RU2732929C1 - Способ опреснения морской воды - Google Patents
Способ опреснения морской воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732929C1 RU2732929C1 RU2019145240A RU2019145240A RU2732929C1 RU 2732929 C1 RU2732929 C1 RU 2732929C1 RU 2019145240 A RU2019145240 A RU 2019145240A RU 2019145240 A RU2019145240 A RU 2019145240A RU 2732929 C1 RU2732929 C1 RU 2732929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporators
- water
- fresh water
- condensers
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
-
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автономного получения чистой пресной воды. Способ состоит в насыщении атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, подаче паровоздушной смеси в конденсаторы и отборе влаги. Насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях осуществляют при давлении ниже атмосферного для снижения температуры кипения воды и интенсивности испарения за счет концентрированной солнечной энергии и следящих систем за положением солнца на небосводе. Разрежение в испарителях создают и поддерживают в процессе работы вертикальными столбами пресной воды в конденсаторах. Вертикальные конденсаторы располагают под уровнем акватории с установленными обратными клапанами для автоматического сброса пресной воды в накопительные емкости, сообщающиеся с атмосферным воздухом, при превышении гидростатического давления столба пресной воды в конденсаторах над атмосферным. Морскую воду подают в емкость-испаритель за счет созданного разрежения в емкости-испарителе с черной поверхностью, а циркуляцию ее в испарителях для предотвращения отложения солей осуществляют принудительно при помощи насосов, работающих на солнечной энергии. Испарители выполняют с черной поверхностью для максимального поглощения энергии солнечного излучения, помещают испарители в светопроницаемые колбы для предотвращения потерь тепловой энергии в испарителях, разрежение в вакуумных колбах создают и поддерживают гидростатическим давлением столба пресной воды в вертикальных конденсаторах. Обеспечивается получение чистой пресной воды с использованием возобновляемой энергии солнца и энергии гидростатического давления водяного столба, позволяющего с низкой себестоимостью получать чистую и пресную воду из морской воды. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды, путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси.
Одной из глобальных проблем современной цивилизации является нехватка пресной воды. Морская вода имеет высокую концентрацию примесей и считается соленой, но является главным источником получения пригодной для употребления воды и стимулирующей областью реализации прорывных технологий в ее опреснении. При этом главным критерием применения известных технологий и технических решений по опреснению морской воды является ее себестоимость, приведенная к единице массы качественной питьевой воды. Предлагаемый способ опреснения морской воды может быть использован в сфере питьевого водоснабжения, а также в прочих бытовых и хозяйственных нуждах.
Известен способ извлечения воды из паровоздушной смеси, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и получаемую при этом пресную воду-конденсат подают в емкость для сбора воды (патент РФ №2081256, МПК Е03В 3/28, опубл. 10.06.1997). Недостатком способа является необходимость использования внешней подводимой энергии для формирования потока паровоздушной смеси, направляемой в конденсатор для осаждения влаги, которая не является возобновляемой.
Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения пресной воды, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду (патент США №5203989, МПК Е03В 3/28, опубл. 20.04.1987). 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 нагнетатель, требующий затрат внешней невозобновляемой энергии. Известный способ, предполагающий также использование внешней подводимой энергии для работы холодильной машины, характеризуются низкой экономичностью использования холодопроизводительности машины, что приводит к повышению себестоимости получения пресной воды.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание способа получения чистой, пресной воды с использованием возобновляемой энергии солнца и энергии гидростатического давления водяного столба, позволяющего с низкой себестоимостью получать чистую пресную воду из морской воды.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение интенсивности парообразования в испарителях, за счет снижения температуры кипения воды в емкостях-испарителях с черной поверхностью для максимального поглощения тепловой солнечной энергии, при давлении ниже атмосферного. Техническим результатом, снижающим себестоимость получения пресной воды, является, также, использование энергии гидростатического давления столба пресной воды в конденсаторах для создания и поддержания разрежения воздуха в испарителях и воздушной прослойке между испарителями и атмосферным воздухом для снижения потерь тепловой энергии, получаемой от солнца.
Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ опреснения морской воды включает формирование паровоздушной смеси, осаждение водяных паров в конденсаторах и отбор пресной воды. Формируют паровоздушную смесь концентрированной энергией солнца внутри теплоизолированных вакуумом емкостей-испарителей с черной поверхностью для максимального поглощения солнечной энергии, расположенных на платформах с положительной плавучестью, в которые подается за счет созданного в них разрежения испаряющаяся при давлении ниже атмосферного морская вода. Для обеспечения слабой циркуляции морской воды в теплоизолированных емкостях-испарителях, предотвращающей отложение солей в испарителях, используют нагнетатели с приводом от солнечных фотоэлектрических батарей. Сформированную в испарителях паровоздушную смесь отводят в вертикальные конденсаторы, расположенные под уровнем моря, за счет разности давлений, обусловленной перепадом температур, в испарителях и конденсаторах.
Заявляемое изобретение поясняется схемой на фиг. 1.
