SU1632945A1

SU1632945A1 - Способ получени и накоплени опресненного льда

Info

Publication number: SU1632945A1
Application number: SU884404071A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Петрович Коваленко
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов
Priority date: 1988-04-05
Filing date: 1988-04-05
Publication date: 1991-03-07

Abstract

Изобретение относитс к способам опреснени воды замораживанием, может быть использовано дл образовани массива льда опресненной воды в периоды с чередованием положительных и отрицательных температур воздуха при перераспределении опресненной замораживанием воды и холода на период года с установившимис положительными температурами дл тепловых мелиорации почвогрунтов, помещений и площадок Изобретение относитс к способам опреснени воды замораживанием и накоплени опресненного льда и может быть использовано дл образовани массива льда из опресненной воды в периоды с чередованием положительных и отрицательных температур воздуха при перераспределении опресненной замораживанием воды и холода ла период года с установившимис положитель- ными температурами дл тепловых ме- дл скота, а также сельскохоз йственного орошени и пастбищного животноводства и позвол ет повысить эффективность процесса. Это достигаетс тем, что слой льда намораживают на внешних стенках охладител , расположенного в нижней части объема минерализованной воды, лед периодически отдел ют от поверхности охладител изменением положени и формы его стенок, вызываемого изменением температуры и давлени заполн ющего охладитель практически несжимаемого хладоносител , перекачиваемого насосом с тепловым приводом через охлаждающий теплообменник , установленный в воздушной среде, а отделенные от стенок охладител образовани льда доопресн ют незамерзшей водой при их всплывании и смерзании с .массивом уже всплывшего льда. После отвода рассола массив льда дополнительно опресн ют подачей минерализованной воды, имеющей температуру 1-4 С под массив льда. 1 ил., 4 табл. лиораций почвогрунтов, помещений и площадок дл скота, а также сельскохоз йственного орошени и пастбищного животноводства. Целью изобретени вл етс повы- шение эффективности процесса. На чертеже показана установка дл осуществлени предлагаемого способа. Установка включает в себ емкость 1, имеющую трубопровод 2 с вентилем дл подвода минерализованной воды на с (О о оо ю СО 4 сд

Description

опреснение, трубопровод 3 с вентилем дл отвода рассола, теплоизол ционный слой 4, размещенный на поверхности воды с возможностью вертикального смещени , насос 5 с тепловым приводом от перепада температур, периодически нагнетающий и всасывающий несжимаемый хладоноситель, которым заполнены

носитель отсасывают из охладител 8, уменьшают его объем в охладителе, измен ют положение и форму его стенок , отдел ют намерзший на внешней поверхности сл ой льда, образовани которого всплывают и доопресн ютс подогревом окружающей его водой путем растапливани линз рассола между

нагнетательный трубопровод 6, подсое-jQ кристаллами пресного льда, расташш15

диненный через охлаждающий теплооб- менник 7 к охладителю 8, и всасывающий трубопровод 9 соедин ющий охладитель 8 с насосом 5, причем охлади- тель 8 расположен у дна емкости 1 и выполнен с возможностью изменени линейных размеров.

Способ осуществл ют следующим образом .

В емкость 1 с теплоизолированными 20 стенками и дном подают по трубопроводу 2 минерализованную воду, имеющую 1 -4 С,, поверхность воды теплоизолируют слоем 4, например, синтетических , гранул, нераствор емых в воде, имею- 25 щих плотность, меньше плотности воды.

При отрицательных температурах воздуха практически несжимаемый и незамерзающий рабочий хладоноситель, например керосин или водный раствор -JQ Nad или КС1, перекачивают насосом 5 с тепловым приводом по трубопроводу 6 с жесткими стенками в охлаждающий теплообменник 7, где хладоноситель при отрицательных температурах воздуха охлаждают ниже 0°С и подают в охладитель 8, например, сильфонного типа, имеющий возможно теплопроводные стенки, имеющие коэффициент теплового

35

вающихс при температуре окружающей воды. Затем всплывшие образовани льда смораживают, одновременно до- опресн водой, имеющей более высокую температуру. После окончани цикла всасывани насоса 5 хладоноситель при цикле нагнетани сначала доохлаждают в теплообменнике 7 и весь процесс повтор ют.

