Получение пресной воды. Опреснитель
Метод ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ И ОПРЕСНИТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО Воплощения
Имя изобретателя: Бажанов В.М.; Пересветов Н.Н.; Бродянский Я.Г.
Имя патентообладателя: Бажанов Владимир Михайлович; Пересветов Николай Николаевич
Адресок для переписки: 141005, Столичная обл., Мытищи-5, а/я 2
Дата начала деяния патента: 2000.05.22
Метод получения пресной воды и опреснитель для его воплощения могут быть применены для производства пресной воды из морских и минерализованных вод и промышленных стоков. Задачей, на решение которой ориентировано изобретение, является получение дистиллята при помощи более обычного метода и надежного в эксплуатации устройства. Ожидаемый технический итог заключается в уменьшении энергозатрат на единицу объема получаемой продукции — пресной воды, упрощение сервисного обслуживания. Для этого в методе, включающем подачу за ранее нагретой соленой воды в испарительную камеру, ее испарение, конденсацию и сбор потребителю, дополнительно создают параллельную подачу пресной воды в камеру конденсации, где создают захват ею и конденсацию паров соленой воды и отбор излишков пресной воды потребителю, при всем этом подачу соленой и пресной воды в испарительную камеру создают в два шага, включающих разрежение и напор, а объем подачи пресной воды превосходит объем подачи соленой воды, при всем этом температура соленой воды превосходит температуру прохладной воды более чем на 18oС. Опреснитель содержит камеру испарения, камеру конденсации и систему трубопроводов с арматурой для подачи и слива соленой и пресной воды, бак пресной воды с системой ее остывания и подачи в камеру конденсации и корпус, в днище и крышке которого расположены перегородки, разделяющие соленую и пресную воду. Меж корпусом и крышкой расположены панели с отверстиями либо форсунками, через которые соответственно соленая и пресная вода стекает в виде капель в испарительную и конденсационную камеры, разбитые сепаратором. Снутри конденсационной камеры размещен вакуумный коллектор, соединенный с вакуумным насосом через запорный клапан, также охладитель, бассейн нагрева соленой воды, бак-накопитель соленой воды. Опреснитель обеспечен указателями уровня наполнения камеры испарения, камеры конденсации, баков пресной воды. Система трубопроводов с арматурой для подачи и слива соленой и пресной воды включает насос, вентили, расходомеры и фильтры.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к устройствам для опреснения воды и может быть применено для производства пресной воды из морских и минерализованных вод и промышленных стоков.
Известен метод получения пресной воды, описанный в работе устройства опреснителя в авторском свидетельстве 1669468, размещенном 15.08.91. Бюл. 30, включающий подачу соленой воды с подготовительным обогревом до определенной температуры в камеру, доводят ее до большого кипения и образующийся пар конденсируют в коллекторе, а потом собирают и отводят потребителю. Этот метод подразумевает сложную в изготовлении установку, которая будет энергоемкой и востребует значимых эксплуатационных издержек.
Известен опреснитель морской воды, содержащий насос отбора морской воды, блок камер с конденсаторами, влагоотделителями, смесителями и теплообменниками, к которым компрессором через нагреватель подается жаркий воздух и морская вода, и систему водопроводов с запорными и оборотными клапанами. См., к примеру, описание к авторскому свидетельству 1669468, размещенному 15.08.91. Бюл. 30. Этот опреснитель сложен в изготовлении, энергоемок, просит значимых эксплуатационных издержек.
Известен метод получения пресной воды, взятый за макет и описанный в работе устройства опреснителя по патенту РФ 2013315, публикованному 30.05.94. Бюл. 10, включающей подачу соленой воды с подготовительным обогревом в теплообменнике, потом в конденсаторах, дополнительных теплообменниках и, в конце концов, в смесительных камерах распылителей, где она распыляется в камерах при пониженном давлении и образовавшийся водяной пар конденсируется снизу лотков более прохладной морской воды и стекает в лотки для пресной воды, расположенные снизу, и потом к потребителю. Этот метод подразумевает сложную в изготовлении установку, которая будет энергоемкой и востребует значимых эксплуатационных издержек.
