SU1541191A1 - Installation for desalinating water - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке воды и может быть использовано дл  производства пресной воды из морских или соленых (минерализованных) континентальных вод. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса опреснени  воды путем увеличени  поверхности контакта воздуха и воды. Установка содержит корпус 1, разделенный теплоизолирующей перегородкой 2 с проходными отверсти ми 3 и 4 на камеры 5 и 6 воздухоувлажнени  и конденсации. При этом камера 5 снабжена оросителем 7, подключенным к вертикальному участку трубопровода 8 подачи подогретой воды, на поверхности которого выполнены воздухоэжекционные каналы 9 с всасывающими отверсти ми 10 и конфузорным проходным отверстием 11 в центральной части трубопровода, а также имеет орошаемый теплообменник 13 с циркул цией по нему воды от нагревател , воздухонаправл ющий патрубок 14, нижним краем не доход щий до уровн  рассола в поддоне 17 и отсекающий в нижней части камеры 5 канал 15 отвода нагретого влажного воздуха через отверстие 3 в камеру конденсации и трубопровод 18 отвода рассола. Кроме того, камера 6 снабжена поверхностным теплообменником 19, подключенным к трубопроводу 20 подачи исходной воды и к трубопроводу 8, трубопроводом 21 отвода дистилл та в сборник 22 дистилл та. На верхней стенке корпуса 1 размещен вентил тор, осуществл ющий циркул цию воздуха по замкнутому контуру и подсоединенный к проходному отверстию 4 всасывающим отверстием, а к камере 5-нагнетательным патрубком. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.The invention relates to the treatment of water and can be used to produce fresh water from sea or saline (saline) continental waters. The purpose of the invention is to intensify the process of desalination of water by increasing the contact surface of air and water. The apparatus comprises a housing 1, divided by a heat insulating partition 2 with passage openings 3 and 4 into chambers 5 and 6 of air humidification and condensation. The chamber 5 is provided with an irrigator 7 connected to a vertical section of the heated water supply pipe 8, on the surface of which air-vent channels 9 are made with suction holes 10 and a confusing passage hole 11 in the central part of the pipeline, and also has an irrigated heat exchanger 13 circulating through water from the heater, the air guide pipe 14, with its lower edge not reaching to the level of brine in the sump 17 and cutting off in the lower part of chamber 5 a channel 15 for removing the heated moist air through the holes e 3 in the condensation chamber and the brine removal pipeline 18. In addition, the chamber 6 is provided with a surface heat exchanger 19 connected to the source water supply pipeline 20 and to the pipeline 8, with a pipeline 21 for distilling the distillate to the collection 22 of the distillate. A fan is located on the upper wall of the housing 1, which circulates air in a closed loop and is connected to the through hole 4 by the suction inlet, and to the chamber by a 5 discharge pipe. 1 hp f-ly, 4 ill.

Description

кающий в нижней части камеры 5 канал 15 отвода нагретого влажного воздуха через отверстие 3 в камеру конденсации и трубопровод 18 отвода рассола. Кроме того, камера 6 снабжена поверхностным теплообменником 19, подключенным к трубопроводу 20 подачи исходной воды и к трубопроводуa channel 15 which removes at the bottom of the chamber 5 a vent of heated humid air through the opening 3 to the condensation chamber and the brine outlet pipeline 18. In addition, the chamber 6 is provided with a surface heat exchanger 19 connected to the source water supply pipeline 20 and to the pipeline

8, трубопроводом 21 отвода дистилл та в сборник 22 дистилл та. На верхней стенке корпуса 1 размешен вентил тор, осуществл ющий циркул цию воздуха по замкнутому контуру и подсоединенный к проходному отверстию 4 всасывающим отверстием, а к камере 5 - нагнетатель ным патрубком. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.8, a pipeline 21 for distilling a distillate into a collection of 22 distillates. A fan is placed on the upper wall of the housing 1, which circulates air in a closed loop and is connected to the through hole 4 by the suction inlet, and to the chamber 5 by the discharge pipe. 1 hp f-ly, 4 ill.

