UA53492A - Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії - Google Patents
Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії Download PDFInfo
- Publication number
- UA53492A UA53492A UA2002064970A UA200264970A UA53492A UA 53492 A UA53492 A UA 53492A UA 2002064970 A UA2002064970 A UA 2002064970A UA 200264970 A UA200264970 A UA 200264970A UA 53492 A UA53492 A UA 53492A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- ice
- water
- boiling
- melters
- generators
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 261
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 29
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 13
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 58
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 26
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 22
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 9
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 2
- 241000720974 Protium Species 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FNYLWPVRPXGIIP-UHFFFAOYSA-N Triamterene Chemical compound NC1=NC2=NC(N)=NC(N)=C2N=C1C1=CC=CC=C1 FNYLWPVRPXGIIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- RPJSGONHAGDAGQ-UHFFFAOYSA-N butane propane Chemical compound CCC.CCC.CCCC.CCCC RPJSGONHAGDAGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000019674 grape juice Nutrition 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 235000021410 healthy eating index Nutrition 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000005372 isotope separation Methods 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- JGQFVRIQXUFPAH-UHFFFAOYSA-N α-citronellol Chemical compound OCCC(C)CCCC(C)=C JGQFVRIQXUFPAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Винахід належить до виморожуючих опріснювачів солоної або забрудненої води з загальною мінералізацією до 2% солей. Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії складається з вертикальних паралельно встановлених секцій льодогенераторів-плавильників, діючих поперемінно в режимах кипіння холодоагенту - генерування льоду і конденсації холодоагенту - плавлення льоду, на зовнішній поверхні яких навиті спіральні ребра і у верхній частині розташований спірально-трубчатий теплообмінник, лінії входу вихідної солоної води з фільтром грубої очистки її, лінії стоку відпрацьованого розсолу, лінії видавання опрісненої води, контролера, керуючого переключенням електромагнітних клапанів, холодильної системи, що складається з компресора, вищезгаданих льодогенераторів-плавильників, які виконують поперемінно функції випаровувача і конденсатора, додаткового конденсатора, теплообмінника. Льодогенератори-плавильники виконані з 2-х труб, концентрично вставлених одна в одну, секції льодогенераторів-плавильників оснащені контуром циркуляції вихідної солоної води у вигляді бака-накопичувача і циркуляційного насоса, на лінії входу вихідної солоної води є відвід для лінії стоку відпрацьованого розсолу, після фільтра грубої очистки встановлений акумулятор холоду, на лінії видавання опрісненої води встановлений фільтр тонкої очистки, в холодильній системі як холодоагент використовується неазеотропна суміш, на лінії парорідинної суміші холодоагентів після додаткового конденсатора встановлений ресивер-роздільник рідкого висококиплячого компонента від пари низькокиплячого компонента. Винахід дозволяє підвищити ефективність роботи опріснювача, підвищити надійність та якісний рівень регулювання виробництва талої полегшеної води.
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до виморажуючих опріснювачів (ВО) соленої або забрудненої води з загальной 2 мінералізаціей до 295 солей. Такі ВО періодичної дії мають малу продукційность (0,1 - 2т(води)/добу). Вони можуть бути використані для отримання очищеної талої полегшеної охолодженої обеззараженої питної води високої якості в торгових кіосках, багатоквартирних житлових будинках, елітних готелях, харчових підприємствах, тощо. ВО може бути використаний і для інших призначень: 1. Для виробництва конденсаційної або конденсаційно-талої питної води з повітря, когда інших джерел 70 вихідної води нема; 2. Для концентрування харчових рідин (соків, винопродуктів) до 20 - 40906 сухих речовин в непромислових випадках; 3. Для виробництва льодяної води і акумулювання холоду; 4. В випадку сполучення виробництва льодяної води для мети охолодження (наприклад при кондиціонуванні 15 повітря) і її опріснення;
Відомий ВО в вигляді приставки к домовому холодильнику |див. а. с. СССР Мо1808077 АЗ от 07.04.93. Бюл.
Мо13. Домашний холодильник, Смирнов Л. Ф. и Зйзенбейс В. П.)ї. Такий ВО розташован вне шкафу домового холодильника і має плаский льодогенератор-плавильник, який приміщен в телпоизольований кожух і подключен трубопроводамі к циркуляційному контуру холодильної системі домового холодильника після повітряного 20 конденсатору і перед компресором. Внутрі льодогенератора-плавильника кипить холодоагент (в той период часу, коли шкаф холодильника уже охолоджений і холодильна система "на шкаф" вже не працює), по зовнішній поверхні льодогенератору стікає і виморожується вихідна забруднена або солена вода. Після того . як на зовнішній поверхні льодогенератора зросте лід певної товщини, подання рідкого холодоагенту припиняється і лід під дією тепла оточуючого середовища поступово розплавлюється, давая в стоці опріснену талу полегшену 25 воду. «
Недоліки цього ВО наступні: 1. низька продукційність по очищеної воді в наслідок тривалого часу плавлення льоду теплом оточуючого середовища (біля 3-х годин); 2. недостатнє пониження солеутримання опрісненої води при роботі на морської воді. сч 30 Усуває ці недоліки наступна пропозиція удосконаленого і значно більш ефективного ВО, котрий я розглядаю Ге) як прототип запропонованому винаходу |див. Патент Украиньі Мо21766 А от 30.04.98, Бюл.2, Домашний холодильник, Смирнов Л. Ф., Денисов Ю. П.І. В цьому ВО періодичної дії льодогенератор-плавильник виконай з т 2-х паралельно встановлених секций, кожна з котрих поміщена в теплоїзольований кожух, з'єднаних через «9 регулюючий вентиль в нижній частині секцій і через паровий розподільник в верхній частині секцій. На 32 зовнішній поверхні секцій трубчатого (з однієї труби) льодогенератора-плавильнику навиті спіральні ребра, в юю верхні частині труб льодогенератору-плавильнику і вокруг них встановлен спирально-трубчатий теплообмінник, вхід котрого з'єднай через паровий розподільник з лініей нагнітання компресору, а вихід з входом цієї секции льодогенератору-плавильнику. Вихідна солона вода направляється спочатку в приймальний карман, « розташований в верхній частині льодогенератору-плавильнику, а потім з дна цього приймального карману через З отвір 1,5 - Змм поступає на зовнішню поверхню льодогенератору-плавильнику, стікая по ній з закруткою по с спіральним ребрам. Автоматика роботи ВО забезпечується як сильфонним розподільником на лінії зливу "з розсолу, термочуттевий балон котрого має тепловий контакт з дном секції для закриття лінії" при нагріві балону від конденсації холодоагенту, так і паровим золотниковим розподільником, діючим від імпульсу тиска холодоагенту. сл 15 Лінія входу вихідної солоної води в цьому ВО має фільтр грубої очистки і теплообмінник, охолоджуемий стоками опрісненої води і відпрацьованого розсолу. Холодильна система ВО (компресор, повітряний о конденсатор, теплообмінник на лінії всосу компресора, однокомпонентний холодоагент) - спільна з домовим холодильником, може працювати як окремо на охолодження шкафу домового холодильника, так і одночасно на те ВО і на домовий холодильник. По суті, коли робота холодильника не вимагається, перекривається двома (Се) 20 вентилями вхід-вихід холодоагенту в шкаф і з нього і в цьому випадку ВО уявляє собою окремий незалежний пристрій. о Недоліки цього відомого ВО в складі домового холодильника наступні: 1. Недоочистка опрісненої води від тонких взвесей (часточек діаметром 0,5 - 5мкм), частая забивка фільтра грубої очистки взвесями, що знаходяться в вихідній воді; 59 2.Недостатня регенерація холоду від сбрасьиваемого отработанного рассола в теплообменнике на линий в. исХОдНнОй вВОоДдЬь; 3. Недостатній коефіцієнт витягнення опрісненої води з вихідної солоної води, поскільки остання в режимі виморожування тече сверху вниз по поверхні льодогенератору-плавильнику тільки один раз і після цього відводиться як розеол. Всього 10 - 1595 талої води виробляється від кількості вихідної води, що нераціонально. 60 4. Складність і ненадійність керування періодичних процесів за допомогою золотникового пристрою, який отримує в свою чергу предваряючі імпульси тиску хладоагенту холодильної системи.