Более близким техническим решением, принятым за макет, является опреснитель, содержащий насос отбора морской воды, нагреватель, разделительную камеру, холодильник и систему трубопроводов с насосами для отбора рассола и воды, см. описание к патенту РФ 2013315, публикованному 30.05.94, Бюл. 10.
Хотя по сопоставлению с аналогом этот опреснитель более прост и экономичен в изготовлении, его эксплуатация подразумевает плановые остановки для профилактических работ поддержания режима вращения. А производительность напрямую находится в зависимости от размера установки. При всем этом повышение размеров установки ведет к повышению энергетических издержек, и в итоге увеличиваются издержки на единицу объема получаемой пресной воды.
Задачей, на решение которой ориентирована группа изобретений, является получение дистиллята при помощи более обычного метода и надежного в эксплуатации устройства. Ожидаемый технический итог заключается в уменьшении энергозатрат на единицу объема получаемой продукции — пресной воды, упрощение сервисного обслуживания.
Для этого в методе, включающем подачу за ранее нагретой соленой воды в испарительную камеру, ее испарение, конденсацию и сбор потребителю, дополнительно создают параллельную подачу пресной воды в камеру конденсации, где создают захват ею и конденсацию паров соленой воды и отбор излишков пресной воды потребителю, при всем этом подачу соленой и пресной воды в испарительную камеру создают в два шага, включающих разрежение и напор, а объем подачи пресной воды превосходит объем подачи соленой воды, при всем этом температура соленой воды превосходит температуру прохладной воды более чем на 18oС.
Для этого устройство опреснителя, содержащее камеру испарения, камеру конденсации и систему трубопроводов с арматурой для подачи и слива соленой и пресной воды дополнительно включает: бак пресной воды с системой ее остывания и подачи в камеру конденсации и корпус, в днище и крышке которого расположены перегородки, разделяющие соленую и пресную воду, а меж корпусом и крышкой расположены панели с отверстиями либо форсунками, через которые соответственно соленая и пресная вода стекают в виде капель в камеры испарительные и конденсационные, разбитые сепаратором, а снутри камеры конденсации размещен вакуумный коллектор, соединенный с вакуумным насосом через запорный клапан, также охладитель, бассейн нагрева соленой воды, бак-накопитель соленой воды. Опреснитель обеспечен указателями уровня наполнения камеры испарения, камеры конденсации, баков пресной воды. А система трубопроводов с арматурой для подачи и слива соленой и пресной воды включает насосы, вентили, расходомеры и фильтры.
На чертеже изображена схема опреснителя.
На практике реализация предложенного метода осуществляется последующим образом. Из источника соленой воды, которым может быть, к примеру, море, океан, озеро создают ее отбор и нагрев солнечным теплом до температуры 40-45oС. Потом производят подачу нагретой соленой воды в камеру испарения в виде падающих капель. Сразу берут определенный объем пресной воды, охлаждают ее до температуры 18oС и подают ее в камеру конденсации в виде падающих капель. Потоки капель соленой и пресной воды падают параллельно друг дружке в замкнутом ограниченном пространстве корпуса 1. Сразу с подачей соленой и пресной воды создают вакуумирование камеры с таким расчетом, чтоб нагретая соленая вода начинала испаряться, и образующийся пар проходил через капли падающей пресной воды и оседал на их, создавая ее избытки. Потом избытки собирают в дополнительную емкость потребителю.
Опреснитель состоит из корпуса 1 и крышки 2. Крышка и днище корпуса опреснителя разбиты на отсеки 3 соленой и отсеки 4 пресной воды перегородками 5 и 6. Корпус имеет камеры испарения 7, камеры конденсации 8, сепараторы 9, указатели уровней соленой 10 и пресной 11 воды, вакуумные коллекторы 12 для сотворения и поддержания нужного разрежения и отсоса воздуха и растворенных газов при помощи вакуумного насоса 13 через клапан 14. Крышка 2 в нижней части имеет панели 15 и 16 с отверстиями либо форсунками через которые, соответственно, соленая и пресная вода стекает в виде капель в испарительные 7 и конденсационные 8. Опреснитель имеет системы подачи и слива соленой и пресной воды. Система подачи пресной воды включает бак 17 с уровнемером 18 насос 19, расходомер 20 вентили 21 и 22. Система слива пресной воды включает бак-накопитель 23 с уровнемером 24 и вентилем 25, через который дистиллят поступает в минерализатор и обеззараживатель (на чертеже не показаны), а потом потребителю. Слив пресной воды из корпуса опреснителя делается через вентиль 26 в бак 17 и через вентиль 27 в бак-накопитель 23. Бак 17 имеет охладитель 28. Система подачи соленой воды включает насос 29 с фильтром 30, вентиль 31, бассейн 32 для нагрева соленой воды солнечным теплом, насос 33 и бак-накопитель 34, фильтр 35, насос 36 с расходомером 37 и вентили 38, 39 для регулирования напора. Система слива соленой воды из опреснителя делается через вентили 40 и 41.