Насос с тепловым приводом работает только при наличии перепада температур между хладоносителем, имеющим более высокую температуру, и воздухом , имеющим более низкую температуру , причем, чем больше эта разница, тем больше интенсивность циркул ции хладоносител .

При повышении температуры рабочего тела в насосе 5 выше заданной насос 5 не работает, что обеспечивает автоматическое отключение системы образовани ., льда, а образованный массив льда остаетс термоизолированным .

Наличие теплоизол ционного сло 4, выполненного с возможностью его вертикального смещени , дает возможность предохранить утечку холода при положительных температурах воздуха и сохранить образованный в период с отрицательными температурами воздуха массив льда, а при наступлении нового периода с отрицательными температурами воздуха продолжать его наращивание.

расширени , отличающийс от такого коэффициента воды, и измен ющие.свое положение и форму в зависимости от давлени в охладителе хладоносител . Из охладител 8 хладоноситель всасывают в рабочую камеру насоса 5 по трубопроводу 9 с жесткими стенками. При нагнетательном цикле насоса с тепловым проводом хладоноситель из насоса 5 подают в теплообменник 7 а из него под повышенным давлением - в охладитель 8. Увеличивают давление в охладителе 8, в результате измен ют положение и форму стенок охладител 8, выполненных, например, гофрированными из листового алюмини . По мере охлаждени стенок охладител 8 хладоносители на.его внешней поверхности образуют слой льда. При цикле всасывани насоса 5 подогретый хладо

5

0 5

Q

5

0

5

0

Температура замерзани рассола зависит от степени его минерализации: чем выше содержание солей, тем при более низкой температуре рассол замерзает .

По мере охлаждени воды охладителем на его стенках образуетс снова слой льда, который при изменении положени и формы стенок охладител отдел етс от стенок и всплывает. При всплытии в жидкой воде остатки всплывающего льда дополнительно опресн ютс , опресн етс также всплывший лед за счет та ни линз, имеющих

повышенное солесодержание по сравне- ( нию с солесодержанием незамерзшей воды у лед ного массива, и весь процесс повтор ют снова. При этом необходимо иметь в виду, что изменение плотности воды с изменением температуры в пределах от 0 до 4°С вл етс аномальным, т.е. ее плотность увеличиваетс с возрастанием температуры.

Таким образом осуществл ют последовательное наращивание массива пресного льда и накапливание холода в период чередовани отрицательных и положительных температур путем на- мораживани массива при отрицательных температурах воздуха, исключа его размораживание в период с отрицательными температурами.

При по влении потребностей в воде и холоде у потребителей в период года с установившимис положительными температурами лед ной массив размораживают , например, путем подвода в охладитель 8 воды или другого теплоноси- тел , имеющего положительную температуру и охлаждаемого в охладителе 8 до более низких температур перед подачей потребителю (не показано) на нужды тепломелиорации. Холодна вода, полу- ченна в результате та ни льда, также может подаватьс потребителю дл тепломелиорации и после ее нагревани отведенным тедлом, например после охлаждени помещений, подаватьс на орошение (не показано). Размораживание массива опресненного льда можно осуществл ть и другими способами.

В табл.1 приведены данные, относ щиес к концентрации NaCl в слое льда и жидкости рассола после частичного домораживани воды, содержащей 9,88 г/л NaCl.

В табл.2 приведены данные серии опытов по распределению NaCl в слое льда, в рассоле, в растворе, замораживаемом при -10°С (первый цикл, табл.2), при подаче новой порции воды , имеющей 3,5°С (второй цикл, табл.3), а также данные уменьшени солёсодержани во льду (табл.4). Перекачиваемую незамерзающую при минимальной температуре практически несжимаемую жидкость нагнетают через теплообменник 7 в охладитель 8 под повышенным давлением. Этой жидкостью, охлажденной в теплообменнике. 7, линейно расшир ют охладитель 8, расположенный в нижней части емкости за

5

0 5 0

«

с о 5

5

полненной опресн емой водой, поверхность которой теплоизолирована с ; возможностью вертикального смещени теплоизол цииJ этой же жидкостью охлаждают его стенки и прилегающие к ним слои воды, намораживают на внешних стенках охладител слой льда.

