RU2681282C1 - Вихревой экстрактор атмосферной влаги - Google Patents
Вихревой экстрактор атмосферной влаги Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681282C1 RU2681282C1 RU2018123745A RU2018123745A RU2681282C1 RU 2681282 C1 RU2681282 C1 RU 2681282C1 RU 2018123745 A RU2018123745 A RU 2018123745A RU 2018123745 A RU2018123745 A RU 2018123745A RU 2681282 C1 RU2681282 C1 RU 2681282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- air
- extractor
- along
- case
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
- E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения пресной воды из атмосферного воздуха. Устройство включает в себя подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, подохлаждение потока сжатого и сконцентрированного потока воздуха с осаждением и отбором влаги. Экстрактор состоит из несущего корпуса в виде конусной трубы (1), со встроенными в нее на входе и установленными равномерно по длине корпуса вихревыми воздушными эжекторами (2). Каждый эжектор (2) соединен со своей самовакуумирующейся вихревой трубой (3), размещенной в корпусе (1) экстрактора. Перед каждой самовакуумирующей вихревой трубой (3), кроме первой, установлен развихритель закрученного потока (5). По оси корпуса и по всей его длине встроен медный стержень (4), выполняющий функции холодонакопителя. На поверхности стержня (4) по всей длине сформованы полусферические углубления, существенно интенсифицирующие теплообменные процессы. На торцах стержня (4) установлены охлаждающие элементы (6) тепловых трубок. Торцевая сторона корпуса (1) экстрактора выполнена в виде изоградиентного диффузора с вихревым дефлектором (9) вверху и влагосборником (10) внизу. Расстояния Lвэ между установленными по длине корпуса (1) экстрактора вихревыми воздушными эжекторами (2) зависят от диаметра Dвэ места корпуса (1), в котором установлены эти эжектора (2), и равно Lвэ≈(8÷10)Dвэ. Обеспечивается создание несложной установки с повышенной производительностью получения пресной воды из атмосферного воздуха. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области получения пресной воды из атмосферного воздуха.
Атмосферный воздух является гигантским резервуаром влаги, и даже в засушливых районах содержит, как правило, более 6-10 г воды на 1 м3. Получение воды из воздуха путем его конденсации на холодной поверхности известно с глубокой древности. Еще в античные времена в Крыму для обеспечения водой города Феодосия использовались насыпи из щебня в виде пирамиды, которые сооружались на невысоком горном плато. За счет разницы дневной и ночной температуры окружающего воздуха на поверхности щебня образовывался конденсат и стекал в специальную емкость. Оттуда естественным путем по желобу он поступал к водоразборным сооружениям. За методом добычи воды из атмосферного воздуха с использованием природных энергетических факторов - большое будущее.
Известен способ получения воды из воздуха, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащий водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду, а обезвоженный воздух выбрасывают в атмосферу (патент США N 5203989, Е03В 3/28, 1987). При прокачке потока атмосферного воздуха, содержащего пары воды, происходит их конденсация на охлаждающем элементе холодильной машины и одновременное охлаждение потока воздуха, который выбрасывается в атмосферу. Для прокачки потока атмосферного воздуха необходим генератор энергии сжатого воздуха, требующий затрат внешней энергии.
Недостатками известного способа, предполагающего также использование внешней подводимой энергии для работы холодильной машины, являются низкая экономичность использования холодопроизводительности машины, так как только незначительная часть потребляемой ею энергии используется для конденсации паров воды. При этом большая часть холодопроизводительности расходуется на охлаждение обезвоженного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.
Известна энергетическая башня, работающая по циклу Майсоценко с косвенно-испарительным охлаждением воздуха (http://sssrregion.ru/pics/Khalatov, Ukraina.pdf, А. Халатов, И. Карп, Б. Исаков. Цикл Майсоценко и перспективы его использования в Украине). Эергетическая башня состоит из двух вертикальных концентрических цилиндров. Внешняя поверхность внутреннего цилиндра покрыта тонким слоем гидрофобной капиллярно-пористой поверхности, смачиваемой водой. Атмосферный воздух поступает во внутренний цилиндр - сухой канал, где движется вниз, охлаждаясь от холодной стенки канала, температура которой снижается за счет испарения воды из капиллярно-пористой поверхности на наружной стороне внутреннего цилиндра. Вышедший из него холодный воздух поступает в кольцевой влажный канал и движется вверх с увеличением его влажности за счет испарения воды на выходе из влажного канала. Вследствие испарения воды в кольцевом влажном канале масса воздушного потока на выходе из влажного канала больше его массы на входе в сухой канал. Наименьшая температура воздуха, близкая к точке росы, достигается в нижней части градирни на выходе из сухого канала. За счет увлажнения воздуха во влажном канале понижается его давление и возникает подъемная сила, обеспечивающая движение воздуха через сухой и влажный каналы с увеличением его скорости. Кинетическая энергия воздушного потока используется для выработки электроэнергии ветрогенератором, установленным в нижней части сухого канала.
