RU2648057C1 - Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии - Google Patents

Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии Download PDF

Info

Publication number
RU2648057C1
RU2648057C1 RU2017106873A RU2017106873A RU2648057C1 RU 2648057 C1 RU2648057 C1 RU 2648057C1 RU 2017106873 A RU2017106873 A RU 2017106873A RU 2017106873 A RU2017106873 A RU 2017106873A RU 2648057 C1 RU2648057 C1 RU 2648057C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pump
vacuum
desalination
water
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2017106873A
Other languages
English (en)
Inventor
Илья Игоревич Малафеев
Борис Тимофеевич Маринюк
Геннадий Андреевич Ильин
Никита Вадимович Шарапов
Original Assignee
Илья Игоревич Малафеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Илья Игоревич Малафеев filed Critical Илья Игоревич Малафеев
Priority to RU2017106873A priority Critical patent/RU2648057C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2648057C1 publication Critical patent/RU2648057C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S21/00Solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S20/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/138Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/142Solar thermal; Photovoltaics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

Изобретение относится к опреснению жидкости. Вакуумная опреснительная установка для воды с генерацией электроэнергии содержит герметичную камеру с водяной ванной (1), внутри которой ниже уровня жидкости размещен испаритель (2), подключенный к солнечному коллектору (3) через насос (13), систему насосов, содержащую, по меньшей мере, три вакуумных насоса (5), соединенных системой трубопроводов с установленными на них трехходовыми клапанами (6), (7), теплообменный аппарат (4), соединенный посредством трехходового клапана (8) с трубопроводом подачи исходной жидкости и со сборником дистиллята (9), который через обратный клапан (15) соединен с одним из вакуумных насосов, рекуперативный теплообменник (10), преобразователь тока (11) и электроаккумулятор (2), соединенные с системой насосов (5), насос (14) для подачи исходной воды. Изобретение обеспечивает снижение энергопотребления на опреснение воды за счет эффективности использования энергии Солнца, а также универсальность опреснительных установок. 1 ил.

