Способ получения воды из воздуха

Авторы патента:

E03B3/28 - из влажного воздуха (конденсация паров вообще B01D 5/00, высушивание воздуха для кондиционирования F24F 3/14)

Владельцы патента RU 2609375:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОРАМ", ООО "ЭЛЕКТРОРАМ" (RU)

Изобретение относится к области автономного получения пресной воды питьевого качества из окружающего влажного, морского, атмосферного воздуха и может быть также использовано для бытовых и хозяйственных нужд. Способ включает в себя подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах (5) с осаждением и отбором влаги. Забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна. Используют полупроницаемые мембраны (8), пропускающие только влажный воздух без попадания капельной воды. Влажный воздух подают его в генераторы энергии сжатого воздуха, размещенные под уровнем моря и выполненные в виде компрессоров (1). Генераторы приводят в действие энергией морских волн. Подвижную часть компрессоров (1) и нагнетательную линию (6) компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами (5), которые имеют положительную плавучесть и выполняют роль привода компрессоров (1) за счет выталкивающей силы морской волны. Неподвижные относительно поверхности дна моря части компрессоров (1) закрепляют анкерами. Осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов (5) сбрасывают в атмосферу через автоматически работающие клапаны (12), поддерживая тем самым заданное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Осажденную влагу под действием избыточного давления в конденсаторах-ресиверах (5), охлаждаемых морской водой, отводят через автоматически работающие клапаны поплавкового типа (10) по трубопроводам (11) потребителю, используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Обеспечивается упрощенная конструкция для реализации способа. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды питьевого качества из окружающего влажного, морского, атмосферного воздуха и может быть также использовано для бытовых и хозяйственных нужд.

Уровень техники

Известен способ извлечения воды из атмосферного воздуха, 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 (RU 2081256, кл. E03B 3/28, 1997). Недостатком способа является необходимость использования внешней подводимой энергии для формирования потока атмосферного воздуха, направляемого в конденсатор для осаждения влаги.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения воды из воздуха, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду, а обезвоженный воздух выбрасывают в атмосферу (патент США N 5203989, E03B 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. Известный способ, предполагающий также использование внешней подводимой энергии для работы холодильной машины, характеризуется низкой экономичностью 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.

Сущность изобретения

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного и экономически эффективного способа получения пресной воды питьевого качества из атмосферного, влажного, морского воздуха с использованием возобновляемого источника энергии, позволяющего с низкой себестоимостью получать пресную воду из атмосферного, влажного, морского воздуха. В качестве возобновляемого источника энергии для сжатия воздуха используется энергия морских волн. Для охлаждения конденсатора влаги используется морская вода.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение затрат на получение пресной воды из атмосферного воздуха, за счет исключения подвода электроэнергии и использования возобновляемой гидравлической энергии морских волн, простота и невысокая стоимость конструкции для реализации способа за счет доступности материалов, из которых она изготавливается, и экологическая безопасность способа.

Согласно изобретению техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ получения воды из воздуха включает подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах с осаждением и отбором влаги. Забор атмосферного, влажного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна, а температура воздуха выше температуры воды в море, при помощи полупроницаемых мембран, с последующей подачей в генераторы энергии сжатого воздуха. Генераторы сжатого воздуха выполняют в виде мембранных или поршневых компрессоров, помещают компрессоры под уровень моря, закрепляют неподвижную часть компрессоров при помощи анкеров с поверхностью дна моря, подвижную часть компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами воздуха, которые имеют положительную плавучесть. Нагнетательные линии компрессоров соединяют с ресиверами, которые одновременно являются конденсаторами воздушной влаги (конденсаторы-ресиверы). Большая часть объема конденсаторов-ресиверов с положительной плавучестью находится под уровнем моря и охлаждается морской водой. Генераторы энергии сжатого воздуха приводят в действие с использованием выталкивающей силы воды, уровень которой колеблется из-за наличия волн, и создает возвратно-поступательное движение конденсаторов-ресиверов с положительной плавучестью, соединенных с подвижными частями компрессоров. Осажденную влагу из конденсаторов-ресиверов подают по трубопроводам потребителям, используя энергию избыточного давления воздуха в конденсаторах-ресиверах. Осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов сбрасывают в атмосферу, поддерживая при этом постоянное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах. Осаждение влаги из воздуха в конденсаторах-ресиверах происходит за счет повышения температуры точки росы при избыточном давлении воздуха в конденсаторах-ресиверах. Чем выше избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах, тем большая часть влаги выделяется из морского влажного воздуха. Кроме того, нижняя, большая часть объема конденсаторов-ресиверов находится под уровнем моря, где температура ниже температуры атмосферного воздуха, что также способствует осаждению влаги из атмосферного морского воздуха на внутренней поверхности подводной части конденсаторов-ресиверов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схема получения воды из воздуха.