Можна використовувати відомі в техниці електромагнітні клапани і відомий контролер, керуючий клапанами, але не встановлений вза'ємозвязок цих елементів стосовно к теперішньому 2-х секційному періодичному ВО, ритм переключення котрого с одного режиму на другий додатково ускладнюється бажанням одержання 62 полегшеної води (з пониженньім утриманням дейтерія).
5. Недостатня ефективність тепловіддачі з боку киплячого агенту до внутрішньої стінки труби льодогенератору-плавильнику, яка не досягає 0,5 кВт/м 2К. Це обумовлено тим, що, рідкий холодоагент опускається по всьому перерізу труби, а не в щелевому просторі (тобто менше швидкість, менше коефіцієнт тепловіддачи від агенту до стенки). Оскільки с другого боку стінки труби коефіцієнт тепловіддачі від виморожуваємої води складає більш 1,1кВт/м2К, то для збільшення спільного коефіцієнту теплопередачі належить покращити в першу чергу коефіцієнт тепловіддачі від агенту к стенке.
Крім того гідростатичний стовб рідкого агенту в трубі висотою вище їм помітно збільшує температуру кипіння агенту в її ніжній частині, що зменшує різницю температур при теплопередачі (тобто зменшує 70 продукційніст по льоду). 6. Недостатно ефективний в цьому ВО холодильний цикл.
Для розуміння останнього ствердження примушуваний для експертизи зробити пояснення. Теплота льодоутворення кг льоду і його теплота плавлення - однакові. Це зазначає, що в конденсаторі холодильної машини може бути сконденсована та ж сама кількість холодоагенту, котре було випаровано в іспарителі (це зазначає, що теплота конденсації Фкюонд - 2). Но по тепловому балансу холодильної машини повинно 75 виконуватися рівняння
ЗЧконд. действ. 7 А І Ж Отеплопритоків.
Тут дЯконд. дейсть. 7 теплота конденсації їкг холодоагенту, 7, - теплота льодоутворення, І - теплота, що еквівалентна роботі компресору К|, Ятеплопритоків - Теплопритокі в холодильну систему з оточуючого середовища.
Тобто теплоту, еквівалентною сумі (1000 Огеплопритокв), Не Можна відвести таючим льодом, так як 20 дконд. действ. У Х. З огляду цього необхідно здійснити додатковий холодильний цикл і перекачати цю зайву теплоту з температурного рівня утворення льоду на температурний рівень оточуючого середовища і скинути її в це оточуюче середовище.
Це можна було 6 зробити і компресором К. (що і робиться в прототипі), але в цьому випадку температурний інтервал між температурою конденсації (4572 - влітку) і температурою кипіння (-12"С) буде надто великий 29 (Б7"С) і будуть великі електровитрати (що і є в прототипі). «
Термодинамически вигідно працювати компресору К;. в меншому інтервалі температури конденсації 87С (за рахунок плавлення льоду) і температури кипіння -12"С, виконуя основне навантаження по виморожуванню води, а додатковому компресору Ко (меншої холодопродукційністі) працювати в інтервалі температур конденсації 457 зо і кипіння -12"С, вддводя теплову суму (Ії 4 теплопритоків) в оточуюче середовище. Така двухступінчата схема сч зменшує електровитрати ВО приблизно у 2 разі. Це рішення використовується практично в усіх сучасних ВО. Ге)
Але і це рішенні можна покращити, що і робиться в запропонованому нижче винаходу.
Задача, на рішення, котрої направлена пропозиція: т збільшити коефіцієнт витягнення талої води з вихідної; со збільшити коефіцієнт тепловіддачі від агенту до стенки і виключити шкоду від вплива гідростатичного 35 стовба рідкого хладоагенту в трубах льодогенераторів-плавильників; що покращити очистку продуктової талої води від тонких взвесей; покращити роботу фільтра грубої очистки вихідної води; зменшити холодовтрати; « збільшити ефективність холодильної системи; З7З спростити керування періодичних процесів, підвищити надійність, підвищити якісний рівень регулювання с виробництва полегшеної води. "з Виконання поставленого задания досягається тим, що в виморожуючому опріснювачі солоної води періодичної дії, який складається з вертикальних паралельно встановлених секцій льодогенераторів-плавильників, діючих поперемінно в режимах кипіння холодоагенту-генерування льоду і конденсації холодоагенту - плавлення льоду, на зовнішній поверхні котрих навиткі спіральні ребра і в верхній о частині розташований спірально-трубчатий теплообмінник, лінії входу вихідної соленої води з фільтром грубої (4) очистки на неї, лінії стоку відпрацьованого розсолу, лінії видання опрісненої води, контролера, керуючого переключенням електромагнітних клапанів, холодильної системи, що складається з компресору, вищезгаданих т льодогенераторів-плавильників, які виконують поперемінно функції випаровувача і конденсатора, додаткового (Се) 50 конденсатора і теплообміника, пристосовані наступні конструктивні рішення: льодогенератори-плавильникі виконані з 2-х труб, концентрично вставлених одна в другу, які не їз сполучаються зверху і сполучаються знизу відкритим торцем внутрішньої труби; секції льодогенераторів-плавильників оснащені контуром циркуляції вихідної солоної води в вигляді баку-накопичувальнику і циркуляційного насосу; 99 на лінії входу вихідної солоної води є отвід для лінії стоку відпрацьованого розсолу, після фільтра в. грубої очистки встановлений акумулятор холоду, вихід з котрого з'єднаний з днищем баку-накопичувальнику; на лінії видання опрісненої води встановлений фільтр тонкої очистки; в холодильній системі в якості хладоагенту використується неазеотропна суміш, наприклад Ф22 ї- Ф142в; на лінії парорідиной суміші холодоагентів після додаткового конденсатору встановлений ресивер-роздільник 60 рідкого вищекиплячого компоненту, наприклад Ф142в, від пару нижчекиплячого компоненту, наприклад Ф22, причому вихід пару з верха ресивера - роздільника з'єднаний через спірально-трубчатий теплообмінник з верхним кінцем зовнішньої труби льодогенераторів - плавильників, а вихід рідкого холодоагенту з низа ресивера-роздільника з'єднаний через теплообмінник з верхнім кінцем внутрішньої труби льодогенераторів - плавильників; бо контролер отрегульований на откриття - закриття електромагнітних клапанів так, що верхній кінець внутрішньої труби льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння-заморожування з'єднується з лінієй подання суміші рідких холодоагентів, а в режимі конденсації-плавлення - з лінієй видавання рідкого нижчекиплячого холодоагенту; верхній кінець зовнішньої труби в режимі кипіння - заморожування з'єднується з лінієй відвода пару суміші холодоагентів на всасування компресору, а в режимі конденсаці-плавлення - з вводом пару нижчекиплячого холодоагенту з ресивера - роздільника; при цьому при вводі льодогенераторів-плавильників, наприклад в секції 2, в режим конденсації агентул'ллавлення льоду і виводі з нього нижчий відсечний електромагнітний клапан цієї секції ОК» на злив розплаву льоду в бак продуктової води відкривається з затриманням, а закривається з опереженням відносно верхнього клапану цієї ж секції СВ » на З - 595 від часу 7/0 режима плавлення льоду.