Изобретение относитс  к обработке воды и может быть использовано дл  производства пресной воды из морских или соленых (минерализованных) континентальных вод.The invention relates to the treatment of water and can be used to produce fresh water from sea or saline (saline) continental waters.

Целью изобретени   вл етс  повышение интенсивности процесса опреснени  воды путем увеличени  поверхности контакта воздуха и воды.The aim of the invention is to increase the intensity of the desalination process of water by increasing the contact surface of air and water.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема установки- дл  опреснени  воды, продольный разрез , на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Т, на фиг. 3 - раз- I рез Б-Б на фиг. i; на фиг. ч - разрез В-В на фиг.1.FIG. 1 shows a schematic diagram of an installation — for desalination, a longitudinal section; FIG. 2 shows section A-A in FIG. T, FIG. 3 - section I-bB in FIG. i; in fig. h - section bb In figure 1.

Установка содержит корпус 1, раз- деленный вертикальной, теплоизолирующе перегородкой 2 с проходными отверсти ми 3 и 4 на камеры 5 и 6 возду- хоувлажнени  и конденсации. При этом камера 5 воэдухоувлажнени  снабжена оросителем 7, подключенным к трубопроводу 8 подогретой исходной воды, имеющим на вертикальном участке в камере 5 воздухоэжекционные каналы 9 сThe apparatus comprises a housing 1, divided by a vertical, heat insulating partition 2 with passage openings 3 and 4 into chambers 5 and 6 for air humidification and condensation. At the same time, the air-humidification chamber 5 is equipped with an irrigator 7 connected to the pipeline 8 of the heated source water, having air-outlet ducts 9 s in the vertical section in the chamber 5

всасывающими отверсти ми 10, и кон40suction ports 10 and con

Ьузорным проходным отверстием 11 в центральной части трубопровода и камеру 12 (участок) смешени  воздуха и воды длиной 3-4 диаметра трубопровода , орошаемым поверхностным теплооб- . менником 13 с циркул цией нагретой воды по замкнутому контуру через нагреватель (не показан) , а также вертикальным воздухонаправл ющим патрубком 14, нижним краем не доход щим до уровн  воды и установленным с зазором от поверхности теплообменника 13 с жестким примыканием к стенкам камеры на уровне оросител  при помощи наклонных стенок и отсекающим в нижней части камеры канал 15 отвода нагре ; того, влажного воздуха из камеры 5 в камеру 6 через отверстие 3, полотнами насадки 16 из гидрофильного мател5A choke hole 11 in the central part of the pipeline and a chamber 12 (section) for mixing air and water with a length of 3-4 times the diameter of the pipeline irrigated by surface heat- ing. A heated mannik 13 circulates heated water through a closed circuit through a heater (not shown), as well as a vertical air guide pipe 14, with a lower edge not reaching the water level and installed with a clearance from the surface of the heat exchanger 13 with a rigid connection to the chamber walls at the level of the sprinkler with the help of inclined walls and cutting off in the lower part of the chamber a channel 15 for removing heat; In addition, humid air from chamber 5 to chamber 6 through opening 3, using nozzles 16 from a hydrophilic material5

00

, ,

5 five

Q Q

5five

4040

. ; . ;