Осуществление изобретения

Способ получения воды из воздуха (см. фигура 1) реализуется следующим образом. Генераторы энергии сжатого воздуха выполняют в виде поршневых компрессоров (1). Фиксируют неподвижную часть компрессоров с поверхностью дна моря при помощи тросов (2) и анкеров различного типа, например тяжелых грузов с отрицательной плавучестью (3). Подвижные части компрессоров при помощи тросов (4) соединяют с конденсаторами-ресиверами (5), имеющими положительную плавучесть. Нагнетательные линии компрессоров (6) соединяют с конденсаторами-ресиверами (5). Забор влажного морского воздуха осуществляют в непосредственной близости от поверхности моря, используя в заборных устройствах (7) полупроницаемые мембраны (8), для предотвращения попадания морской капельной воды во всасывающие линии (9) компрессоров (1). Осажденную влагу в конденсаторах-ресиверах (5) через автоматически работающие поплавковые клапаны (10) отводят по трубопроводам (11), используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Осушенный воздух через автоматически работающие клапаны (12) сбрасывают в атмосферу, поддерживая постоянным избыточное давление в конденсаторах-ресиверах (5). Установки для получения пресной воды из влажного воздуха размещают в акватории моря, соединяют друг с другом в виде «гирлянд» для увеличения производительности по пресной воде. Соединенные установки работают на общий коллектор сбора пресной воды (13), подающий воду потребителям. Компрессоры (1) снабжены всасывающими (14) и нагнетательными (15) клапанами. При возвратно-поступательном движении конденсаторов-ресиверов (5), за счет энергии морских волн, происходит работа компрессоров (1). Всасывание влажного, морского воздуха осуществляется за счет энергии газовой или механической пружины (16), а сжатие и нагнетание за счет энергии морских волн.

Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать практически даровую гидравлическую энергию морских волн в энергию сжатого воздуха, необходимую для выделения влаги, содержащейся в атмосферном, морском воздухе, в конденсаторах-ресиверах, охлаждаемых морской водой, и снизить, таким образом, затраты на производство пресной воды питьевого качества. В качестве возобновляемого источника энергии для сжатия воздуха используется энергия морских волн. Для охлаждения конденсатора влаги используется морская вода. Тем самым снижаются затраты на производство воды из воздуха, в том числе, за счет исключения подвода электроэнергии.

Способ получения воды из воздуха, включающий подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах с осаждением и отбором влаги, отличающийся тем, что забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна, с использованием полупроницаемых мембран, пропускающих только влажный воздух без попадания капельной воды, и подают его в генераторы энергии сжатого воздуха, размещенные под уровнем моря и выполненные в виде компрессоров, генераторы приводят в действие энергией морских волн, подвижную часть компрессоров и нагнетательную линию компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами, имеющими положительную плавучесть и выполняющими роль привода компрессоров за счет выталкивающей силы морской волны, неподвижные относительно поверхности дна моря части компрессоров закрепляют анкерами, осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов сбрасывают в атмосферу через автоматически работающие клапаны, поддерживая тем самым заданное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах, осажденную влагу под действием избыточного давления в конденсаторах-ресиверах, охлаждаемых морской водой, отводят через автоматически работающие клапаны поплавкового типа по трубопроводам потребителю, используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах.

Устройство для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха содержит емкость для сбора влаги, выполненную из легкого материала (полипропилена) в виде поверхности вращения, аэростат, поднимающий емкость.

Способ извлечения пресной воды из атмосферного воздуха // 2582807

Изобретение относится к области сборников атмосферной влаги и может быть использовано для получения пресной воды непосредственно из воздуха. Накапливают воду в емкости (1), выполненной из легкого материала в виде поверхности вращения.