Крім того, відношення масових концентрацій нижчекиплячого компоненту неазеотропної суміші к її вищекиплячому компоненту, які дорівнюють відношенням їх масових витрат Снк/Одк, встановлюють з рівняння
Снк/Ов - Оконд "В/(др7с- Сконд "А), де Ркюонд С теплове навантаження секції льодогенераторів-ллавильників в режимі конденсації /5 агенту-плавлення льоду;
Ор - холодопродукційність секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агенту - генерування льоду;
А - (45 - мо) - різниця ентальпій нижчекиплячого компоненту на виході і вході секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агенту-генерування льоду;
В о - (іме - іл34) - різниця ентальпій вищекиплячого компоненту на виході і вході секції пьодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агенту-генерування льоду;
Сб о- (4 - ід) - різниця ентальпій нижчекиплячого компоненту на виході і вході секції льодогенераторів-плавильників в режимі конденсації агенту- плавлення льоду.
Крім того, в випадку використання ВО в торгових кіосках повітряний додатковий конденсатор виконаний з'ємним, що влітку розташовується на даху торгового кіоску, а взимку - внутрі торгового кіоску для його ов Оогрівання.
На фіг.1 показана схема водяної системи ВО, наприклад для торгового кіоску. «
На фіг.2 показана схема холодильної системи ВО.
На фіг.З і 4 показани термодинамічний цикл в діаграмі температура-ентропія і спрощена схема холодильної системи ВО, причому як на циклі, так і на схемі показані одноїменні точки стану неазеотропної суміші с
Зо хладоагентів і місця їх визначення, по ентальпіям котрих розраховується згідно п. 2. формули винаходу склад цієї неазеотропної суміші. На фіг.2 і 4 зображена одна і та ж схема, відзнака тільки в тому, що на фіг.4 Ме холодильна система показана такою, що працює без переключень, а на фіг.2 - з обліку механізма переключень («г льодогенераторів-плавильників з режиму кипіння хладоагенту-генерування льоду на режим конденсації хладоагенту-плавлення льоду і зворотно. о
Основний елемент ВО (фіг.1 і 2) - вертикальні паралельно встановлені секції льодогенераторів-плавильників ю 112 (ЛГ.-П. ї ЛГО.-П»), які працюють поперемінно в режимах кипіння холодоагенту-генерування льоду і конденсації холодоагенту - плавлення льоду. Кожний льодогенератор - плавильник складений з 2-х труб, концентрично вставлених одна в другу, які не сполучаються зверху і сполучаються знизу відкритим торцем 7 внутрішньої труби З, віддвинутим від дна 8 зовнішньої труби 4 на висоту, рівну 0,5 - 0,25 діаметра «
Внутрішньої труби. На зовнішній поверхні зовнішньої труби 4 навити спиральні ребра 5 і в верхній частині пт») с розташований спірально-трубчатий теплообмінник 6. Секції вставлені в спільний теплоізольований кожух 9, між секціями встановлена теплоізолююча перегородка 10. ;» Приклад - для торгових кіосків в теперішній час розробляється ВО, що має дві секції льодогенераторів-плавильників ЛГ-П, кожна з котрих набрана з 14 труб з діаметром (зовнішнім) 57мм і висотою 1,3м. с В водяній системі згідно фіг.1 лінія входу вихідної соленої води складається з трубопроводів 11, 12, 13, на котрих розташований фільтр грубої очистки 14 (войлочний, сітчатий і будь-який другий) і акумулятор холоду о 15 (з насадкою з гофрированої алюмінієвої стрічки, акумулятор може бути також пісчаний, з скляною крошкою і їх інш.).
Контур циркуляції вихідної солоної води складається з баку-накопичувальника вихідної води 16, що має ік датчик рівня 17, який впливає на електромагнітний клапан 18, циркуляційного насосу 19, трубопровода 20,
Ге котрий в верхній частині розгалужується на трубопроводи 21 і 22, на котрих встановлені електромагнітні клапани 23 (соленоїдний клапан СВ.) і 24 (соленоїдний клапан СВ»), що керуються контролером 25.
Трубопроводи 21 і 22 введені відповідно в секції 1 і 2 через колектори-зрощувальники 26 і 27, які мають розбризгівателі води (не показані) на зовнішню поверхню зовнішньої труби 4 і її ребра 5. Дно кожуха 9 кожної з двох секцій з'єднується трубопроводами 28 і 29 з входом в бак 16. На трубопроводах 28 і 29 розташовані
Р трьохходові відсечні клапани ЗО (ОК.) і 31 (ОК»), що керуються контролером 25.
На фіг.1 показано, що шток ОК; опущен нижче седла, тобто в цьому положенні сток води з секції 1 направляється по трубопроводу 28 в бак 16. Навпаки, шток ОК о піднят, перекривая сток в бак 16 по во трубопроводу 29, і в цієї секції 2 злив розплаву льоду здійснюється по трубопроводам 35 і 36 в бак продуктової талої води 37.
Лінія стоку відпрацьованого розсолу з баку 16 сполучена з лінією подання вихідної води, но додатково має відвід - трубопровод 32 і електромагнітний клапан 33, керуємий контролером 25.
Лінія видання опрісненої води складається з трубопроводів 34 і 35, які виходять від відсечних клапанів 30 65 і 31, сумарного трубопроводу 36, що входить в бак-накопичувальник талої води 37, що має датчик рівня 38, який функціонально керує включенням-відключенням відкачного насосу 39, трубопровода 40, який виходить з баку 37 і входить в верхній бак продуктової води 41. На трубопроводі 40 встановлений фільтр тонкої очистки 42 (може бути конструктивно таким ж, що і фільтр грубої очистки 14), імпульсний ультрафіолетовий обеззаражуватель води (бактерицидна лампа) 43. Бак 41 має вихід чистої талої обеззаражуваної води 44 на реалізацію.