По мере подачи охлажденной жидкости из теплообменника 7 в охладитель 8 уменьшают температуру стенок последнего и увеличивают слой намораживаемого льда. Жесткую св зь между намораживаемым слоем льда и стенками охладител 8 нарулйх т линейным вдоль поверхности их контакта температурным сдвигом льда относительно поверхности стенки. После окончани цикла нагнетани до начала цикла всасывани равномерно выравнивают температуру перекачиваемой жидкости, наход щейс в охладителе 8, его стенок, сло льда и незамерзающей воды, наход щейс вокруг льда, растапливают линзы рассола в образовавшемс льде, имеющие большую .степень минерализации, большую, чем степень минерализации при которой при вновь установившейс температуре замерзающий рассол тает. Уменьшают давление перекачиваемой жидкости в ее системе всасывающим циклом насоса .

Подогретую в охладителе 8 жидкость всасывают в рабочую камеру насоса, сокращают линейно объем охладител 8, чем отдел ют и отталкивают от стенок охладител 8 образовавшийс лед и перемещают его всплыванием к поверхности опресн емой воды, а при всплывании в опресн емой воде его температуру равномерно повышачот, чем его дополнительно опресн ют. У поверхности опресн емой воды образуют спой всплывшего льда, затем процесс повтор ют до образовани сло всплывшего льда необходимой толщины и достижени в незамерзающей воде заданной концентрации солей, котора не должна быть в замерзших линзах рассола. Незамерзающую воду отвод т и замен ют ее новой порцией воды исходной минерализации, имеющей температуру 1-4 С. Теплом вновь подведенной воды равномерно прогревают слой всплывшего льда и дог опресн ют его. Полученный холод при та нии линз рассола идет на образование кристаллов пресного льда, образующихс при температуре большей , чем тают линзы рассола.

Температура вновь подаваемой воды в пределах обеспечивает отсутствие течений, возникающих в резуль- та те неравномерного по площади сло льда охлаждени воды и всплывани подогретой воды, чем достигаетс более равномерное прогревание льда,

Величина перепада давлени , создаваемого насосом с тепловым приводом при перепадах температуры рабочего тела, например, в 10°С при использовании в качестве рабочего тела водного раствора аммиака, содержащего 0,55 г аммиака в 1 г раствора, равна 0,6 атм,

Как следует из табл.1, при концентрации солей около г/л при сохранении температурного и временного режима намораживани можно умень- шить содержание солей в воде на одну треть.

Как следует из табл.2-4, при концентрации солей г/л уже в первом цикле можно достичь уменьшени солей во льду на 50%, а во втором цикле - до 41%, причем второй цикл вл етс наиболее эффективным при доопреснении льда с большим содержанием солей.

,

29458

Состав и последовательность действий способа не завис т от концентрации солей в опресн емой воде.

Claims

Формула изобретени Способ получени и накоплени опресненного льда, включающий заполнение емкости минерализованной водой, замораживание воды с образованием сло льда и опреснение льда при чередовании отрицательных и положительных температур окружающего воздуха, теплоизол цию льда и отвод рассола, о тличающийс тем, что, с целью повышени эффективности процесса , слой льда намораживают на внешних стенках охладител , размещенного в нижней части емкости и выполненного с возможностью изменени линейных размеров, лед периодически отдел ют от стенок охладител изменением температуры и давлени циркулирующего через охладитель несжимаемого хладоносител с последующим дополнительным опреснением льда незамерзшей водой, при этом теплоизол цию размещают на поверхности воды с возможностью вертикального перемещени .

Таблица 1

67

(А.

ТаблицаЗ

Таблица

1