Устройство и способ для поглощения воды из газа // 2549849

Изобретение относится к устройству, способу и их использованию для выделения воды из газов или очистки воды. Устройство содержит контейнер с герметичным отверстием, крышкой, гигроскопичным материалом и устройством подачи энергии, расположенным в гигроскопичном материале, при этом контейнер выполнен из теплопроводного не прозрачного материала.

Устройство для получения воды в пустыне // 2526628

Устройство для получения воды в пустыне содержит ветротурбину и вертикально поставленную трубу, заглубленную в грунт. Устройство снабжено головным буром, на который наращиваются дополнительные трубы.

Атомно-энергетический комплекс // 2504417

Изобретение относится к области атомной энергетики. Комплекс включает средство для забора воздуха, компрессор, соединенный с теплообменным устройством для охлаждения сжатого воздуха, турбодетандер, средства для транспортировки воды и воздуха с арматурой.

Устройство для получения воды из воздуха // 2484208

Изобретение относится к области водоснабжения и может быть использовано для получения воды из воздуха. .

Установка для конденсации воды из атмосферы // 2469152

Изобретение относится к установке для конденсации воды из атмосферы. .

Энергетическая система для одновременного производства электрической энергии, холода и получения пресной воды из окружающей среды // 2465468

Изобретение относится к многофункциональным энергетическим установкам, в которых в качестве рабочего вещества используют сжатый газ или жидкость под высоким давлением.

Энергоавтономная установка конденсации влаги атмосферного воздуха // 2463410

Изобретение относится к устройствам для сбора пресной воды из атмосферного воздуха, преимущественно в солнечных засушливых областях планеты, известных как пустыни и полупустыни.

Солнечная установка для очистки и опреснения воды // 2451641

Изобретение относится к солнечной энергетике. .

Установка для получения водного конденсата из воздуха и способ концентрирования примесей из воздуха, осуществляемый на этой установке // 2612719

Группа изобретений относится к получению водного конденсата из воздуха и способу концентрирования примесей из воздуха, которые могут быть использованы для высокочувствительного определения примесей в воздухе при проведении экологических исследований. Установка содержит концентратор 1, погруженный в сосуд Дьюара 5 с жидким азотом 8. Концентратор 1 выполнен в виде трубки с краном 2, с входным отверстием 3 для забора воздуха, с емкостью 6 для конденсации жидкого воздуха, с приемником 7 водного конденсата, с изолирующей прокладкой 4. При этом концентратор 1 установлен в сосуде Дьюара 5 через отверстие в изолирующей прокладке 4 таким образом, чтобы емкость 6 для конденсации жидкого воздуха была погружена в жидкий азот 8. Получение водного конденсата из воздуха осуществляют с помощью установки. Получают водный конденсат из воздуха путем забора воздуха и его конденсации при охлаждении жидким азотом. Испаряют жидкий воздух до получения замороженного водного конденсата. Производят плавление замороженного водного конденсата. Вводят в водный конденсат экстрагент в диспергенте и проводят микроэкстракцию примесей из водного конденсата. Производят расслоение эмульсии экстракта, образовавшейся в водном конденсате, путем ее центрифугирования с получением фазы экстракта. Определяют коэффициент концентрирования примесей из водного конденсата в экстракт Кэкстр и интегральный коэффициент концентрирования примесей из воздуха в экстракт Кинт. Отбирают фазы экстракта и проводят анализ полученного экстракта. Коэффициент концентрирования примесей из водного конденсата в экстракт Кэкстр получают по формуле: Кэкстр=1/(D-1+Vэ/Vвод, где D - коэффициент распределения примеси в системе экстрагент-вода, Vэ - объем фазы экстрагента, Vвод - объем водного конденсата. Расчет интегрального коэффициента концентрирования Кинт примесей из воздуха в экстракт осуществляют по формуле: Кинт=Квконд⋅Кэкстр, где Кинт - интегральный коэффициент концентрирования примесей из воздуха в экстракт, Квконд - коэффициент концентрирования из воздуха в водный конденсат, Кэкстр - коэффициент концентрирования примесей из водного конденсата в экстракт. Предварительно определяют необходимый объем жидкого воздуха Vжвозд для получения необходимого количества водного конденсата по формуле: Vжвозд=(Vвод⋅ρвод)/(F⋅ρжвозд), где Vжвозд - объем жидкого воздуха; Vвод - объем водного конденсата, необходимый для проведения экстракции/микроэкстракции; ρвод - плотность воды при температуре проведения экстракции; F - содержание атмосферной влаги (в ед. массы) в единице массы отбираемого воздуха; ρжвозд - плотность жидкого воздуха при температуре проведения конденсации воздуха. Дополнительно осуществляют получение жидкого воздуха путем его конденсации в емкости для конденсации жидкого воздуха, испарение сконденсированного жидкого воздуха в емкости для конденсации жидкого воздуха, извлечение водного конденсата из приемника водного конденсата. Рассчитывают концентрации определяемых веществ в воздухе по формуле: Свозд=Сэкстр/Кинт, Свозд - концентрация определяемого вещества в анализируемом воздухе (масс. %), Сэкстр - концентрация определяемого вещества в экстракте (масс. %), Кинт - интегральный коэффициент концентрирования примесей из воздуха в экстракт. Обеспечивается повышение чувствительности анализа, снижение пределов обнаружения примесей в воздухе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Способ получения воды из воздуха // 2618315