Холодильна система (фіг.2, 4) включає в себе як елементи прототипу - компресор 45 (К), вищезгадані льодогенератори-плавильникі (ЛГ.--П4) і (ЛГо - По), які виконують поперемінно функції іспарителя і конденсатора, додатковий конденсатор 46 (Д-КОНД), теплообмінник 47 (Т-К), терморегулюючі вентилі 48 (ТРВ.) і 49 (ТРВ»), так і новий елемент - ресивер-розподільник 50 (Р-Р). Холодильна система заповнена неазеотропною сумішшю, наприклад, бутан-пропаном, фреонами 22 «з 142в і інш., концентрація котрої визначається як складом 7/о буміші, так ії температурними умовами її роботи і визначається нижче.
Компресор 45 трубопроводом нагнітання 51 з'єднаний з додатковим конденсатором 46, вихід з котрого з'єднаний з ресивером-розподільником 50. Нижчий рідинний вихід Р-Р 50 за допомогою трубопровода 53, через теплообмінник 47, терморегулюючий вентіль 48, трубопроводи 54, 55, 72, 73 і 71, 70, 68 з'єднані з верхніми кінцями внутрішніх труб льодогенераторів - плавильників 1 і 2 відповідно.
Верхній паровий вихід Р-Р 50 за допомогою трубопроводів 56, 59, 60 і 56, 57, 58 через спирально-трубчаті теплообмінники б, трубопроводи 61, 62 і 66, 67 відповідно з'єднані з верхніми кінцями зовнішніх труб льодогенераторів - плавильників 1 і 2. Трубопровод 54 через відвід 75 і терморегулюючий вентіль 49 (ТРВ») закільцьований з трубопроводами 76, 69, 70, 71, 72, 74, які дозволяють при зміні режимів потокам рідкого хладоагенту ввійти-вийти через труби 73 і 68 в секції 1 і 2 відповідно (див. фіг.2).
На вищезгаданих трубопроводах холодильної системи встановлені запорні електромагнітні клапани, які визначені І і Ії ії керуються контролером 25.
ВАЖЛИВЕ ЗАУВАЖЕННЯ! На фіг.1, 2 і 4 пояснення роботи ВО приведено для режиму наморажування льоду в секції 1 і плавлення льоду в секції 2. Для цього режиму направлення потоків показано жирними суцільними стрілками, що нанесені прямо на лініях трубопроводів. Для випадку зворотного режиму, тобто коли в секції 2 відбувається наморожування льоду, а в секції 1 ведеться його плавлення, приведені штріхові стрілки, які розташовані поруч з лініями трубопроводів. «
При роботі в ВО послідовно виконуються слідуючі операції: 1. Очистка вихідної води від взвешених часточок діаметром більш 5мкм (в фільтрі грубої очистки 14); 2. Очистка вихідної води від розчинених примішувань в процесі опріснення за допомогою виморожування - с зо солей, пестицидів, ядохімікатів, радіонуклідів, органіки, розчиненого хлору і інших неорганічних і органічних речовин і газів (в льодогенераторах-плавильниках ЛГ.-П. і ЛГо-П»); Ме 3. Очистка води від тяжкої води ДьО (облегшення) на 15 -. 2595 (в льодогенераторах-плавильниках ЛГ.-П. і «г
ЛГ2-П2); 4. Повторна очистка від взвешених часточок діаметром 0,5 - б5мкм, укрупнених коагуляцією при о льодоутворенні (в фільтрі тонкої очистки 42); юю 5. Фінішне обеззаражування ультрафіолетом (бактерицидною лампою 43). 1-а секція ЛГ.-П/ працює в режимі наморажування льоду на своїй зовнішньої поверхні (у середині ціх труб під час чого кипить хладоагент, відбираючи від води, що тече по зовнішньої поверхні, теплоту льодоутворення). « 2-а секція ЛГ 2-По в цей самий час працює в режимі плавлення льоду (у середині ціх труб під час чого 470 конденсується хладоагент, вьідавая теплоту своєї конденсації для плавлення льоду). Після закінчення - с наморожування льоду на трубах 1-ої секції і розплавлення льоду на трубах 2-ої секції вони функціонально ц обмінюваються режимами - холодильна система (фіг.2) переключається на наморожування льоду в 2-ій секції і "» плавлення льоду в 1-їй секції. Т. чином зовнішня поверхня труб виконує поперемінно функції льодогенератору і плавильнику.
Внутрішній простір труб в цей же час відповідно виконує поперемінно функції випаровувача і конденсатора (9! холодильної машини.
На фіг.1 всі льодогенератори-плавильники 1-ої секції показані одним льодогенератором - плавильником
Мн ЛГ.-П1, а всі льодогенератори-плавильники 2-ої секції - одним льодогенератором-плавильником ЛГо-П». ьч Водяна система опріснювача працює наступним чином (фіг.1). Вихідна забруднена вода з водопроводу або солона вода з будь-якого іншого джерела через соленоїдний вентіль 18, фільтр грубої очистки 14 і акумулятор ї-о холоду 15 поступає в бак вихідної води 16. Рівень води в цьому баку регулюється регулятором рівня 17, що
ІЗ впливає на вентіль 18. З баку 16 забруднена вода насосом 19 направляється в верхню частину труб льодогенераторів-плавильників, наприклад, лівої секції 71 для виморожування. Через соленоїдний електромагнітний клапан 23 (СВ.) вона поступає в колектор-зрощуватель 26 і через розбризгіватель води зливається на зовнішну поверхню верхньої частини зовнішньої труби 4 і її ребра 5. Вода тече по спіральним ребрам, охолоджується і виморожується за рахунок відвода теплоти льодоутворення холодоагентом, киплячому » в цей момент в трубної (но щілевої) просторі цієї труби (як описано раніше). Потім, через відкритий відсічний клапан ЗО (ОК;) невиморожувана вода повертається в бак 16 для рециркуляції.
Пристосування навивки з ребер на трубах звужує фронт набігання кристалізуємої води на охолоджуючу бо поверхню (тобто збільшує коефіцієнт зрощування - витрату води, що приходиться на одиницю довжини фронту, перпендикулярному набігаючому потоку води, кг/(м'с)). Досвідами автором встановлено, що чим більший цей коефіцієнт, тім ліпше лід опріснюється в процесі своєї кристалізації. Коли лід кристалізується, на його поверхні утворюється плівка розчину, в котрій концентрація солей більше, ніж в вихідній воді. Прискорення потоку і його завихрення турбулізує і, змиваючи, зменшує товщину цього дифузійного шару, поліпшуя відвід 65 розсолу з ледяної поверхні, що зростає.
Насос 19 забезпечує 40 - 50 кратну рециркуляцію вихідної води на зовнішній поверхні труб ЛГ -П4. При температурі -12"С у середині труб на зовнішньій поверхні труб через 27 хвилин утворюється шар льоду товщиною У9мм.