л5l5

риала, закрепленными на нижнем конце патрубка и стенке камеры 5, нижним краем заведенные под уровень воды в съемном поддоне 17, и трубопроводом 18 сброса рассола из камеры 5. В камере 6 конденсации размещены поверхностный теплообменник 19, подключенный к трубопроводу 20 подачи исходной воды и к трубопроводу 8 подачи подогретой исходной воды в камеру воздухоувлажнени , а также трубопровод 31 отвода дистилл та из камеры 6 в сборник 22 дистилл та. Кроме того, установка содержит вентил тор 23, размещенный на верхней стенке корпуса 1 и подсоединенный к проходному отверстию 4 всасывающим отверстием 24, а к камере 5 - нагнетательным отверстием патрубка, обеспечива  циркул цию воздуха по замкнутому контуру, трубопровод 25 подачи дистилл та потребителю , сепаратор 26, установленный перед проходным отверстием 3, и запорный клапан 27 дл  забора воздуха,rial, fixed on the lower end of the nozzle and the wall of the chamber 5, the lower edge of the ribs under the water level in the removable pan 17, and the pipe 18 discharge of brine from the chamber 5. In the condensation chamber 6 placed surface heat exchanger 19 connected to the pipeline 20 supplying the source water and conduit 8 for supplying heated source water to the humidification chamber; and pipeline 31 for distilling the distillate from chamber 6 to the collection 22 of distillate. In addition, the installation contains a fan 23 placed on the upper wall of the housing 1 and connected to the through-hole 4 by the suction inlet 24, and to the chamber 5 - to the discharge port of the nozzle, allowing air to circulate in a closed loop, the distillate supply pipe 25 to the consumer, a separator 26, mounted in front of the passage opening 3, and a shut-off valve 27 for air intake,

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

Воздух забираетс  из атмосферы вентил тором 23 через открытый запорный клапан 27 одновременно с началом циркул ции исходной воды по трубопроводу 20 через поверхностный теплообменник 19 и далее по трубопроводу 8 к оросителю 7, при этом воздух несколько нагреваетс  в вентил торе 23, а вода в теплообменнике 19 подогреваетс  за счет тепла конденсации вод ных паров иэ влажного воздуха на его поверхности. После чего запорный клапан 27 зукрываетс  и воздух циркулирует по замкнутому контуру. Благодар  повышению скорости несколько подогретой исходной воды в конфузорном проходном отверстии 11 через всасывающие отверсти  10 воздухоэжекционных каналовAir is taken from the atmosphere by the fan 23 through the open shut-off valve 27 simultaneously with the start of the circulation of the source water through the pipeline 20 through the surface heat exchanger 19 and further along the pipeline 8 to the irrigator 7, while the air is slightly heated in the fan 23, and the water in the heat exchanger 19 is heated by the heat of condensation of water vapor and the humid air on its surface. Then, the shut-off valve 27 is closed and the air is circulated in a closed circuit. Due to the increase in the speed of a slightly heated source water in the confuser through hole 11 through the suction holes 10 air-discharge channels