Недостатком известной установки является громоздкость конструкции и неиспользование в ней экстрагирования влаги из атмосферного воздуха.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии (патент РФ №2620830, МПК Е03В 3/28, опубл. 30.05.2017). Устройство, включает два концентрически расположенных вертикальных цилиндра, которые образуют «сухой» и «влажный» воздушный каналы, «влажный» канал снабжен гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью, смачиваемой водой, ветроэнергетическую установку, «влажный» канал размещен во внутреннем вертикальном цилиндре, причем гидрофобная капиллярно-пористая поверхность прикреплена к внутренней стенке внутреннего цилиндра, а концентрический «сухой» канал размещен между внешним и внутренним вертикальными цилиндрами, в нижней части внешнего цилиндра установлена водяная емкость для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка и несколько рядов пластин стока влаги в водяную емкость с зазорами между пластинами для прохода потока воздуха, при этом водяная емкость связана оросительным трубопроводом с насосом с верхней частью гидрофобной поверхности, а с потребителем она связана трубопроводом отвода пресной воды, над внутренним вертикальным цилиндром установлен с помощью подшипников подвижный корпус трубы Вентури, снабженный ветряным флюгером, а на центральной оси трубы Вентури размещена ветроэнергетическая установка с ветроколесом и электрогенератором, причем корпус трубы Вентури окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом, закрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре.
Недостатком известного устройства является невозможность организации процесса экстрагирования влаги из атмосферы без электроэнергии, наличие насоса для перекачки воды и системы смачивания водой гидрофобно-капилярной-пористой поверхности. Все это делает устройство сложным, громоздким и увеличивает себестоимость полученной воды.
Задачей предлагаемого изобретения является создание несложной и экономически эффективной установки с повышенной производительностью получения пресной воды из атмосферного воздуха.
В результате использования предлагаемого изобретения снижаются затраты на получение пресной воды из атмосферного воздуха за счет исключения подвода электроэнергии и использования технологий вихревой энергетики для создания вихревых воздушных потоков внутри установки, увеличения конденсирующих поверхностей, а также существенного увеличения конденсирующих поверхностей, благодаря наличию развихрителей - теплообменникам и медному стержню, выполняющему функции холодонакопителя, дополнительного подохлаждения конденсирующих поверхностей с помощью тепловых насосов, а также невысокая стоимость вихревых элементов конструкции установки и материалов, из которых они изготавливаются.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый вихревой экстрактор атмосферной влаги, включающий подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, подохлаждение потока сжатого и сконцентрированного потока воздуха с осаждением и отбором влаги, согласно изобретению, состоит из несущего корпуса в виде конусной трубы, со встроенными в нее на входе и установленными равномерно по длине корпуса вихревыми воздушными эжекторами, каждый из которых соединен со своей самовакуумирующейся вихревой трубой, размещенной в корпусе экстрактора, перед каждой самовакуумирующейся вихревой трубой, кроме первой, установлен развихритель закрученного потока, по оси корпуса и по всей его длине встроен медный стержень, выполняющий функции холодонакопителя, на поверхности которого по всей длине сформованы полусферические углубления, существенно интенсифицирующие теплообменные процессы, на торцах медного стержня установлены охлаждающие элементы тепловых трубок, торцевая сторона корпуса экстрактора выполнена в виде изоградиентного диффузора с вихревым дефлектором вверху и влагосборником внизу, расстояния Lвэ между установленными по длине корпуса экстрактора вихревыми воздушными эжекторами зависят от диаметра Dвэ места корпуса, в котором установлены эти вихревые воздушные эжектора, и равно Lвэ≈(8÷10)Dвэ, агеометрические параметры полусферических углублений h, Dл и Z на поверхности медного стержня определяются из соотношений:
h=0,2⋅r,
где h - глубина полусферического углубления;
r - радиус полусферического углубления,
Dл=2h/tgaα/4,
где Dл - диаметр полусферического углубления;
h - глубина полусферического углубления;
α - основополагающий угол полусферического углубления, при этом 45°<α<180°,
Z~10⋅h,
гдe Z - paccтoяниe между полусферическими углублениями;
h - глубина полусферического углубления.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема вихревого экстрактора атмосферной влаги.