Опреснитель работает последующим образом. За ранее раскрывается вентиль 31 и насосом 29 через фильтр 30 бассейн 32 заполняется соленой водой, где она солнечным теплом греется до температуры 40-45oС, а потом насосом 33 перекачивается в бак-накопитель соленой воды 34, который обеспечивает работу опреснителя в ночное время, когда нет солнца. Сразу с этим через вентиль 42 из наружного источника заполняется пресной водой бак 17, в каком вода охлаждается при помощи охладителя 28 до температуры 16-18oС. Контроль наполнения бака ведется по уровнемеру 18. После наполнения бассейна 32 и баков 34 и 17 раскрывается клапан 14 и врубается вакуумный насос 13, при помощи которого в корпусе опреснителя создается разрежение, равное 5-7 м аква столба. После чего открываются вентили 39, 38 на полосы подачи и 40, 41 на полосы слива соленой воды. Сразу открываются вентили 21 и 22 на полосы подачи и 26 на полосы слива пресной воды из корпуса 1 опреснителя. Врубается насос 36, и нагретая соленая вода подается в отсеки 3 крышки 2 опреснителя и через отверстия в панелях 15 либо форсунки (на чертеже их определенные конструкции не показаны) попадает в виде капель в камеры испарения 7. Контроль и регулирование расхода соленой воды ведется при помощи расходомера 37 и вентилей 38, 39, 40 и 41. Попадая в отсеки днища корпуса опреснителя, соленая вода потом по трубопроводам слива соленой воды стекает в источник соленой воды (море либо озеро) и отчасти в бассейн 32 для повторной подачи в опреснитель. Сразу с насосом 36 врубается насос 19, и прохладная пресная вода подается в отсеки 4 крышки 2 опреснителя и через отверстия в панелях 16 либо форсунки (на чертеже их определенные конструкции не показаны) стекает в виде капель в камеры конденсации 8. Контроль и регулирование расхода пресной воды ведется при помощи расходомера 20 и вентилей 21, 22 и 26. Попадая в отсеки днища корпуса опреснителя, подогретая пресная вода потом по трубопроводам слива пресной воды ворачивается в бак 17, где охлаждается и вновь подается в отсеки 4 крышки 2. Избытки пресной воды, которые образуются при конденсации паров, отбираются через вентиль 27 в бак-накопитель 23. Подогретая соленая вода, попадая в виде капель в разреженные полости камер испарения 7, активно испаряется. Образующийся пар будет стремиться попасть в зону пониженного давления, т.е. в сторону вакуумных коллекторов 12. Проходя через сепараторы 9, которые охлаждаются прохладной водой из отсеков 4, пар отчасти охлаждается на их и каплями стекает вниз. Основная же масса пара попадает под прохладные капли пресной воды, конденсируется на их и также стекает вниз на днище корпуса 1, а потом в бак 17. Таким макаром, пресная вода, проходя по замкнутому контуру, конденсируя на для себя пары соленой воды, греется. Потому чтоб процесс конденсации не прерывался, пресная вода, попадая в бак 17, охлаждается перед подачей в камеры конденсации. Для обеспечения расчетной производительности опреснителя разность меж температурой поступающей соленой воды и охлаждаемой пресной должна составлять более 18oС. Для сохранения перепада температур перегородки 5 и 6 служат сразу и термическими мостами, предотвращая термообмен меж жаркой и прохладной водой. В предстоящем при установившемся режиме разрежение повсевременно обеспечивается столбом воды, который появляется в трубопроводах соленой и пресной воды, и в днище корпуса опреснителя на уровне 5-7 метров, но ниже перегородок 7. С этой целью корпус устанавливается на особых опорах (на чертеже они не показаны), высота которых определяется зависимо от высоты над уровнем моря в данной местности, где она эксплуатируется.