Изобретение относится к области автономного получения пресной воды питьевого качества из влаги окружающего морского атмосферного воздуха и может быть также использовано для бытовых и хозяйственных нужд. Способ включает в себя использование генераторов (11) пневматической энергии. Охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов (11) производится в конденсаторах (6) с осаждением и отбором влаги. Забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна. Генераторы (11) пневматической энергии приводят в действие энергией приливов. Выполняют генераторы (11) в виде гидроагрегатов, которые размещают в зоне действия приливов с обеспечением подпора морской воды перед ними. На гидроагрегатах, имеющих подвижные в радиальном направлении стенки в виде мембран (1), устанавливают камеры сжатия воздуха (3) с всасывающими и нагнетательными клапанами. В гидроагрегатах инициируют периодический гидравлический удар, приводящий в возвратно-поступательное движение мембраны камер сжатия воздуха (3) и генерирующий в камерах сжатия (3) пневматическую энергию. Воздух после конденсаторов (6) направляют в расширители воздуха, которые выполняют в виде дросселей или пневмомоторов (10). Пневмомоторы (10) соединяют с электрогенераторами (11). Полученную электрическую энергию используют для привода насосов (14) откачки осажденной пресной воды из конденсаторов (6) и влагоприемников (12) расширителей воздуха. При использовании в качестве расширителей воздуха дросселей пресную воду из влагоприемников (12) откачивают эжектированием ее пресной водой под давлением, находящейся в конденсаторах (6). Конденсаторы (6) влаги помещают под уровень моря и охлаждают морской водой. Обеспечивается преобразование гидравлической энергии морских приливов в пневматическую, необходимую для выделения влаги, содержащейся в атмосферном морском воздухе. 2 ил.

Устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии // 2620830

Изобретение относится к области экологии и энергетики, а именно к получению пресной воды из атмосферного воздуха и выработке электроэнергии. Устройство включает в себя два концентрически расположенных вертикальных цилиндра (6 и 7), образующих «сухой» (9) и «влажный» (10) воздушные каналы, «влажный» канал (10) снабжен гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью (8), смачиваемой водой, ветроэнергетическую установку (4). «Влажный» канал (10) размещен во внутреннем вертикальном цилиндре (6). Гидрофобная капиллярно-пористая поверхность (8) прикреплена к внутренней стенке внутреннего цилиндра (6). Концентрический «сухой» канал (9) размещен между внешним (7) и внутренним (6) вертикальными цилиндрами. В нижней части внешнего цилиндра (7) установлена водяная емкость (14) для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка (12) и несколько рядов пластин для стока влаги (13) в водяную емкость (14). Пластины (13) установлены с зазорами между ними для прохода потока воздуха. Водяная емкость (14) связана оросительным трубопроводом с насосом (11) с верхней частью гидрофобной поверхности (8), а трубопроводом отвода пресной воды (15) связана с потребителем. Над внутренним вертикальным цилиндром (6) установлен с помощью подшипников (5) подвижный корпус трубы Вентури (3), снабженный ветряным флюгером (1). На центральной оси трубы Вентури (3) размещена ветроэнергетическая установка (4) с ветроколесом и электрогенератором. Корпус трубы Вентури (3) окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом (2), закрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре (6). Обеспечиваются получение влаги из атмосферного воздуха и увеличение выработки электроэнергии. 2 ил.

