UA26171U

UA26171U - Method for obtaining of the fresh water by freezing

Info

Publication number: UA26171U
Application number: UAU200703845U
Authority: UA
Inventors: Oleh Hryhorovych Burdo; Olena Oleksandrivna Kovalenko
Original assignee: Odesa Nat Academy Food Tech
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2007-09-10

Abstract

A method for obtaining of fresh water by freezing includes the submergence in container with a fluid of rod end-effectors, taking of a heat away from the surface of the rod end-effectors, freezing of the ice blocks on them, extraction of end-effectors from container, keeping them on air, separation of the pickle into the container, removing of the ice blocks from the end-effectors of and their smelting. During the time of freezing the fluid is mechanically agitated.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до харчової промисловості і може бути використана для отримання технологічної води.The useful model refers to the food industry and can be used to obtain process water.

Відомий спосіб отримання опрісненої води |дивись опис до патенту ЕК Мо2858607), який передбачає охолодження вихідної води, кристалізацію її в два етапи, наступне промивання від розсолу кристалів льоду прісною водою. Недоліком цього способу є велика енергоємність процесу із-за наявності циркуляційних контурів і додаткового обладнання для сепарування льоду. У пористій структурі шару льоду міститься значна кількість 70 розчинних речовин. Спосіб не передбачає ефективного розділення твердої фази і розсолу, наслідком чого є великі втрати опрісненої води з розсолом.There is a known method of obtaining desalinated water (see the description of EC patent Mo2858607), which involves cooling the source water, crystallizing it in two stages, and then washing the ice crystals from the brine with fresh water. The disadvantage of this method is the high energy consumption of the process due to the presence of circulation circuits and additional equipment for separating ice. The porous structure of the ice layer contains a significant amount of 70 soluble substances. The method does not provide for effective separation of the solid phase and brine, resulting in large losses of desalinated water with brine.

Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб концентрування харчових продуктів див. А.С.The closest to the claimed method is the method of concentrating food products, see A.S.

Мо1716976 кл В 01 О 9/04). Спосіб передбачає заморожування води на поверхні, яка попередньо охолоджена.Mo1716976 class B 01 O 9/04). The method involves freezing water on a pre-cooled surface.

Особливістю способу є те, що на поверхні кристалізатора, який є робочим органом, формується блок льоду з 12 щільним упакуванням кристалів. Вирощування блоку льоду на поверхні кристалізатора, на відміну від об'ємної кристалізації, виключає утворення суміші розсолу і кристалів льоду і необхідність використання складного обладнання (центрифуг, пресів, промивних колон) для сепарування льоду. Спосіб дозволяє підвищити ступінь опріснення води, зменшити втрати опрісненої води з розсолом та спростити процес опріснення.The peculiarity of the method is that on the surface of the crystallizer, which is the working body, a block of ice is formed with 12 densely packed crystals. Growing a block of ice on the surface of the crystallizer, in contrast to bulk crystallization, eliminates the formation of a mixture of brine and ice crystals and the need to use complex equipment (centrifuges, presses, washing columns) for ice separation. The method makes it possible to increase the degree of water desalination, reduce losses of desalinated water with brine, and simplify the desalination process.

Даний спосіб обрано найближчим аналогом.This method is chosen as the closest analogue.

Найближчий аналог і корисна модель, що заявляється, мають такі спільні ознаки: - занурення у ємність з рідиною стрижневих робочих органів; - відвід тепла від поверхні стрижневих робочих органів та наморожування на них блоків льоду; - вилучення робочих органів з ємності та витримування їх на повітрі при температурі вище 02С; - видалення розсолу, що стікає з блоків льоду у ємність; 29 - знімання з робочих органів блоків льоду та їх топлення шщThe closest analogue and the claimed useful model have the following common features: - immersion in a container with liquid of the rod working bodies; - removal of heat from the surface of rod working bodies and freezing of ice blocks on them; - removing the working organs from the container and keeping them in the air at a temperature above 02C; - removal of brine flowing from the ice blocks into the container; 29 - removal of blocks of ice from working bodies and their melting shshch

Недоліком цього способу є те, що процес утворення льоду здійснюється в умовах природної конвекції, яка має невисокі характеристики тепломасопереносу. Крім того, на останніх стадіях виморожування ріст блоку льоду здійснюється в стислих умовах, які ускладнюють процеси тепломасопереносу, що призводить до утворення блоку льоду зі значним вмістом у міжкришталевих порожнинах концентрованого розсолу. Це призводить до - значних втрат прісної води з розсолом та обмежує ступінь опріснення води. -The disadvantage of this method is that the process of ice formation is carried out under conditions of natural convection, which has low heat and mass transfer characteristics. In addition, in the last stages of freezing, the growth of the ice block is carried out in compressed conditions that complicate the processes of heat and mass transfer, which leads to the formation of an ice block with a significant content of concentrated brine in the intercrystalline cavities. This leads to significant losses of fresh water with brine and limits the degree of water desalination. -