Після утворення льоду товщиною Умм рециркуляція води з баку через ліву секцію 1 зупиняється - контролер 25 закриває СВ, і ОК, (на злив в бак 16). Бак 16 через вентіль 33 спорожнюється від води, що не війшла в лід (вона зливається в каналізацію через акумулятор холоду 15 і фільтр 14, очищуючі його "зворотним ходом"), і заповнюється свіжою порцією вихідної води, охолодженої приблизно на 57С при її протоці через акумулятор холоду 15. Потім починається її рециркуляція через праву секцію 2 шляхом відкриття вентіля 24 (СВ "К»х)і відсічного клапану 31 (ОКо) з зливом в бак 19. При цьому відбувається поступове наморажування льоду на /о трубах секції 2.
В цей самий час через трубний простір секції 1 циркулює гарячий пар хладоагенту, котрий, конденсуючись, розплавлює лід на зовнішній поверхні зовнішньої труби 4. Опріснена вода (розплав льоду) тече по трубі винтообразно на дно прямокутного карману, ізольованого (фіг.1) з усіх сторін, і через ОК; в бак-накопичувальник 37, накопичуйсь в ньому. Потім вона насосом 39 відкачується через фільтр тонкої очистки 42 (досвідом автору /5 Встановлено: процес льодоутворення коагулює дрібніші взвішені часточки, - які не були затримані раніше в фільтрі грубої очистки 14 і які візуально небачені на просвіт, - і збільшує їх приблизно на порядок - тепер вони добре бачаться на просвіт, що утворює можливість їх повторного відфільтровування в звичайному фільтрі).
Очищена от примішувань (нерозчинених і розчинених) вода проходить через патрон з бактерицидною лампою 43, в котрому вода обеззаражується сполохами ультрафіолетового випромінювання (довжина хвилі 1600мкм) від мікробного забруднення і подається в бак прісної води 41. Цей бак розташований зверху установки - для зручного розливу питної води споживачам під гідростатичним натиском.
Механізм очистки води від дейтерія, реалізуємий в цієй установці, наступний. Тяжка вода має температуру заморажування «3,8"С. Температурна депресія (ї3,8"С) - позитивна відмінно від розчинених солей, для котрих температурна депресія негативна. Концентрація тяжкої води в природній воді (18 ізотопних різновидів - умовно ов позначимо Д2О) - біля 0,01495. При заморожуванні природної води /тобто при зменшенні температури/ спочатку переважно виморожується тяжководний лід. Позитивна депресія - термодинамічний фактор при відділенні Д20. «
Ефект цього фактору зміцнюється, якщо забезпечена масопередача (тобто турбулентне подання) менш рухомих у порівнянні з молекулами Н»О молекул ДО к фронту зростаючої льодяної поверхні - кінетичний фактор розділення. с зо При плавленні льоду /тобто при його нагріванні/ в першу чергу виплавляється легководний протієвий лід з огляду позитивної температурної депресії ДО - працює термодинамічний фактор. Ефект цього фактору Ме розділення ізотопів зміцнюється, якщо покращується відвод легководних молекул від льодяної поверхні, що «г плавиться - кінетичний фактор розділення.
В конструкції ВО додаткова очистка продуктової води від солей і полегшення цієї води від Д 50 і) забезпечується тим, що першу і останню порції розплаву льоду в сумарної кількості З - 595 від кількості талої ю води, що отримується в кожній секції за період плавлення льоду, віділяють від потоку продуктової води і скидають в каналізацію через бак 16, лінію збросу розсолу і вентіль 33. Технічно це виконується так: в режимі плавлення льоду, наприклад в секції 1, клапан СВ» закритий, клапан ОКо також закритий на злив розплаву льоду в бак-накопичувальник вихідної води 16 і відкритий на бак продуктової води 37, але при вводі в режим « плавлення льоду і виводу з нього откриття нижнього відсічного клапану ОК » на злив розплаву льоду в бак /-- с продуктової води 37 командою контролера 25 керують з затриманням, а закриття з опереженням відносно закриття і відповідно откриття верхнього клапану СВ» на З - 595 від часу режима плавлення. ;» Скидання першої порції води від початку плавлення льоду дозволяє відділити значну частину розчинених солей, які все ще залишились в міждендрітних прошарках - в основному ці соли в процесі виморажування води
Витісняються к зовнішньої і нижчої поверхні льодяного шару, що покриває зовнішню трубу 4, по причині того, що с ці поверхні прогріваються в період плавлення льоду в останню чергу.
Скидання останньої порції води від началу плавлення льоду дозволяє відвести воду, збагачену Д 250 о (дейтерієвим льодом), котра в режимі заморажування льоду кристалізується раніше Н2»О (протієвого льоду). їх Команди на відкриття-закриття клапанів дає контролер 25 в відповідності з однією з заданих програм: 1. Виробництво чистої талої полегшеної води з забрудненої водопроводної солоноватої води - це основна і, програма;
Ге 2. Виробництво чистої талої нормальної води з забрудненої водопроводної води; 3. Виробництво чистої талої полегшеної води з соленої води; 4. Виробництво чистої талої нормальної води з соленої води; 5. Виробництво чистої нормальної конденсаційної або конденсаційно-талої нормальної води з повітря.
Примітка: Вихід води залежить, від температури і відносної вологості повітря Ф. Наприклад в ВО
Р» продуктивністю 1,2т талої води/добу при температурі повітря 207С і Ф - 7095 вихід води складає біля 150л/добу.
Для умов жаркого і сухого клімату (Т - З35"С і Ф - 4095) вихід води - біля 140л/добу. Для отримання води з повітря необхідно полегшити доступ повітря кохолоджуючим поверхням - трубам ЛГ-П. во 6. Виробництво чистої талої полегшеної води з повітря.
Примітка: З огляду позитивної депресії при сублімації дейтерієвих парів з повітря, механізм отримання легководного льоду з повітря аналогічний механізму отримання легководного льоду з води; 7. При необхідності - концентрування харчових концентратів з фруктово - овочевих соків і інш. харчових рідин. 65 Примітка: Вимагається незначна переналадка - герметизація водяної системи і заповнення ії під незначним достатнім тиском інертного газу - щоб уникнути попадання кисню повітря, наприклад, в виноградний сік, що концентрується; відвід концентрату через вентіль 33 в бак-накопичувальник концентрату.
Роботу холодильной системи ВО на неазеотропній суміші хладоагентів Ф-1428в жї- Ф-22 доцільно спочатку роз'яснити на фіг.3 і 4, для котрих зручно привести наступні визначення обладнання: К-компресор, ЛГ-П- льодогенератор-плавильник, Р-Р-ресівер-розділювач, Д-КОНД-додатковий конденсатор, ТРВ-терморегулюючий вентіль, Т-К-теплообмінник.
На всасування компресору К поступає неазеотропна сумішь Ф-142в ї- Ф-22 (з концентраціями ціх компонентів 50: 5095 мас.) при тиску суміші Ро см - 422,8кПа (і парціальними тисками Ро пару Ф-22 7 З31,8КПа і Ро парц Ф-142в - 91кПа) і температурі перегріва 570. 70 Примітка: Неазеотропною сумішшю зветься така суміш речовин, у котрій газова і рідка рівноважні фази мають при однакових температурах і тисках різні концентрації (на діаграмі температура-концентрація неазеотропна суміш зображується так називаємою ізобаричною "рибкою").
