (1).
При превышении волной уровня средней поверхности давление у наружных стенок трубы в ее верхней части становится больше давления внутри трубы, клапаны 6 открываются, и поверхностная вода начинает поступать внутрь трубы 1 и двигаться к нижнему ее концу. Когда волна опускается ниже уровня средней поверхности, клапаны 6 закрываются, а вода в трубе постепенно замедляет свое движение.
Увеличение диаметра трубы на участке выше ватерлинии устройства позволяет повысить эффективность устройства. В этом случае скорость Уд снижения уровня в верхней части трубы 1 равна .
(2) где V — скорость жидкости в трубе ниже ватерлинии;
d — диаметр основной трубы;
D — диаметр верхней части.
При D^d уровень в верхней части тру- 5 бы будет постоянным и равным амплитуде волны а при отсутствии заплескивания, и ka, если этот процесс имеет место. Здесь k — коэффициент увеличения амплитуды волны при ее движении по юбке, установленной на поплавке внутри вер- 1θ тикальных плоскостей. В этом случае на столб воды в трубе будет постоянно действовать избыточная сила.
Дополнительная движущая сила возникает за. счет того, что, проходя слой термоклина, из-за высокой теплопроводности стенок трубы вода в трубе охлаждается и плотность ее возрастает. Поскольку соленость поверхностной воды в обычных условиях больше, чем соленость глубинной 20 воды, то вода в трубе становится тяжелее окружающей жидкости и возникает перепад давлений «самотяги». Под воздействием этого перепада тяжелая жидкость вытекает из нижнего конца трубы 1 даже при 2д отсутствии волнения. В этом случае уровень жидкости в трубе 1 становится несколько ниже уровня свободной поверхности, клапаны 6 открываются и пропускают поверхностную жидкость внутрь трубы 1. Этот процесс будет продолжаться, пока не срав- зо няются температуры и солености обоих слоев.
Из-за тепловой инерции и конечной скорости теплообмена поток в трубе должен пройти расстояние в несколько десятков диаметров, прежде чем его температура приблизится к температуре внешней среды. При этом для достижения значительного перепада давлений трубу 1 следует значительно удлинить, что увеличивает материалоемкость и линейные размеры конструкции. С целью увеличения эффективности теплообмена и уменьшения линейных размеров устройства внутренняя поверхность трубы может быть выполнена оребренной, причем ребра должны быть установлены продольно оси трубы. Кроме того, труба может быть выполнена в виде змеевика.
Эксперимент показал, что слой поверхностной воды толщиной в 1 м, загрязненной биологическими, химическими и механическими компонентами, будет в течение суток замещаться слоем чистой воды, расположенной ниже.
В неограниченном водоеме (бухте, заливе) закачиваемый на глубину поверхностный слой будет замещаться более чистой поверхностной водой из открытой акватории. Вертикальный подъем исчезнет или сильно замедлится и уменьшит скорость охлаждения поверхности.
Устройство эффективно функционирует как при весьма малом волнении, так и при полном отсутствии волнения в водоемах с положительным градиентом солености без дополнительных затрат энергии.

Claims (2)

  1. Формула изобретения
    1. Устройство для перемешивания воды в стратифицированном водоеме, содержащее вертикальную трубу с поплавком в верхней части, кольцевым диском, прикрепленным снаружи к трубе и расположенным под поплавком в плоскости, перпендикулярной оси трубы, и радиальными направляющими пластинами, установленными на поплавке, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, труба выполнена из теплопроводного материала и снабжена установленными во внутренней полости трубы патрубками с входными и выходными отверстиями и с обратными клапанами на выходных отверстиях, при этом' в верхней части трубы выполнены сквозные отверстия, в которых закреплены концы патрубков с входными отверстиями, а концы патрубков с обратными клапанами на выходных отверстиях направлены вниз.
  2. 2. Устройство по π. 1, Отличающееся тем, что верхняя часть трубы выполнена с уширением над поплавком.
SU884393867A 1988-01-18 1988-01-18 Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме SU1546558A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884393867A SU1546558A1 (ru) 1988-01-18 1988-01-18 Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884393867A SU1546558A1 (ru) 1988-01-18 1988-01-18 Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1546558A1 true SU1546558A1 (ru) 1990-02-28

Family

ID=21361885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884393867A SU1546558A1 (ru) 1988-01-18 1988-01-18 Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1546558A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442858C1 (ru) * 2010-09-20 2012-02-20 Николай Петрович Дядченко Устройство нефтесборное

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 716984, кл. С 02 F 1/20, 1977. Авторское свидетельство СССР № 1469579, кл. А 01 G 15/00, 1986. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442858C1 (ru) * 2010-09-20 2012-02-20 Николай Петрович Дядченко Устройство нефтесборное

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080277492A1 (en) Fluid property regulator
KR100888927B1 (ko) 외해용 수중 가두리 양식 장치
JP6124363B2 (ja) 流水エネルギーを利用した底無しカップ式水力変換装置
US20200164850A1 (en) Anti-fouling docks and low density fluid displacement
US4264233A (en) Fluid dynamic repeller for protecting coast from erosion
US7985035B2 (en) Flow control system for a detention pond
KR20060017822A (ko) 태양광 수집기
US3160135A (en) Stabilizing system for floating platform
WO2002008523A2 (en) Selective reservoir withdrawal system
SU1546558A1 (ru) Устройство дл перемешивани воды в стратифицированном водоеме
Rawn et al. Diffusers for disposal of sewage in sea water
JPS61155092A (ja) 安定な浮揚性海上構造
NO742830L (ru)
RU135640U1 (ru) Установка опреснения морской воды
JPS6124238B2 (ru)
US10364003B2 (en) Hybrid fixed/floating marine structures
RU2659315C9 (ru) Конструкционные элементы пластикового понтона
SU1314989A1 (ru) Устройство дл подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема
US4100747A (en) Swell abatement device
EP3594488B1 (en) Multi-directional, multi-frequency wave attenuator device between two fluids having different densities
GB2108590A (en) Liquid wave energy absorber
CN104743074A (zh) 一种用于岛礁的可漂浮建筑结构
JPH0560006B2 (ru)
GB2444731A (en) Ocean thermal energy conversion
AU2004243336B2 (en) Collector for solar radiation