В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб отримання прісної води, в якому за рахунок додаткової операції перемішування знижуються втрати опрісненої води з розсолом та підвищується ступінь - очищення води. (Се)The basis of a useful model is the task of developing a method of obtaining fresh water, in which, due to the additional mixing operation, losses of desalinated water with brine are reduced and the degree of water purification is increased. (Se)

Поставлена задача вирішена в способі отримання прісної води шляхом виморожування, який передбачаєThe task is solved in the method of obtaining fresh water by freezing, which provides

Зо занурення у ємність з рідиною стрижневих робочих органів, відвід тепла від поверхні стрижневих робочих с органів, наморожування на них блоків льоду, здійснення механічного перемішування води в діапазоні значень віддентрованого числа Рейнольдса, 20«Кеу«130, вилучення робочих органів з намороженими блоками льоду з ємності, їх витримування на повітрі на протязі 40 хвилин, видалення розсолу в ємність, топлення блоків льоду, « дю збирання розплаву блоків льоду в ємність для опрісненої води. зBy immersing the rod working bodies in a container with liquid, removing heat from the surface of the rod working bodies, freezing blocks of ice on them, performing mechanical mixing of water in the range of values of dedented Reynolds number, 20"Keu"130, removing working bodies with frozen blocks of ice from containers, keeping them in the air for 40 minutes, removing the brine in the container, melting the ice blocks, collecting the melted ice blocks in a container for desalinated water. with

Вплив механічного перемішування дозволяє зменшити дифузійний опір приграничного шару на межі "блок с льоду - розчин" та інтенсифікувати процес тепломасоопереносу шляхом механічного коливання розчину. :з» Внаслідок цього посилюються дифузійні процеси і формується блок льоду з більш щільним упакуванням кристалів. Це важливо для ефективного розділення розчину і дозволяє підвищити ступінь опріснення води та зменшити втрати опрісненої води з розсолом. Порівняння ефективності запропонованого способу опріснення юю 15 води з відомим способом, наведено в таблиці.The effect of mechanical mixing allows to reduce the diffusion resistance of the boundary layer at the boundary "block with ice - solution" and to intensify the process of heat and mass transfer by means of mechanical oscillation of the solution. :z" As a result, diffusion processes are intensified and a block of ice with denser packing of crystals is formed. This is important for effective separation of the solution and allows to increase the degree of water desalination and reduce the loss of desalinated water with brine. A comparison of the efficiency of the proposed method of water desalination with the known method is given in the table.

Спосіб реалізується наступним чином: (о) В ємність з рідиною занурювали стрижневі робочі органи і відводили тепло від їх поверхні за допомогою - холодоносія. При відводі тепла на поверхні робочих органів відбувалось наморожування на них блоків льоду.The method is implemented as follows: (o) Rod working bodies were immersed in a container with liquid and heat was removed from their surface with the help of a coolant. During heat removal, blocks of ice froze on the surface of the working organs.

Водночас рідину піддавали механічному перемішуванню в діапазоні значень віддентрованого числа Рейнольдса, -і 50 20«Кеух130. Потім робочі органи видаляли з ємності і блоки льоду топилися при температурі вище 02С. ще Приклад 1. 25О0мл модельного розчину МасСі з масовою часткою розчинних речовин 0,190 і температурою 21,20 розміщували в ємності з мішалкою. У розчин занурювали стрижень у вигляді трубки Фільда з діаметром 18мм.At the same time, the liquid was subjected to mechanical stirring in the range of dedented Reynolds number values, -50 20"Keuch130. Then the working organs were removed from the container and the blocks of ice were melted at a temperature above 02C. also Example 1. 25O0ml of a model solution of MaSi with a mass fraction of soluble substances of 0.190 and a temperature of 21.20 was placed in a container with a stirrer. A rod in the form of a Field tube with a diameter of 18 mm was immersed in the solution.

Через стрижень проходить холодоносій для відводу тепла. Процес виморожування здійснювали при температурі -59С7 протягом 120 хвилин. Під час виморожування розчин піддавали механічному перемішуванню при значенні с відцдентрованого числа Рейнольдса, Кеце20. Потім стрижень з блоком льоду видаляли з ємності і він топився.Coolant passes through the rod for heat removal. The freezing process was carried out at a temperature of -59C7 for 120 minutes. During freezing, the solution was subjected to mechanical stirring at value c of the eccentric Reynolds number, Ketze20. Then the rod with the block of ice was removed from the container and it melted.

Приклад 2. 25О0мл модельного розчину МасСі з масовою часткою розчинних речовин 0,190 і температурою 21,20 бо розміщували в ємності з мішалкою. У розчин занурювали стрижень у вигляді трубки Фільда з діаметром 18мм.Example 2. 2500 ml of a model solution of MaSi with a mass fraction of soluble substances of 0.190 and a temperature of 21.20 °C was placed in a container with a stirrer. A rod in the form of a Field tube with a diameter of 18 mm was immersed in the solution.