Курганный способ конденсации парообразной влаги в почве // 2629228

Предложен способ конденсации парообразной влаги атмосферы в почве. Способ предполагает, что после посадки саженца вокруг него создается каменный курган, сопряженный с сетью траншей и ям, заполненных каменным материалом. Результатом является создание лесо-садовых, лесных и лесо-кустарниковых насаждений в сухостепных, полупустынных и пустынных территориях и в сухих горных и предгорных районах со сложным геоморфологическим рельефом. 2 ил.

Установка для получения чистой пресной воды при принудительной конденсации влаги из воздуха // 2631466

Изобретение относится к установкам, использующим возобновляемые источники энергии. Установка состоит из воздуховода, вентиляционной системы и конденсатора (3), двух герметичных коробов - верхнего (13) и нижнего (1), в которых находится испаритель. Верхний короб (13) закрыт стеклом и имеет три пластмассовые трубы: две диаметром 100 мм, одна из которых (4) соединена с центробежным воздушным насосом (7), и третью для водопроводной воды (11) диаметром 15 мм. В нижний короб входят две пластмассовые трубы диаметром 100 мм (10 и 4) из верхнего короба (13), а также две водопроводные трубы диметром 15 мм: одна (11) из верхнего короба (13), а другая диаметром 15 мм от водопроводной линии. Внутри нижнего короба (1) установлен конденсатор (3), в который входит одна водопроводная труба и выходит другая (11). Одна труба соединена с водопроводной линией краном (2), а другая (11) соединена с коробом (13) и вентилем (9). Внутри верхнего короба (13) труба (11) имеет множество мелких отверстий (8) для распыления водопроводной воды по дну верхнего короба (13). В качестве конденсатора (3) использован автомобильный водяной радиатор с заглушками. В рабочем состоянии верхний короб (13) установлен с наклонном в сторону солнечной стороны на высоте примерно 1-2 метра, под ним в углублении 0,5 м установлен нижний короб (1), который должен быть в тени. В качестве центробежного воздушного насоса (7) может быть использован насос для поддержания давления в надувных аттракционах, причем использован принудительный принцип испарения влаги под действием солнечного тепла и ее конденсация. В качестве исходного сырья применяется водопроводная вода, имеющая меньшую температуру, чем окружающий воздух. Обеспечивается получение экологически чистой воды с использованием энергии солнца и принудительной конденсации из воздушно-капельной смеси. 1 ил.

Способ получения воды из воздуха // 2631469

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды питьевого качества из влаги окружающего морского атмосферного воздуха. Способ получения воды включает использование генераторов энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах с осаждением и отбором влаги. Генераторы энергии сжатого воздуха выполняют в виде мембранных компрессоров, а мембраны компрессоров выполняют в виде подвижных в радиальном направлении стенок вертикального трубопровода. Трубопровод снабжают в верхней части поплавком, обеспечивающим его положительную плавучесть. Надводную часть трубопровода снабжают ударным клапаном, мгновенно останавливающим относительное движение трубопровода и воды в нем при закрытии клапана, создавая тем самым гидравлический удар в трубопроводе. Мембраны компрессоров приводят в движение энергией гидравлического удара, возникающего при вертикальном перемещении трубопровода вниз с прохождением морской волны через надводную часть трубопровода от гребня до впадины. Сжатие и нагнетание воздуха осуществляют при возникновении прямой волны ударного давления в трубопроводе, вызванной закрытием ударного клапана. Всасывание атмосферного воздуха производят за счет сил упругости материала мембран при прохождении в трубопроводе обратной волны разрежения. Набор потенциальной энергии, необходимой для возникновения периодического гидравлического удара в трубопроводе, осуществляют вертикальным подъемом трубопровода на высоту гребня морской волны выталкивающей силой воды при прохождении морской волны через надводную часть трубопровода от впадины до гребня. Изобретение обеспечивает снижение себестоимости получения пресной воды из влажного морского воздуха путем использования возобновляемой энергии морской волны. 1 ил.