5- five-

9 начинаетс  эжектирование(лодсасы- вание) воздуха из верхней части камеры 5, который подмешиваетс  к воде образу  в камере 12 смешени  водо- воздушную смесь, при этом растворение воздуха (кислорода) водой в начальный период приводит к некоторому , подогреванию воды и воздуха. Затем образованна  водовоздушна  смесь через ороситель 7 разбрызгиваетс  на поверхность орошаемого теплообменника 13, в котором циркулирует по замкнутому контуру через нагреватель (не показан) нагрета  вода При разбрызгивании оросителем 7 во- довоздушной смеси и особенно при нагреве ее от поверхности орошаемого теплообменника 13 влажный воздух выдел етс  из воды и вместе с возду- ком, поступающим непосредственно из вентил тора 23 в патрубок 14, догре- «ваетс  и, контактиру  далее с пленоч ной поверхностью нагретой исходной воды на поверхност х теплообменника 13, полотен насадки 16 из гидрофильного материала, а также при смывании поверхности рассола в поддоне 17 камеры 5, воздух насыщаетс  влагой, преобрета  значительное влагосодер- жание. После этого влажный возцух поступает по отводному каналу 15 через сепаратор 26, где освобождаетс  от возможной капельной влаги, и подаетс  под поверхностный теплообменник 19, по которому циркулирует исходна  вода из придонного сло  водоема . Проход  теплообменник 19, размещенный в камере 6 конденсации, воздух , близкий к насыщению, с большим влагосодержанием контактирует с по- верхностью теплообменника и сло ми воздуха вокруг нее, имеющих температуру ниже температуры точки росы воздуха на дес ток градусов, -что при- водит к конденсации вод ных паров из воздуха, а образовавшийс  дистилл т по трубопроводу 21 в сборник 22 дистилл та , откуда по трубопроводу 25 постуНает потребителю, рассол из ка- меры 5 самотеком по трубопроводу 18 (Удал етс , например, в бак (не пока- зан), откуда может перекачиватьс  дл  получени  солы или на сброс.9, ejection of air from the upper part of chamber 5 begins, which is mixed with water to form in the mixing chamber 12 a water-air mixture, while dissolving air (oxygen) with water in the initial period leads to some warming up of water and air. Then, the formed water-air mixture through the sprinkler 7 is sprayed onto the surface of the irrigated heat exchanger 13, in which the water circulates in a closed circuit through a heater (not shown) heated water When the spray is sprinkled with the air-filled sprinkler 7 and especially when heated from the surface of the irrigated heat exchanger 13, humid air is released from the water and together with the air coming directly from the fan 23 to the pipe 14, is heated and then comes into contact with the film surface of the heated source water on the surface after the heat exchanger 13, the cloths of the nozzle 16 of hydrophilic material, as well as when washing the brine surface in the sump 17 of the chamber 5, the air is saturated with moisture, gaining considerable moisture content. Thereafter, the wet air enters through the diversion channel 15 through the separator 26, where it is freed from possible droplet moisture, and is fed under the surface heat exchanger 19, through which the source water circulates from the bottom layer of the reservoir. The passage of the heat exchanger 19 placed in the condensation chamber 6, the air close to saturation, with a high moisture content is in contact with the surface of the heat exchanger and air layers around it having a temperature below the dew point of the air by ten degrees, which leads to condensation of water vapor from the air, and the distillate formed through pipeline 21 to collection 22 of distillate, from which pipeline 25 is supplied to the consumer, the brine from chamber 5 by gravity through pipeline 18 (removed, for example, into the tank (not shown ) from where can pumped to produce salt or for discharge.

При длительной эксплуатации, установки в съемном поддоне J 7 нарастает слой соли, и поэтому периодически поддон отсоедин етс  от возч духоувлажнительной камеры 5, очи- ; During long-term operation, the installation of a salt layer in the removable pan J 7 increases, and therefore periodically the pallet is disconnected from the air in the humidifier chamber 5, clean- ing;

Q 0 5 0 д 5 Q 0 5 0 d 5

JJ

5five

19161916

щаетс  от кристаллической соли и снова ставитс  на место. При быстром перемещении по замкнутому контуру частицы воздуха разогреваютс  о лопасти и стенки вентил тора, друг о друга и образовавшеес  тепло уноситс  с воздушным потоком, при этом температура воздуха в герметичной установке при установившемс  режиме (с учетом имеющего место некоторого догревани  и охлаждени ) повышаетс  на несколько дес тков градусов. При этом количество сконденсировавшихс  вод ных паров (пресной воды) зависит не только от перепада температур насыщенного воздуха и охлаждающей поверхности (движуща с  сила процесса ), но и в какой части I-d диаграммы находитс  точка, характеризующа  состо ние воздуха. Так, например, при температуре насыщенного воздуха, превышающей 40-45°С, резко возрастает содержание в нем вод ного пара и одна и та же движуща  сила процесса дает более высокий эффект получени  пресной воды.pulls away from the crystalline salt and is put back in place. When moving rapidly through a closed loop, air particles are heated about the blades and fan walls, together and the heat generated is carried away with the air flow, while the air temperature in a sealed installation at a steady state (taking into account some reheat and cooling) rises ten degrees. At the same time, the amount of condensed water vapor (fresh water) depends not only on the temperature difference between the saturated air and the cooling surface (the driving force of the process), but also in what part of the I-d diagram there is a point characterizing the state of the air. For example, when the temperature of saturated air exceeds 40-45 ° C, the content of water vapor in it sharply increases, and the same driving force of the process gives a higher effect of obtaining fresh water.