Description

Изобретение относится к технологии опреснения воды и может быть использовано для локального водоснабжения пресной водой и электроснабжения населенных пунктов, жилищных, общественных и промышленных зданий.
Известна гелиоопреснительная установка, содержащая как минимум один вакуумный солнечный коллектор, как минимум один распылитель, многосекционный вакуумный испаритель с вертикальным расположением секций, соединенных между собой при помощи трубопроводов с естественной циркуляцией, испарительные теплообменники, выполненные в виде спиральных трубок, накопительную емкость и емкость для конденсации, отличающаяся тем, что в нижней секции вакуумного испарителя установлены индукционные нагреватели, а в верхней секции установлен вакуумный насос, между секциями испарителя установлены вентиляторы (RU 127063 U1, 20.04.2013).
Известен солнечный коллектор-опреснитель, содержащий в термоизолированном корпусе стеклянное ограждение, светопоглощающее покрытие из гигроскопичной темной ткани, размещенной на металлическом листе, гибкую трубу для подвода соленой или холодной воды, гибкую трубу для отвода горячей воды в теплоаккумулятор, при этом ткань армирована металлическими нитями, металлический лист выполнен перфорированным и снабжен упорами, поджимающими ткань к стеклянному ограждению для образования паровой зоны между листом и дном корпуса, гибкие трубы подвода и отвода воды подсоединены к теплоаккумулятору и в них, также и в самом теплоаккумуляторе размещена аналогичная ткань, армированная металлическими нитями, соединенная с тканью на перфорированном листе, дополнительно введены в теплоаккумулятор два теплообменника, один из них подключен к теплоснабжению потребителя, выход второго теплообменника подключен через вентили к дополнительному баку дистиллированной воды, причем паровая зона соединена через дополнительную термоизолированную гибкую пустотелую трубу со входом второго теплообменника (RU 115451 U1, 27.04.2012).
Известна солнечно-ветровая опреснительная установка, содержащая трубопроводы для подвода опресняемой воды, патрубок с краном для слива рассола, циркуляционный насос, теплоэлектронагреватель, дополнительно содержит круговой конусообразный солнечный коллектор, включающий трубчатый спиральный теплоприемник, конусообразную опору, прозрачную теплоизоляцию и прозрачную конусообразную крышку, внешний полусферический купол, фотоэлектрические модули, внутренний полусферический купол, конфузор-диффузор, ветроэлектрическую установку, внешний вращающийся ротор, внутренний неподвижный ротор, полость, расположенную между внешним полусферическим куполом и внутренним полусферическим куполом, круговой лоток, датчик температуры, датчик давления (разрежения), вакуумный насос, электроклапан, коллектор теплонагревателя, параболический круговой отражатель солнечной радиации, бак теплообменника, предназначенного для опресненной воды, окна для забора воздуха, круговой завихритель, цилиндрический испарительный бассейн, решетку коллектора теплонагревателя, сферическое дно, инвертор, электронный пульт управления, контроллер заряда-разряда, нижнюю кольцевую крышку, теплоизоляцию, круглый лоток для сбора рассола; теплоаккумулирующее средство выполнено в виде алюминиевой стружки, теплообменник предназначен для опресненной воды (RU 2567324 С1, 10.11.2015).
Наиболее близким аналогом является гелиоопреснительная установка, содержащая, как минимум, одну трубку вакуумного солнечного коллектора, опреснитель, устройство слежения за солнцем, три дискретных датчика наличия воды, датчик температуры и систему трубопроводов, при этом опреснитель выполнен многосекционным и содержит секции опреснения, конденсации и дистиллята, трубки вакуумного коллектора установлены в секции опреснения, дискретные датчики установлены в секции конденсации и в секции опреснения и через электромагнитные реле связаны с электромагнитными клапанами системы трубопроводов (RU 144634 U1, 27.08.2014).
Существенным недостатком известных устройств является сложность предлагаемых конструкций и как следствие их ненадежность в процессе работы.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание эффективной автономной опреснительной энергоустановки малой производительности.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в снижении энергопотребления на опреснение воды, за счет эффективности использования энергии Солнца и повышении универсальности опреснительных установок.
Для достижения указанного технического результата предложена вакуумная опреснительная установка для воды с генерацией электроэнергии, характеризующаяся тем, что содержит герметичную камеру с водяной ванной (1), внутри которой ниже уровня воды размещен испаритель (2), подключенный к солнечному коллектору (3) через насос (13), предназначенный для циркуляции теплоносителя; систему насосов, содержащую, по меньшей мере, три вакуумных насоса (5), соединенные системой трубопроводов с установленными на них трехходовыми клапанами (6), (7), (8); теплообменный аппарат (4) для конденсации паров дистиллята, соединенный посредством трехходового клапана (8) с трубопроводом подачи исходной воды и со сборником дистиллята (9), который через обратный клапан (15) соединен с одним из вакуумных насосов, который входит в систему вакуумных насосов (5), рекуперативный теплообменник (10) для передачи теплоты от удаляемого из установки рассола к подаваемой в установку исходной воды, преобразователь тока (11) и электроаккумулятор (12), соединенные с системой насосов (5), насос (14) для подачи исходной воды.
На фиг. 1 представлена схема устройства.
Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии содержит:
1 - герметичная камера с водяной ванной;
2 - испаритель;
3 - солнечный коллектор;
4 - теплообменный аппарат для конденсации паров дистиллята проточной исходной жидкостью;
5 - вакуумный насос;
6, 7, 8 - трехходовые клапаны;
9 - сборник дистиллята;
10 - рекуперативный теплообменник для передачи теплоты от удаляемого из установки рассола к подаваемой в установку исходной воде;
11 - преобразователь тока;
12 - электроаккумулятор;
13, 14 - насос;
15 - обратный клапан.
Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии работает следующим образом:
Герметичная камера 1 предварительно наполняется водой насосом 14. Система, состоящая из трех вакуумных насосов 5, откачивает из установки воздух, при этом трехходовые клапаны 6 и 7 находятся в таком положении, что всасывание насоса 5 сообщено со сборником дистиллята 9, а нагнетание с атмосферой. При достижении необходимого для работы разряжения трехходовые клапаны 6 и 7 переключаются таким образом, что соединяют вакуумный насос 5 с контуром паров дистиллята. При этом, в дальнейшем в процессе работы установки при повышении давления в устройстве, по причине накопления растворенного в подпиточной воде воздуха, один из насосов 5 посредством переключения клапанов 6 и 7 выполняет функцию вспомогательного вакуумного насоса.
Теплоноситель, предварительно нагретый в солнечном коллекторе 3, подается насосом 13 в испаритель 2, в результате чего вода в термокамере 1 нагревается и при достижении температуры насыщения, соответствующей уровню вакуума, начинает кипеть. Конденсация паров дистиллята в теплообменнике 4 за счет отвода тепла проточной исходной воде, подаваемой насосом 14, вызывает движение потока пара от герметичной камеры 1 к сборнику дистиллята 9 через вакуумный насос 5. Проходящий через насос 5 поток пара приводит во вращение роторы, момент движения которых позволяет вырабатывать электрический ток и посредством преобразователя 11 запасать энергию в электроаккумуляторе 12.
В герметичной камере 1 поддерживается постоянный уровень воды путем непрерывной подачи исходной воды с расходом, равным сумме расхода потоков дистиллята и рассола, отводимых в процессе работы установки. Заборная вода подается в термокамеру 1, проходя через рекуперативный теплообменник 10, в котором нагревается за счет теплообмена с отходящим из герметичной камеры 1 потоком рассола. Рассол удаляется из установки в количестве, необходимом для поддержания заданной степени концентрации или доли выпариваемого дистиллята.
Реализация заявленного изобретения позволяет снизить энергопотребление на опреснение воды за счет эффективности использования энергии Солнца и повысить универсальность использования опреснительных установок.