Вихревой экстрактор атмосферной влаги состоит из несущего корпуса в виде конусной трубы 1, со встроенными в нее на входе и установленными равномерно по длине корпуса вихревыми воздушными эжекторами 2, (патент РФ №2093702, МПК F03D 3/04, опубл. 20.10.1997, Бюл. №29), каждый из которых соединен со своей самовакуумирующейся вихревой трубой 3 (Меркулов Ф.П., Вихревой эффект и его применение в технике, г. Самара, 1997, с. 26-62, 105-109), размещенной в корпусе экстрактора, перед каждой самовакуумирующей вихревой трубой 3, кроме первой, установлен развихрительзакрученного потока 5, по оси корпуса 1 и по всей его длине встроен медный стержень, выполняющий функции холодонакопителя 4, на поверхности которого по всей длине сформованы полусферические углубления (авторское свидетельство СССР №247е98, 1987), существенно интенсифицирующие теплообменные процессы, на торцах медного стержня 4 установлены охлаждающие элементы 6 тепловых трубок 7, торцевая сторона корпуса 1 экстрактора выполнена в виде изоградиентного диффузора 8 (Волов В.Т., Метод расчета вихревого диффузорного устройства, ИФЖ, 1983, №1. С. 35-41) с вихревым дефлектором вверху 9 и влагосборником 10 внизу.
Вихревой экстрактор атмосферной влаги работает следующим образом.
Атмосферный воздух (ветер) поступает в вихревые воздушные эжекторы 2 и на вихревой дефлектор 9, в вихревых эжекторах 2 поток воздуха преобразуется в концентрированный закрученный поток, который подается в самовакуумирующиеся вихревые трубы 3 и создает внутри корпуса 1 в приосевой области зоны пониженного давления, что приводит к возникновению очень высоких эффектов охлаждения, этот холод воспринимает и накапливает медный стержень (холодонакопитель) 4, чему активно способствуют полусферические углубления (лунки) сформованные на поверхности медного стержня - существенно интенсифицируя теплообменные процессы, закрученный поток, отдав свою энергию на холодонакопителе 4, поступает на развихритель 5, выполняющего одновременно роль теплообменника-конденсатора, и выпрямленный, продолжает движение по корпусу экстрактора к следующей самовакуумирующейся вихревой трубе, на торцах медного стержня установлены охлаждающие элементы 6 тепловых трубок 7, которые своей энергией дополнительно подохлаждают медный стержень 4, сконденсированная влага с развихрителей и со стержня стекает во влагонакопитель 10, а осушенный воздух с помощью изоградиентного диффузора 8 поступает в вихревой дефлектор 9 и выбрасывается в атмосферу.
Claims (11)
- Вихревой экстрактор атмосферной влаги, включающий подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, подохлаждение потока сжатого и сконцентрированного потока воздуха с осаждением и отбором влаги, отличающийся тем, что экстрактор состоит из несущего корпуса в виде конусной трубы, со встроенными в нее на входе и установленными равномерно по длине корпуса вихревыми воздушными эжекторами, каждый из которых соединен со своей самовакуумирующейся вихревой трубой, размещенной в корпусе экстрактора, перед каждой самовакуумирующей вихревой трубой, кроме первой, установлен развихритель закрученного потока, по оси корпуса и по всей его длине встроен медный стержень, выполняющий функции холодонакопителя, на поверхности которого по всей длине сформованы полусферические углубления, существенно интенсифицирующие теплообменные процессы, на торцах медного стержня установлены охлаждающие элементы тепловых трубок, торцевая сторона корпуса экстрактора выполнена в виде изоградиентного диффузора с вихревым дефлектором вверху и влагосборником внизу, расстояния Lвэ между установленными по длине корпуса экстрактора вихревыми воздушными эжекторами зависят от диаметра Dвэ места корпуса, в котором установлены эти вихревые воздушные эжектора, и равно Lвэ≈(8÷10)Dвэ, а геометрические параметры полусферических углублений h, Dл и Z на поверхности медного стержня определяются из соотношений:
- h=0,2÷r,
- где h - глубина полусферического углубления;
- r - радиус полусферического углубления,
- Dл=2h/tgaα/4,
- где Dл - диаметр полусферического углубления;
- h - глубина полусферического углубления;
- α - основополагающий угол полусферического углубления, при этом 45°<α<180°,
- Z~10⋅h,