При эксплуатации предлагаемой установки в южных районах страны в качестве нагревател  (не показан) используетс  тепло солнечной энергии, аккумулируемое, например, солнечным коллектором, имеющим светопрозрачное покрытие, а в северных районах может использоватьс  теплоноситель контура системы охлаждени  двигател  внутреннего сгорани . Дл  обеспечени  лучшей конденсации вод ных паров из насыщенного воздуха трубчата  поверхность теплообменника (конденсатора) в нижней половине выполнена в виде общего змеевика с циркул цией исходной воды по нему сверху вниз, а в верхней части представл ет собой сек цию из трубок, объединенных общим коллектором, при этом воздух по ходу движени  встречает сначала более теплую поверхность, а затем более холодную поверхность теплообменника.During operation of the proposed plant in the southern regions of the country, solar energy is used as a heater (not shown), accumulated, for example, by a solar collector having a translucent coating, and in the northern regions coolant of the internal combustion engine circuit can be used. To provide better condensation of water vapor from saturated air, the tubular surface of the heat exchanger (condenser) in the lower half is made as a common coil with the source water circulating from top to bottom, and in the upper part it is a section of in the course of this movement, the air first encounters a warmer surface, and then a colder surface of the heat exchanger.

Claims (2)

1. Установка дл  опреснени  воды, содержаща  корпус, разделенные вертикальной перегородкой камеры воэду- хоувлажнени  и конденсации, сообщенные между собой по воздуху и паровоздушной смеси, размещенные в камере воздухоувлажнени  нагреватель,1. An installation for desalination of water, comprising a housing, separated by a vertical partition of the air-humidification and condensation chambers, interconnected by air and steam-air mixture, placed in the air-humidification heater chamber, трубопровод подачи исходной воды с установленным на нем оросителем и патрубок слива рассола, укрепленный над днищем, поверхностный теплообменник охлаждени  паровоздушного потока , размещенный в камере конденсации , вентил тор и сепарирующие элементы , отличающа с  тем, что, с целью интенсификации процесса опреснени  воды путем увеличени  поверхности контакта воздуха и воды, на поверхности трубопровода исходной воды над оросителем выполнены вса- сыаающие отверсти , расположенные в его поперечном сечении, и примыкаю- п ие к ним сверху воздухоэжекциоиныеfeed water supply pipe with sprinkler installed on it and brine discharge nozzle fixed above the bottom, surface heat exchanger for vapor-air flow cooling placed in the condensation chamber, fan and separating elements, characterized in that, in order to intensify the process of water desalination by increasing the surface contact of air and water, on the surface of the source water pipeline over the fill, suction holes are made, located in its cross section, and adjacent to them from above in airflow 2525 ,Л1, L1 1818 пP 1818 --4 )--four ) 5-65-6 каналы, имеющие коническое продольное сечение, при этом выпуклые стенки каналов образуют в центральной части трубопровода конфузорное сопло, площадь поперечного сечени  которого равна суммарной площади всасывающих отверстий.channels having a conic longitudinal section, wherein the convex walls of the channels form in the central part of the pipeline a confusion nozzle, the cross-sectional area of which is equal to the total area of the suction inlets. 2. Установка по п. I, отличающа с  тем, что воздухоув- лажнительна  камера снабжена насадкой из гидрофильного материала в виде вертикальных полотен, установленных под нагревателем в нижнем сечении камеры, при этом нижние концы полотен насадки расположены над днищем, ниже уровн  рассола. 2. Installation under item I, characterized in that the air-damping chamber is equipped with a nozzle of hydrophilic material in the form of vertical canvases installed under the heater in the lower section of the chamber, while the lower ends of the canvases of the nozzle are located above the bottom, below the brine level. А-АAa фиг. 2FIG. 2 Ч74 МH74 M вat ШSh ость awn Фиг.ЬFig.b