Компресор К стискує цю сумішь до тиску 1,24МПа. Процес стиску суміші зображується на діаграмі температура-ентропія Т-5 адиабатою 2 - З (фіг.3). Після компресору суміш парів (точка 3) поступає в повітряний додатковий конденсатор Д-КОНД, в котрому за рахунок віддачі тепла повітрю сумішь спочатку охолоджується до 50"С (точка 5 на діаграмі Т- 5), а потім частково конденсується. Процес конденсації зображується неізотермичною кривою 4" - б і тече з зниженням температури на 5 - 10"С. Конденсується в
Д-КОНД в основному вищекиплячий компонент-Ф-142в. Повний тиск конденсації в Д-КОНД рівен Ром - 1,24МПа (а парціальний тиск вищекиплячого компоненту суміші Р см парц Ф-142в 7 601,2кПа).
З Д-КОНД парорідина суміш при температурі 40"С поступає в ресивер-роздільник Р-Р, в котрому вона розділюється на рідку (точка 6) і парову фази (точка 7). Рідка фаза - в основному вищекиплячий компонент
Ф-142в - виводиться з Р-Р знизу, переохолоджується в теплообміннике Т-К (по шляху 6 - 8) до температури 237"С за рахунок теплообміна з холодним паром після першого льодогенератору-плавильнику ЛГ -П. (нагріваємого по шляху 1 - 2). Потім після Т-К рідкий Ф-142в дроселюється (процес 8 - 11) в терморегулюючому вентілі ТРВ 4 ов до тиску кипіння суміші Ро см - 422,8кПа (Ро парц Ф-142в - УІКПа) і поступає на вхід в ЛГ/-П/. Парова фаза - в основному нижчекиплячий компонент - яка утримує Ф-22 біля 8295, виводиться з Р-Р зверху, направляється « через спирально-трубчатий теплообмінник в другий льодогенератор-плавильник ЛГо-По (в його щілину просторінь), конденсується в ньому за рахунок віддачи тепла конденсації льду, що плавиться. Середня температура конденсації - біля 10"С. Тиск конденсації Р см 71,24МпПа (тобто такий, що і в Д-КОНД), Ркпарц Ф-22.. С зо У 641,1кПа. На діаграмі температура-ентропія Т-5 процес охолодження Ф-22 в ЛІГ 2-П2 зображується ізобарою 7 - 7", процес конденсації Ф-22-неізотермичною кривою 7" - 9, що тече з зниженням температури /спочатку Ме конденсується вищекиплячий компонент, котрого небагато, але він все таки є в суміші, а потім конденсується «Е нижчекиплячий компонент/. Потім рідкий Ф-22 дроселюється в ТРВ» (процес 9 - 10) і поступає на вхід в ЛГ.-П..
На вході в ЛГ.-Пу оба рідких потоків хладоагенту змішуються (стан суміші - точка 12), поступають в ЛГ 4-П. ме) зв Випаровуються в ньому, відбираючи теплоту льодоутворення від води (процес кипіння - 12 - 1). Середня ю температура кипіння - біля мінус 127С. Вона зміна, тобто википає сумішь, підвищуючи свою температуру кипіння приблизно від мінус 15"С до приблизно мінус 9"С. Тиск кипіння суміші Р о см - 422,8кКПа (Ро парцо Фо? - 331,8кПа, Ро парц Ф-і42в - ЗІкПа). Потім після ЛГ -П. парова суміш підогрівається в Т-К (процес 1 - 2) |і направляється на всасування в компресор К. «
Відношення масових концентрацій нижчекиплячого компоненту неазеотропної суміші к її вищекиплячому з с компоненту, що дорівнює відношенню їх масових витрат Снк/Овк, встановлюють зрівнення Снк/Овк - (Оконд "ОВ (00 С - Фонд ЛА) - 7" 178,68 / (11,26 7 225,51 - 70" 190,11) - 1,03. В якості приклада розшифруємо дані ;» по використовуванню цього рівнення для продукційністі опріснювача 1,2т (талої води)/добу, працюючого на неазеотропної суміші Ф22 ї- ФІ142в, температурі вихідної води 20"С, температурі повітря З0О"С, солоності вихідної води 0,190, коефіцієнті витягування чистої води з вихідної води 6095, середньої температурі кипіння с суміші хладоагентів в режимі випаровування -12"С (див. Фіг.3), середньої температурі конденсації вищекиплячого компоненту (Ф1428в) в додатковому конденсаторі 457"С, середньої температурі конденсації о нижчекиплячого компоненту (Ф22) в секції льодогенераторів-плавильників 8"С, при кількості секцій - 2шт., їх наборі кожної секції з 14 труб з зовнішнім діаметром 57мм і висотою 1,3м, часу кожного режиму з обліку забарнисті наповнення і зливу 0,5 часа. В вищеприведеному рівнянні і вищевказаному конкретному опріснювачі ее, СОконд - 7КВт - теплове навантаження секції льодогенераторів-плавильників в режимі конденсації агента -
Із плавлення льоду; причому Оконд 7 Оплавлення 7 ОстаАЛлІ "ОАгЕНТА 7 ОТЕПЛОПРИТОКІВ» де Оплавлення - 6,76бкКВт - теплота плавлення льоду; (Остдлі ТОАгЕНТА) - (0,72 ж- 0,64) - 1,36бкВт - теплоти нагріву сталі секції і агента що заповнює цю секцію, при зміні режиму, тобто при нагріві матеріалу секції (сталі) і агента від температури кипіння агента
Р» (-127С) до температури його конденсації (87);
СтЕПЛОПРИТОКІВ У 1,13КВт - приток тепла к секції з оточуючого середовища (307);
Оо - 11,26бкВт - холодопродукційність секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агента - бо генерування льоду; причому Со - Ових 7 Осталі 7ТОдАгЕНТА 7 ОтЕплОпРИТОКІВ 7 ОРЕГЕНЕРАЦІЇ;
Ових - 2,8кВт - теплота, що відводиться при охолодженні вихідної води від її вихідної температури (2072) до температури її виморожування (07); (Остдлі 7 Одгєнта) - (0,72 - 0,64) - 1,36 кВт - витрати холода на охолодження стальної секції і рідкого 65 хпадоагенту (при переключенні секції з режиму конденсації на режим кипіння агента в трубах цієї секції) від температури конденсації (8"С) до температури його кипіння (-127С);
С ТЕПЛОПРИТОКІВ У 1, 1КВт - теплоприток від воздуха (30"С) к поверхні одной секції;
ОРЕГЕНЕРАЦІЇ 7 0,7кВт - теплота регенерації холода сбросної води (цей холод "економіт" акумулятор холода);
А - (ізх - іїо) - (699,6 - 509,49) - 190,11кДж/кг - різниця ентальпій нижчекиплячого компонента на виході і вході секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агента - генерування льоду;
В - (ічею- 14) - (708,16 - 529,48) - 178,68кДж/кг - різниця ентальпій вищекиплячого компонента на виході і вході секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агента-генерування льоду;
С - (і - іо) - (735 - 509,49) - 225,51кДж/кг - різниця ентальпій нижчекиплячого компонента на виході і вході секції льодогенераторів-плавильників в режимі конденсації агента - плавлення льоду. 70 Таким чином ОСнк/Овк - 1,03, що дає склад неазеотропної суміші
Ф22:Ф142в - 5095: 5090.