Заявляемое техническое решение состоит из комплекса устройств и емкостей, в том числе, емкости-испарителя с черной поверхностью (1); светопроницаемой колбы (2) для вакуумной термоизоляции емкости-испарителя с черной поверхностью (1), вертикального конденсатора (3), крана (4) для откачки воздуха и создания вакуумной теплоизоляции; светоотражающей поверхности солнечного концентратора энергии (5), датчиков слежения за положением солнца (6), фотоэлектрических солнечных панелей (7), платформы системы слежения за солнцем (8); исполнительных механизмов (9) (например: пневмомускулов) системы слежения за солнцем, дозирующих насосов (10) и (11); обеспечивающих слабую циркуляцию морской воды в испарителе, для предотвращения отложения в нем солей с приводом от фотоэлектрических солнечных батарей (7), платформы с положительной плавучестью (12), электромагнитного клапана (13), обратного клапана (14), трубопровода подачи конденсата в накопительную емкость (15), накопительной емкости для конденсата (16) с атмосферным давлением на поверхности воды в ней; насоса для откачки конденсата из накопительной емкости (17), рукава (18) с напорным трубопроводом внутри, сообщающегося с атмосферным воздухом.
Способ опреснения морской воды (см. фигура 1) реализуется следующим образом. При закрытом электромагнитном клапане (13) заполняют вертикальный конденсатор (3) пресной водой на высоту порядка 10 метров. При открывании электромагнитного клапана (13), создается абсолютное давление внутри емкости-испарителя с черной поверхностью (1) близкое к нулю. Через кран (4), сообщающийся с областью разрежения вертикального конденсатора (3), в воздушном пространстве между емкостью-испарителем с черной поверхностью (1) и светопроницаемой колбой (2), также, создается разрежение. За счет созданного разрежения в емкости-испарителе с черной поверхностью (1) внутрь нее подается морская вода. Формирование паровоздушной смеси в теплоизолированных емкостях-испарителях с черной поверхностью (1), расположенных на платформе с положительной плавучестью (12) осуществляют концентрированной энергией солнца с использованием светоотражающих поверхностей солнечного концентратора энергии (5), датчиков слежения за положением солнца (6), фотоэлектрических солнечных панелей (7), платформы системы слежения за солнцем (8) и исполнительных механизмов (9). Вакуумную теплоизоляцию испарителя осуществляют при помощи светопроницаемой колбы (2) с образованием области разреженного воздуха между светопроницаемой колбой (2) и емкостью-испарителем с черной поверхностью (1). Осаждение водяных паров осуществляют в вертикальных конденсаторах (3), находящихся под уровнем моря. Высоту столба пресной воды в конденсаторах над обратным клапаном (14) выбирают, исходя из заданного разрежения воздуха в емкости-испарителе с черной поверхностью (1) для снижения температуры кипения морской воды в емкости-испарителе с черной поверхностью (1) и повышения интенсивности испарения. По мере накопления пресной воды в конденсаторе и достижении гидростатического давления столба воды перед обратным клапаном (14), превышающего атмосферное давление, обратный клапан (14) открывается под действием избыточного давления столба воды в вертикальном конденсаторе (3) и конденсат сливается по трубопроводу подачи конденсата в накопительную емкость (15) в накопительную емкость (16), сообщающуюся с воздушной атмосферой рукавом (18). Конденсат откачивают из накопительной емкости (16) насосом (17) по напорному трубопроводу, размещенному в рукаве (18) Слабую циркуляцию морской воды в емкости-испарителе с черной поверхностью (1) для предотвращения солеотложения осуществляют при помощи насосов (10) и (11) с приводом от солнечной энергии. Работа насосов (10) и (11) осуществляется с учетом установленных минимальных и максимальных уровней воды в емкости (1). Включение и выключение насосов (10) и (11) при достижении минимального и максимального уровне осуществляется по сигналу от соответствующих датчиков уровня.
Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать даровую сконцентрированную энергию солнца в тепловую энергию, для создания паровоздушной смеси в теплоизолированных вакуумом испарителях с черной поверхностью. Заявленное техническое решение позволяет использовать энергию гидростатического давления столба пресной воды в конденсаторах для создания и поддержания разрежения в испарителях и вакуумных теплоизоляторах испарителей. В конечном итоге, чем выше мощность концентрированной солнечной энергии с использованием следящих за солнцем систем, тем достигается более высокая производительность агрегатов, реализующих способ, по чистой пресной воде.
Заявленное техническое решение позволяет снизить затраты на опреснение морской воды, так как при реализации способа используется только возобновляемая солнечная энергия и энергия гидростатического давления столба воды. При абсолютном давлении в испарителе 0,2 атмосферы вода закипает при 60 градусах Цельсия, что предотвращает отложение накипи на внутренней поверхности испарителя и не ухудшает его теплопроводящих свойств. Такое абсолютное давление способен создать столб воды в конденсаторе порядка 8 метров. При увеличении высоты столба воды в конденсаторе более 8 метров температура кипения воды в испарителе еще уменьшается, что требует меньших затрат тепловой энергии, подводимой к испарителю.