Таким макаром, метод получения пресной воды и конструкция опреснителя позволяют использовать обращаемую по замкнутому контуру пресную воду в качестве конденсатора. Установка может работать в автоматическом режиме и обслуживаться одним-двумя операторами. Она рассчитана на работу в южных районах, где можно использовать для нагрева соленой воды солнечную энергию, а для остывания пресной воды — циркулирующие по замкнутому контуру подземные природные источники. Это дает возможность в отличие от трубчатых и других конструкций, понизить температурный напор (перепад) меж осаждающимся паром и хладоагентом и повысить эффективность работы опреснителя Корпус опреснителя может быть выполнен прямоугольной либо цилиндрической (коаксиальной) формы. Не считая того, для увеличения производительности и понижения энергозатрат можно выстроить опреснительную установку в виде соединенных в блоки модулей. Предлагаемый опреснитель просит малого сервисного обслуживания т к. может работать в автоматическом режиме.
Таковой метод и опреснитель с объемом камеры 50 м3 и расходом соленой и пресной воды по 87,5 л/с позволяют обеспечить выход пресной воды потребителю 0,6-1,2 л/с.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Метод получения пресной воды, включающий подачу за ранее нагретой соленой воды в испарительную камеру, ее испарение, конденсацию и сбор потребителю, отличающийся тем, что сразу с подачей за ранее нагретой соленой воды создают параллельную подачу охлаждаемой пресной воды в камеру конденсации и создают захват ею и конденсацию паров соленой воды и отбор излишков пресной воды потребителю, при всем этом подачу соленой и пресной воды производят средством разрежения и напора, при котором объем подачи пресной воды превосходит объем подачи соленой воды.
2. Метод по п. 1, отличающийся тем, что температура соленой воды превосходит температуру прохладной воды более чем на 18oС.
3. Метод по п. 1, отличающийся тем, что объем подачи пресной воды превосходит объем подачи соленой воды вдвое.
4. Метод по п. 1, отличающийся тем, что подготовительный обогрев соленой воды создают солнечным теплом.
5. Метод по п. 1, отличающийся тем, что отбор излишков пресной воды потребителю осуществляется через дополнительный бак пресной воды.
6. Метод по п. 1, отличающийся тем, что остывание пресной воды создают подземными природными источниками.
7. Метод по п. 1, отличающийся тем, что разрежение создается в границах 5-7 м аква столба.
8. Метод по п. 1, отличающийся тем, что слитая соленая вода отчасти поступает в бассейн для повторной подачи в опреснитель.
9. Опреснитель, состоящий из корпуса с камерами испарения и конденсации, системы подачи и слива соленой и пресной воды, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бассейн нагрева соленой воды и бак-накопитель соленой воды, бак пресной воды с системой ее остывания и подачи в камеру конденсации, снутри которой размещен вакуумный коллектор, соединенный с вакуумным насосом через запорный клапан, в днище и крышке корпуса расположены перегородки, разделяющие соленую и пресную воду, меж корпусом и крышкой расположены панели с отверстиями, через которые соответственно соленая и пресная вода стекает в виде капель в камеры испарительную и конденсации, разбитые сепараторами, сам корпус расположен на опорах определенной высоты, система подачи и слива соленой и пресной воды включает насосы, вентили расходомеры и фильтры.
10. Опреснитель по п. 9, отличающийся тем, что перегородки, разделяющие соленую и пресную воду и размещенные в днище и крышке корпуса, выполнены в виде термических мостов.
11. Опреснитель по п. 9, отличающийся тем, что отверстия в панелях выполнены в виде форсунок.
12. Опреснитель по п. 9, отличающийся тем, что он обеспечен указателями уровня наполнения камеры испарения, камеры конденсации и баков пресной воды.
13. Опреснитель по п. 9, отличающийся тем, что высота опор определена высотой размещения его над уровнем моря.
14. Опреснитель по п. 9, отличающийся тем, что корпус может быть выполнен прямоугольной либо цилиндрической коаксиальной формы.
Источник
www.ntpo.com/patents_water/water_2/water_20.shtml