Холодильна система ВО з обліку переключень режимів працює так (Фіг.2). Хай в 1-ої секції проходить наморажування льоду, а в 2-оі секції - його плавлення. Для цього випадку направлення руху хладоагента показано суцільними стрілками (вказанимі прямо на лініях потоків). Компресор 45 нагнітає суміш хладоагентів 7/5 по трубопровіду 51 в додатковий конденсатор 46, в котрому конденсується переважно вищекиплячий компонент (Ф1428) (примітка: взимку ВО грає роль теплового насосу, вилучаючи від додаткового конденсатору теплопродукційність, котра для випадку, наприклад, торгового кіоску складає 4кВт і може служити для огрівання кіоску). Парорідина сумішь після додаткового конденсатора 46 по трубопроводу 52 поступає в ресивер-роздільник 50 і розділяється в ньому на рідку і парову фази.
Рідкий хладоагент (переважно вищекиплячий ФІ142в) по трубопровіду 53 поступає в теплообмінник 47, охолоджується в ньому, потім дроселюється в терморегулюючому вентилі 48 і потім по трубопроводам 54, 55, 72, клапану ! і трубопроводу 73 подається на вхід в верхню частину внутрішньої труби З льодогенератоу-плавильнику ЛГ.-П. (секцію 1).
Парова фаза (переважно нижчекиплячий Ф-22 ) виводиться з Р-Р зверху і по трубопроводам 56, 57, через ов клапан І і по трубопровіду 58 направляється через спірально-трубчатий теплообмінник по трубопроводам 16 і 67 в другий льодогенератор-плавильник ЛГо-По (в верхню частину його зовнішньої труби 4). Тут хладоагент « конденсується за рахунок плавлення льоду, який є в цей момент часу на зовнішньої поверхні труби. Процес конденсації пара агенту проходить при руху пара паралельно через всі труби 2-ої секції. Пар вводиться в трубу 4 зверху-збоку, зпускається в неї вниз, конденсуючись в щілевому зазорі з внутрішньой трубою 3, і знизу с зо Входить в цю внутрішню трубу, підіймається в неї, а потім з неї зверху виводиться. Пройдя паралельно всі труби 2-ої секції, пар повністю конденсується. Вийдя з верхнеї частині ЛГ |-Пу по трубопроводам 68, 69, клапан Ме
І, трубопровіди 76 і 75 рідкий агент дроселюється в терморегулюючому вентилі 49 (ТРВ 5) і, змішуючись з «г рідким агентом з трубопровода 54, разом з ним поступає в верхню частину центральної труби ЛГ.-П.у (секцію 1).
В цьому апараті, який працює в даний момент як льодогенератор-іспаритель, хладоагент, зпустившись по о центральної трубі, потім рухається знизу вверх в щілевому просторіні і випаровується, виморажуючи лід з води, ю що тече в цей момент часу на зовнішній поверхні 4 труб 1-ої секції. Пройдя паралельно всі труби 4, агент повністю википаеєеть, перевертившись в пар, і по трубопроводам 62, 63, через клапан ІІ, трубопроводи 64,65, теплообмінник 47 і трубопровод 79 поступає на всасування компресора 45. Цикл наморажування льоду в секції і плавлення льоду в секції ІІ закінчився. «
По команді контролера 25, працюючого по заданій програмі, всі електромагнітні клапани | і І пт») с переключаються одночасно (усі вдруг) і тепер секція | буде плавити лід, а секція ІІ його наморажувати.
Після переміни режиму потоки хладоагента проходять через клапан І, направлення руху хладоагента ;» показано штріховимі стрілкамі, розташованимі поруч з лініями руху потоків. | далі з хладоагентом проходять процеси, які вже описані при роботі попереднього циклу.
Вихід пара з верха ресівера - роздільника по трубопроводам 56, 59, клапан І і трубопровод 60 з'єднаний с через спірально-трубчатий теплообмінник з верхнім кінцем зовнішньої труби льодогенератору - плавильнику секції 1, а вихід рідкого хладоагенту з низа ресівера - роздільника з'єднаний через теплообмінник 47, о терморегулюючий вентіль 48, трубопроводи 54, 55, 71, клапан І і трубопровод 68 з верхнім кінцем внутрішньої їх труби льодогенератору - плавильника секції 2. При цьому рідкий хладоагент з верха секції 1 тече в верх секції 5р 2 по пути: трубопровод 73, клапан І, трубопроводи 74, 75, терморегулюючий вентіль 49, трубопроводи 55, 71, ік клапан І, трубопроводи 70 і 68.
Ге Ціль навивки змеевіка на верхню частину ЛГ-П є в зміцненому прогріві верхньої частині труби для розплавлення льоду з його зовнішньої поверхні і кращей організації промивки шару льоду від примішувань (починаючи з верха труби).
Вентілі ТРВ. і ТРВ» регулюють задану температуру в ЛГ4--П. і ЛГо-По за допомогою термодатчиків, розташованих в тепловому контакті з потоком пару хладоагента на всасування компресора 45.
Р» Заявлені рішення дозволяють получити ряд техничних результатів: 1. Збільшити коефіцієнт тепловіддачи від агента к стенкі (за рахунок виконання ЛГ-П з 2-х концентрично вставлених труб); во 2. Збільшити коефіцієнт витягнення талої води з вихідної (за рахунок рециркуляції вихідної води), тобто зменшити витрату вихідної води;
З. Ефективніше використувати холод зворотнього потоку (за рахунок акумулятору холода) і тепло повітряного додаткового конденсатора (для отопления); 4. Очистити продуктову талу воду від тонких взвесей. 65 5. Збільшити довгочасність роботи фільтра грубої очистки з огляду ефекта його самоочистки (зворотнім потоком розсолу).
6. Пристосування в холодильної системі ВО суміші хладоагентов дозволяє:
Зменшити витрати енергії у порівненню з прототипом приблизно на 3395, тобто мати таку ж енергетичну ефективність, як в двухступеневому циклі (з двумя компресорамі, але на однокомпонентному хладоагенті). Але по зрівненню з таким двухступеневим циклом в запропонованому рішенні простіше обв'язка і регулювання холодильної системи - один компресорі;
Зменшити тиск нагнітання компресору на 2895 (1,24МПа по порівненню з 1,72МПа для прототипа - при тіх ж температурах зрівнення, але для однокомпонентного хладоагенту), що збільшує коефіцієнт поданн компресору (його продукційність) і зменшує течі хладоагенту; 70 Зменшити шкідний вплив гідростатичного стовба рідкого хладоагенту в трубах ЛГ-П, що збільшує їх льдопродукційність. 7. Зпростити керуванняє періодичних процесів, підвищити надійність і якісний рівень регулювання виробництва талої полегшеної води.