Claims (1)
- Способ опреснения морской воды, включающий насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, подачу паровоздушной смеси в конденсаторы и отбор влаги, отличающийся тем, что насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях осуществляют при давлении ниже атмосферного для снижения температуры кипения воды и интенсивности испарения за счет концентрированной солнечной энергии и следящих систем за положением солнца на небосводе, разрежение в испарителях создают и поддерживают в процессе работы вертикальными столбами пресной воды в конденсаторах, вертикальные конденсаторы располагают под уровнем акватории с установленными обратными клапанами для автоматического сброса пресной воды в накопительные емкости, сообщающиеся с атмосферным воздухом, при превышении гидростатического давления столба пресной воды в конденсаторах над атмосферным морскую воду подают в емкость-испаритель за счет созданного разрежения в емкости-испарители с черной поверхностью, а циркуляцию ее в испарителях для предотвращения отложения солей осуществляют принудительно при помощи насосов, работающих на солнечной энергии, испарители выполняют с черной поверхностью для максимального поглощения энергии солнечного излучения, помещают испарители в светопроницаемые колбы для предотвращения потерь тепловой энергии в испарителях, разрежение в вакуумных колбах создают и поддерживают гидростатическим давлением столба пресной воды в вертикальных конденсаторах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145240A RU2732929C1 (ru) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Способ опреснения морской воды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145240A RU2732929C1 (ru) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Способ опреснения морской воды |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732929C1 true RU2732929C1 (ru) | 2020-09-24 |
Family
ID=72922412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145240A RU2732929C1 (ru) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Способ опреснения морской воды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732929C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787764C1 (ru) * | 2022-05-18 | 2023-01-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Электрорам" | Способ очистки воды от соли и загрязнений |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363703A (en) * | 1980-11-06 | 1982-12-14 | Institute Of Gas Technology | Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system |
US5203989A (en) * | 1991-01-30 | 1993-04-20 | Reidy James J | Portable air-water generator |
RU2081256C1 (ru) * | 1996-04-12 | 1997-06-10 | Владимир Федорович Романовский | Способ извлечения воды из воздуха и устройство для его осуществления |
RU2126770C1 (ru) * | 1997-08-08 | 1999-02-27 | Научно-производственное объединение машиностроения | Солнечный опреснитель |
-
2019
- 2019-12-25 RU RU2019145240A patent/RU2732929C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363703A (en) * | 1980-11-06 | 1982-12-14 | Institute Of Gas Technology | Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system |
US5203989A (en) * | 1991-01-30 | 1993-04-20 | Reidy James J | Portable air-water generator |
RU2081256C1 (ru) * | 1996-04-12 | 1997-06-10 | Владимир Федорович Романовский | Способ извлечения воды из воздуха и устройство для его осуществления |
RU2126770C1 (ru) * | 1997-08-08 | 1999-02-27 | Научно-производственное объединение машиностроения | Солнечный опреснитель |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787764C1 (ru) * | 2022-05-18 | 2023-01-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Электрорам" | Способ очистки воды от соли и загрязнений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6391162B1 (en) | Desalination apparatus and method of operating the same | |
CN102674490B (zh) | 自给补水盘式太阳能海水淡化装置 | |
US20060157335A1 (en) | Low energy vacuum distillation method and apparatus | |
US20050178648A1 (en) | Low energy vacuum distillation method and apparatus | |
CN103708573B (zh) | 一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置 | |
CN103274486B (zh) | 一种海水淡化装置 | |
KR101647994B1 (ko) | 해수담수화가 가능한 태양광발전장치 | |
CN111747468B (zh) | 一种热泵真空低温蒸发浓缩*** | |
US7811420B2 (en) | Isothermal gas-free water distillation | |
CN102225787A (zh) | 一种复合式太阳能海水淡化装置及方法 | |
JP5398046B2 (ja) | 減圧沸騰形海水淡水化装置、及び方法 | |
CN201834781U (zh) | 单级真空蒸馏海水淡化装置 | |
CN202080914U (zh) | 一种复合式太阳能海水淡化装置 | |
CN103626249A (zh) | 一种太阳能光伏半导体制冷海水淡化装置和方法 | |
CN201517039U (zh) | 一种热泵式海水淡化装置 | |
CN101955239A (zh) | 太阳能海水淡化装置 | |
RU2732929C1 (ru) | Способ опреснения морской воды | |
CN103301641A (zh) | 循环利用热能的减压蒸发浓缩器 | |
US10315933B1 (en) | Pressure differential water distiller | |
CN102363531A (zh) | 热量循环式节能低成本海水淡化 | |
KR101384207B1 (ko) | 해상 설비용 해수 태양열 담수화 시스템 | |
RU2646004C1 (ru) | Автономный солнечный опреснитель морской воды | |
CN206751450U (zh) | 一种基于水和大气自然温差的海水淡化自动循环*** | |
KR101974014B1 (ko) | 온수를 활용하는 증발식 담수장치, 이를 사용한 증발식 담수 방법 및 증발식 담수 시스템 | |
CN101935078A (zh) | 一种海水淡化的装置及方法 |