- где Z - расстояние между полусферическими углублениями;
- h - глубина полусферического углубления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123745A RU2681282C1 (ru) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Вихревой экстрактор атмосферной влаги |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123745A RU2681282C1 (ru) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Вихревой экстрактор атмосферной влаги |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2681282C1 true RU2681282C1 (ru) | 2019-03-05 |
Family
ID=65632774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018123745A RU2681282C1 (ru) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Вихревой экстрактор атмосферной влаги |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2681282C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020246904A1 (ru) * | 2019-05-29 | 2020-12-10 | Рудольф Анатольевич СЕРЕБРЯКОВ | Установка генерирования электроэнергии и экстракции влаги из атмосферы |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1798311A1 (en) * | 1990-12-12 | 1993-02-28 | Sp Vnedrencheskij Ts Nauka | Method and device for obtaining water |
US20100319308A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-12-23 | Yuri Abramov | Ecologically clean method and apparatus for water harvesting from air |
RU2463410C2 (ru) * | 2010-12-02 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха |
CN202530502U (zh) * | 2012-04-16 | 2012-11-14 | 肖瑶 | 涡流空气取水装置 |
RU2620830C1 (ru) * | 2016-03-09 | 2017-05-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии |
RU2648796C1 (ru) * | 2016-10-21 | 2018-03-28 | Сергей Содномович Доржиев | Способ и установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха |
-
2018
- 2018-06-29 RU RU2018123745A patent/RU2681282C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1798311A1 (en) * | 1990-12-12 | 1993-02-28 | Sp Vnedrencheskij Ts Nauka | Method and device for obtaining water |
US20100319308A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-12-23 | Yuri Abramov | Ecologically clean method and apparatus for water harvesting from air |
RU2463410C2 (ru) * | 2010-12-02 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха |
CN202530502U (zh) * | 2012-04-16 | 2012-11-14 | 肖瑶 | 涡流空气取水装置 |
RU2620830C1 (ru) * | 2016-03-09 | 2017-05-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии |
RU2648796C1 (ru) * | 2016-10-21 | 2018-03-28 | Сергей Содномович Доржиев | Способ и установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020246904A1 (ru) * | 2019-05-29 | 2020-12-10 | Рудольф Анатольевич СЕРЕБРЯКОВ | Установка генерирования электроэнергии и экстракции влаги из атмосферы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5369258B2 (ja) | 省エネルギー型淡水製造装置 | |
IL88572A (en) | Method of and apparatus for producing power from solar ponds | |
CN106123623A (zh) | 一种阶梯式换热闭式冷却塔 | |
RU2463410C2 (ru) | Энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха | |
RU2681282C1 (ru) | Вихревой экстрактор атмосферной влаги | |
CN109341386B (zh) | 一种设置多下降管的环路热管及其换热装置 | |
CN111256487B (zh) | 一种构成循环回路的蒸汽冷却装置及方法 | |
RU2620830C1 (ru) | Устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии | |
CN108222125B (zh) | 一种毛吸力高度变化的环路热管及其换热装置 | |
CN108692600A (zh) | 一种根据温度智能控制空气流量的反向环路热管换热*** | |
RU2472086C1 (ru) | Тепловая электростанция | |
CN109386332A (zh) | 一种有机朗肯循环发电装置 | |
CN109453611B (zh) | 高温烟汽的冷凝水回收利用*** | |
CN108253828B (zh) | 一种环路热管及其空气取水装置 | |
CN109341391B (zh) | 一种管径高度变化的环路热管及其换热装置 | |
RU2683552C1 (ru) | Вихревая установка конденсации влаги из атмосферного воздуха | |
CN214360341U (zh) | 一种废水处理设备上用的内燃式蒸发筒装置 | |
CN205014700U (zh) | 高效板片式蒸发冷凝器 | |
CN114641452A (zh) | 用于发电和海水淡化的热电联产涡轮机 | |
CN108692601A (zh) | 一种根据水位智能控制空气流量的反向环路热管换热*** | |
RU184910U1 (ru) | Устройство получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии | |
CN108362150B (zh) | 一种通孔面积高度变化的环路热管及其换热装置 | |
RU187153U1 (ru) | Устройство охлаждения сжатого газа компрессорной станции магистрального газопровода | |
WO2020246904A1 (ru) | Установка генерирования электроэнергии и экстракции влаги из атмосферы | |
JP2015101966A (ja) | ガス設備、ガスタービンプラント、および、コンバインドサイクルプラント |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200630 |