Claims (1)
19 Формула винаходу
1. Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії, який складається з вертикальних паралельно встановлених секцій льодогенераторів-плавильників, діючих поперемінно в режимах кипіння холодоагенту - Генерування льоду і конденсації холодоагенту - плавлення льоду, на зовнішній поверхні котрих навиті спіральні ребра і в верхній частині розташований спірально-трубчатий теплообмінник, лінії входу вихідної солоної води з фільтром грубої очистки Її, лінії стоку відпрацьованого розсолу, лінії видавання опрісненої води, контролера, керуючого переключенням електромагнітних клапанів, холодильної системи, що складається з компресора, вищезгаданих льодогенераторів-плавильників, які виконують поперемінно функції випаровувача і конденсатора, ов додаткового конденсатора, теплообмінника, який відрізняється тим, що льодогенератори-плавильники виконані з 2-х труб, концентрично вставлених одна в одну, які не сполучаються зверху і сполучаються знизу відкритим « торцем внутрішньої труби, секції льодогенераторів-плавильників оснащені контуром циркуляції вихідної солоної води у вигляді бака-накопичувча і циркуляційного насоса, на лінії входа вихідної солоної води є відвід для лінії стоку відпрацьованого розсолу, після фільтра грубої очистки встановлений акумулятор холоду, вихід з с зо Котрого з'єднаний з днищем бака-накопичувча, на лінії видавання опрісненої води встановлений фільтр тонкої очистки, в холодильній системі як холодоагент використовується неазеотропна суміш, наприклад Ф22 ї- Ф142в, (о) на лінії парорідинної суміші холодоагентів після додаткового конденсатора встановлений ресивер-роздільник «т рідкого висококиплячого компонента, наприклад Ф142в, від пари низькокиплячого компонента, наприклад Ф22, причому вихід пари з верха ресивера-роздільника з'єднаний через спірально-трубчатий теплообмінник з верхнім. кінцем зовнішньої труби льодогенераторів-плавильників, а вихід рідкого холодоагенту з низу ю ресивера-роздільника з'єднаний через теплообмінник з верхнім кінцем внутрішньої труби льодогенераторів-плавильників, контролер відрегульований на відкриття-закриття електромагнітних клапанів так, що верхній кінець внутрішньої труби льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння-заморожування з'єднується з лінією подання суміші рідких холодоагентів, а в режимі конденсації-плавлення - з лінією « 70 видавання рідкого низькокиплячого холодоагенту, верхній кінець зовнішньої труби в режимі з с кипіння-заморожування з'єднується з лінією відводу пари суміші холодоагентів на всмоктування компресора, а в режимі конденсації-плавлення - з лінією введення пари низькокиплячого холодоагенту з ресивера-роздільника, :з» при цьому при введенні льодогенераторів-плавильників, наприклад в секції 2, в режим конденсації агенту - плавлення льоду і виводі з нього нижчий відсічний електромагнітний клапан цієї секції на злив розплаву льоду
45.8 бак продуктової води відкривається з затримкою, а закривається з випередженням відносно верхнього клапана с цієї ж секції на 3-5 9о від часу режиму плавлення льоду.
2. Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії за п. 1, який відрізняється тим, що відношення о масових концентрацій низькокиплячого компонента неазеотропної суміші до її висококиплячого компонента, яке їз дорівнює відношенню їх масових витрат б, /Ову, встановлюють з рівняння со 22 Ч/З ою ВДО,еС ОА) Кз де Сюонд - теплове навантаження секції льодогенераторів-плавильників в режимі конденсації агенту - плавлення льоду; Ор - холодопродуктивність секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агенту - генерування во РОВУ; , , , я 2, , ш А - (іх - іо) - різниця ентальпій низькокиплячого компонента на виході і вході секції в. льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агенту - генерування льоду; В о - (ім - ії4) - різниця ентальпій висококиплячого компонента на виході і вході секції льодогенераторів-плавильників в режимі кипіння агенту - генерування льоду; Сб о- (4 - іо) - різниця ентальпій низькокиплячого компонента на виході і вході секції бо льодогенераторів-плавильників в режимі конденсації агенту - плавлення льоду.
3. Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії за п. 1, який відрізняється тим, що у випадку його використання в торгових кіосках повітряний додатковий конденсатор виконаний знімним, що влітку розташовується на даху торгового кіоска, а взимку - усередині торгового кіоска для його обігрівання. 65 Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2003, М 1, 15.01.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України.
« с Фо « со ІС в) ші с ;»
1 (95) щ» о 50 Ко)
60 б5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2002064970A UA53492A (uk) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2002064970A UA53492A (uk) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA53492A true UA53492A (uk) | 2003-01-15 |
Family
ID=74191430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2002064970A UA53492A (uk) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA53492A (uk) |
-
2002
- 2002-06-17 UA UA2002064970A patent/UA53492A/uk unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kalista et al. | Current development and future prospect review of freeze desalination | |
US8075652B2 (en) | Apparatus and method for a split type water extractor and water dispenser | |
US1931347A (en) | Apparatus for preparing potable water | |
Janajreh et al. | Freeze desalination: current research development and future prospects | |
US4572785A (en) | Water purifier unit | |
CN101542220B (zh) | 多用途隔热的饮用水生产设备和方法 | |
KR910003056B1 (ko) | 2중 동결 격실 정수 시스템 및 방법 | |
US20100083676A1 (en) | Water production system and method with ozone recharge | |
US8398733B2 (en) | Apparatus and method for a split type water extractor and water dispenser | |
JPH06508912A (ja) | フルレンジ高性能液体冷却システム | |
JP2007309295A (ja) | 淡水化発電プラント | |
NL8200922A (nl) | Warmtepomp. | |
WO2015111405A1 (en) | Water purifier, method of purifying water, fluid purifier and method of purifying a fluid | |
AU2019204324A1 (en) | Treatment of water | |
EA025716B1 (ru) | Способ очистки воды методом перекристаллизации и теплообменная емкость (варианты) для его осуществления | |
US3385074A (en) | Freeze crystallization, washing and remelting on a common rotary surface | |
RU2350565C2 (ru) | Установка очистки воды | |
WO2010087731A1 (ru) | Способ очистки воды и аппарат для его осуществления | |
RU2128144C1 (ru) | Установка для очистки питьевой воды | |
UA53492A (uk) | Виморожуючий опріснювач солоної води періодичної дії | |
CN101479198A (zh) | 水供给装置 | |
UA53492C2 (en) | Freezing-out desalter of salt water with periodical action | |
RU2725403C1 (ru) | Система очистки воды методом перекристаллизации и секционное теплообменное устройство для ее реализации (варианты) | |
FI84100B (fi) | Foerfarande och anordning foer utnyttjande av vattnets frysningsvaerme som vaermekaella vid vaermepump. | |
WO2013018056A1 (en) | Energy arrangement |