Claims (1)

  1. Вакуумная опреснительная установка для воды с генерацией электроэнергии, характеризующаяся тем, что содержит герметичную камеру с водяной ванной (1), внутри которой ниже уровня воды размещен испаритель (2), подключенный к солнечному коллектору (3) через насос (13), предназначенный для циркуляции теплоносителя, систему насосов, содержащую, по меньшей мере, три вакуумных насоса (5), соединенные системой трубопроводов с установленными на них трехходовыми клапанами (6), (7), теплообменный аппарат (4) для конденсации паров дистиллята, соединенный посредством трехходового клапана (8) с трубопроводом подачи исходной воды и со сборником дистиллята (9), который через обратный клапан (15) соединен с одним из вакуумных насосов, который входит в систему вакуумных насосов (5), рекуперативный теплообменник (10) для передачи теплоты от удаляемого из установки рассола к подаваемой в установку исходной воды, преобразователь тока (11) и электроаккумулятор (12), соединенные с системой насосов (5), насос (14) для подачи исходной воды.
RU2017106873A 2017-03-02 2017-03-02 Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии RU2648057C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106873A RU2648057C1 (ru) 2017-03-02 2017-03-02 Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106873A RU2648057C1 (ru) 2017-03-02 2017-03-02 Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648057C1 true RU2648057C1 (ru) 2018-03-22

Family

ID=61708058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017106873A RU2648057C1 (ru) 2017-03-02 2017-03-02 Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648057C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767322C1 (ru) * 2021-05-18 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Солнечная станция для дистилляции воды
RU2800639C1 (ru) * 2022-11-11 2023-07-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Вакуумная опреснительная установка для воды с сепарацией паров дистиллята

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2088533C1 (ru) * 1994-09-08 1997-08-27 Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского Гелиоопреснительная установка
RU2117634C1 (ru) * 1996-03-29 1998-08-20 Михаил Эхильевич Шварц Гелиоопреснительная установка
RU127063U1 (ru) * 2012-10-15 2013-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Гелиоопреснительная установка
CN203498213U (zh) * 2013-08-15 2014-03-26 四川东联新能源科技有限公司 太阳能海水淡化***
RU2562660C2 (ru) * 2013-11-13 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Опреснительная установка с получением холода и электроэнергии (варианты)
WO2016008007A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Trevor Powell Apparatus and systems for solar pumping and water purification

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2088533C1 (ru) * 1994-09-08 1997-08-27 Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского Гелиоопреснительная установка
RU2117634C1 (ru) * 1996-03-29 1998-08-20 Михаил Эхильевич Шварц Гелиоопреснительная установка
RU127063U1 (ru) * 2012-10-15 2013-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Гелиоопреснительная установка
CN203498213U (zh) * 2013-08-15 2014-03-26 四川东联新能源科技有限公司 太阳能海水淡化***
RU2562660C2 (ru) * 2013-11-13 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Опреснительная установка с получением холода и электроэнергии (варианты)
WO2016008007A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Trevor Powell Apparatus and systems for solar pumping and water purification

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767322C1 (ru) * 2021-05-18 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Солнечная станция для дистилляции воды
RU2800639C1 (ru) * 2022-11-11 2023-07-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Вакуумная опреснительная установка для воды с сепарацией паров дистиллята
RU2801386C1 (ru) * 2023-03-29 2023-08-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Устройство опреснения солёной воды

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102190340A (zh) 太阳能海水加热式多级双效蒸馏海水淡化工艺
EA039411B1 (ru) Субатмосферная система теплохолодоснабжения
CN104628067A (zh) 太阳能海水淡化装置、灶具联合装置及其使用方法
CN201338952Y (zh) 综合利用太阳能进行海水淡化的装置
CN102381796A (zh) 太阳能光伏光热海水淡化一体式装置
CN101838023A (zh) 太阳能蒸馏海水淡化及原水净化工艺
CN102278285A (zh) 一种高温蓄热型新能源利用***
CN106365233A (zh) 船舶用太阳能海水淡化发电装置
RU2648057C1 (ru) Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии
CN102849813A (zh) 太阳能多效蒸馏***
JP4139597B2 (ja) 淡水化装置
CN111960494A (zh) 一种基于cpc的免追踪聚光集热脱盐***
CN104556278B (zh) 一种太阳能和风能组合被动真空式海水淡化装置
CN104085935A (zh) 一种使用振荡热管的多效蒸馏太阳能海水淡化***
RU150516U1 (ru) Солнечный опреснитель
CN216377553U (zh) 一种基于cpc集热的太阳能海水淡化与透明辐射冷凝器相结合的全天淡水收集***
RU201779U1 (ru) Многофункциональный воздушный солнечный коллектор
CN203999020U (zh) 一种使用振荡热管的多效蒸馏太阳能海水淡化装置
CN104961179B (zh) 间接吸热型太阳能平板一体式淡化装置
EP2444665A1 (en) Method for the natural draught cooling of a solar concentration plant
CN108716776B (zh) 基于太阳能的淡化水与热水耦合***
CN108619915B (zh) 一种气源式热泵太阳能膜蒸馏复合***
RU2460949C1 (ru) Система теплохладоснабжения
RU2806949C1 (ru) Абсорбционная холодильная установка и способ охлаждения объектов в автономном режиме в регионах с жарким климатом
Faysal et al. Solar water desalination system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190303