Процес виморожування здійснювали при температурі -52С протягом 120 хвилин. Під час виморожування розчин піддавали механічному перемішуванню при значенні відцентрованого числа Рейнольдса, Ке/»108. Потім стрижень з блоком льоду видаляли з ємності і він топився.The freezing process was carried out at a temperature of -52C for 120 minutes. During freezing, the solution was subjected to mechanical stirring at a value of the centered Reynolds number, Ke/»108. Then the rod with the block of ice was removed from the container and it melted.

Приклад 3. бБ 25О0мл модельного розчину МасСі з масовою часткою розчинних речовин 0,190 і температурою 21,20 розміщували в ємності з мішалкою. У розчин занурювали стрижень у вигляді трубки Фільда з діаметром 18мм.Example 3. 25O0 ml of a model solution of MaSi with a mass fraction of soluble substances of 0.190 and a temperature of 21.20 was placed in a container with a stirrer. A rod in the form of a Field tube with a diameter of 18 mm was immersed in the solution.

Процес виморожування здійснювали при температурі -52С протягом 120 хвилин. Під час виморожування розчин піддавали механічному перемішуванню при значенні відцентрованого числа Рейнольдса, Кеце137. Потім стрижень з блоком льоду видаляли з ємності і він топився.The freezing process was carried out at a temperature of -52C for 120 minutes. During freezing, the solution was subjected to mechanical stirring at the value of the centered Reynolds number, Ketse137. Then the rod with the block of ice was removed from the container and it melted.

Таблиця 1Table 1

Залежність кінцевих параметрів процесу запропонованого способу від значення відцентрованого числа Рейнольдса в порівнянні з найближчим аналогомDependence of the final process parameters of the proposed method on the value of the centered Reynolds number in comparison with the nearest analog

Приклад Значення віддентрованого Кінцеві параметри процесу числа Кец Ступінь концентрування Масова частка сухих речовин у Маса розплаву блоку 70 розчину, 95 розплаві блоку льоду, 95 льоду, кгExample Value of dedentate Final process parameters Ketz number Degree of concentration Mass fraction of dry substances in Mass of melt block 70 solution, 95 melt block ice, 95 ice, kg

Найближчий 1,46 0,03 01 аналог 016 ОлеThe closest 1.46 0.03 01 analog 016 Ole

З представлених в таблиці прикладів можна зробити наступні висновки. При значенні відцентрованого числаThe following conclusions can be drawn from the examples presented in the table. At the value of the centered number

Рейнольдса, Ке,«20 не спостерігається суттєвого покращення кінцевих параметрів процесу, але при зростанні значення віддентрованого числа Рейнольдса, Ке «130, кінцеві параметри процесу найкращі. Збільшення значення відцентрованого числа Рейнольдса, Кеу»130, призводить до погіршення процесів тепломасопереносу внаслідок того, що ефект зменшення товщини приграничного шару нівелюється зростанням кількості енергії, що вводиться в розчин внаслідок роботи мішалки. Подальше зростання відцентрованого числа Рейнольдса супроводжується відповідним зменшенням ефекту процесу виморожування. Таким чином, найкращий результат процесу виморожування буде досягнутий при значенні віддентрованого числа Рейнольда в діапазоні 20«Кеце130. 2Reynolds, Ke, "20 no significant improvement of the final parameters of the process is observed, but with an increase in the value of dedented Reynolds number, Ke "130, the final parameters of the process are the best. An increase in the value of the centered Reynolds number, Keu»130, leads to the deterioration of heat and mass transfer processes due to the fact that the effect of reducing the thickness of the boundary layer is offset by the increase in the amount of energy introduced into the solution due to the operation of the stirrer. A further increase in the centered Reynolds number is accompanied by a corresponding decrease in the effect of the freezing process. Thus, the best result of the freezing process will be achieved with the value of the dedented Reynolds number in the range of 20"Ketse130. 2

Промислове застосування: - дистиляція водопровідної води; - опріснення сольових розчинів і морської води; - зневоднення забруднених (стічних) вод промислових підприємств; -- - виробництво талої біологічно-активної води; рч- - концентрування шляхом виморожування соків, екстрактів, молочних продуктів, виноматеріалів, пива і т.п.; - отримання рідких натуральних харчових барвників і ароматизаторів. - (Се)Industrial application: - distillation of tap water; - desalination of salt solutions and sea water; - dehydration of polluted (waste) waters of industrial enterprises; -- - production of melt biologically active water; rch- - concentration by freezing juices, extracts, dairy products, wine materials, beer, etc.; - obtaining liquid natural food dyes and flavorings. - (Se)

Claims

The formula of the invention is a method of obtaining fresh water by freezing, which involves immersing the rod working organs in a container with liquid, removing heat from the surface of the rod working organs, freezing ice blocks on them, removing the working organs from the container, keeping them in the air at a temperature above 0 2C, - removal of brine into the container, removal of ice blocks from the working bodies and their melting, which differs in that, additionally, during freezing, the liquid is subjected to mechanical stirring in the range of values h of the decentralized Reynolds number. I" dcenter dsa 30 "Ve 2130 Official bulletin "Industrial property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated circuits", 2007, M 14, 10.09.2007. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. -

- and -

60 b5