Устройство для получения пресной воды из воздуха

Изобретение относится к устройствам для получения пресной воды из водяных паров, содержащихся в окружающем атмосферном воздухе, и может быть использовано для получения пресной воды преимущественно в условиях природного водоема, например моря. Устройство включает вентилятор с воздуховодом, теплообменник, выполненный многоканальным с закрепленными на двух его концах расширителями, подключенными к воздуховоду. Теплообменник охватывает подводную часть корпуса судна с образованием левой и правой ветвей относительно его носовой части и состоит из системы (плети) металлических трубок, имеющих в средней части теплообменника выпуски для сбора пресной воды в приемный сосуд из его левой и правой ветвей. Система металлических трубок многоканального теплообменника выполнена дискретной - из отрезков металлических трубок, соединенных между собой упругими муфтами с надетыми на них ограничительными кольцами с образованием зазора между стальными трубками и корпусом судна. Ограничительные кольца выполнены в виде дисковидных грузов, заключенных в резиновые кольца. Воздуховод вместе с теплообменником выполнены в виде замкнутого контура с двумя клапанами для выпуска воздуха, между которыми встроен вентилятор. Технический результат - обеспечение возможности компактного размещения устройства, полного исключения необходимости защиты от волн, высокая производительность по получению пресной воды, упрощение конструкции. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для получения пресной воды из водяных паров, содержащихся в окружающем атмосферном воздухе и может быть использовано для получения пресной воды преимущественно в условиях природного водоема, например, моря.

Известно устройство для получения пресной воды из воздуха, использующее холод глубинных слоев воды природного водоема, например моря, и содержащее теплообменник, установленный выше уровня моря, включающий воздуховод и трубопровод с проточной холодной морской водой, соединенные с насосом, вентилятором и с сосудом для сбора пресной воды [патент РФ №2143530, МПК B01D 5/00, 1999].

Недостатком известного технического решения является то, что емкость установлена выше уровня окружающей воды, не позволяющая стабильно обеспечивать охлаждение циркулирующей воды, что снижает эффективность действия устройства.

Известно устройство для получения пресной воды, содержащее теплообменную поверхность, на которой конденсируется влага из наружного атмосферного воздуха, и генератор энергии ветра, расположенные на плавучей опорной конструкции, при этом теплообменник расположен ниже поверхности воды [заявка ФРГ №3319975 А1, 1984, МПК Е03В 3/28].

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, применение замкнутой системы циркуляции охлаждающей воды, что снижает эффективность действия устройства.

Наиболее близким к заявленному по совокупности признаков является устройство для получения пресной воды, использующее холод глубинных слоев воды природного водоема, например моря, и содержащее теплообменник, включающий, теплообменную наклонную в одну сторону перегородку, разделяющую зону конденсации и зону охлаждения, одна поверхность перегородки обращена в пределы частично погруженной в воду емкости, заполненной холодной проточной водой из глубинных ее слоев и являющейся зоной охлаждения, а другая поверхность перегородки обращена в пределы зоны конденсации, выполненной в виде открытого с обоих сторон воздуховода, сосуд для сбора конденсатной воды (RU, п. №2117734, МПК Е03В 3/28, B01D 5/00, 1998).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, только частичное погружение в воду, необходимость принятия мер по защите от волн, а также затруднена возможность эксплуатации при движении судна, что снижает эффективность действия устройства.

При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке более эффективной конструкции устройства для получения пресной воды из воздуха.

Предлагаемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности компактного размещения устройства, полностью исключает необходимость защиты от волн, позволяет создавать устройства с высокой производительностью по получению пресной воды, упрощает конструкцию и выполнять эксплуатацию в процессе движения судна. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в упрощении конструкции и эксплуатации, возможности исключения необходимости защиты устройства от волн, создания условий для усиления степени конденсации воды за счет более рационального распределения воздушных потоков в устройстве, возможности эксплуатации устройства при движении судна.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в устройстве для получения пресной воды из воздуха, использующего холод глубинных слоев воды природного водоема, например, моря, и содержащего вентилятор с воздуховодом, теплообменник, опущенный в воду, трубу с насосом для перекачки пресной воды из сосуда для перекачки пресной воды из сосуда для пресной воды, установленные на судне, теплообменник выполнен многоканальным с закрепленными на двух его концах расширителями, подключенными к воздуховоду, причем теплообменник охватывает подводную часть корпуса судна с образованием левой и правой ветвей относительно его носовой части, и состоящий из системы (плети) металлических трубок, имеющих в средней части теплообменника выпуски для сбора пресной воды в приемный сосуд из его левой и правой ветвей. Причем система металлических трубок многоканального теплообменника выполнена дискретной - из отрезков металлических трубок, соединенных между собой упругими муфтами с надетыми на них ограничительными кольцами с образованием зазора между стальными трубками и корпусом судна. Кроме того, ограничительные кольца выполнены в виде дисковидных грузов, заключенные в резиновые кольца. Воздуховод вместе с теплообменником выполнен в виде замкнутого контура с двумя клапанами для выпуска воздуха, между которыми встроен вентилятор.

Установка в воздуховоде встроенного расширителя позволяет сбрасывать скорость воздушного потока при его прокачке через теплообменник, что позволяет дольше контактировать с холодной поверхностью теплообменника и, соответственно, больше получать сконденсировавшей воды, что повышает эффективность работы устройства.

Исполнение теплообменником многоканальным, состоящего из системы (плети) металлических трубок, позволяет большему объему воздуха контактировать через их стенки с прохладной водой теплообменника, что еще больше повышает эффективность работы устройства.

Кроме этого, использование металлических трубок, охватывающих подводную часть корпуса судна с образованием левой и правой ветвей теплообменника, позволяет, во-первых, за счет многоканальности увеличить площадь охлаждаемой поверхности - поверхности конденсации, а соответственно повысить и производительность, во-вторых, исполнение каналов из металлических трубок позволяет повысить теплопроводность стенок - ускорить процесс конденсации воды на внутренних стенках трубок и дополнительно использовать их как грузы для предотвращения всплытия устройства при его погружении в воду. В тоже время за счет прилегания - фиксации теплообменника к корпусу судна появляется возможность выполнять работу при движущемся судне или сильном волнении моря. При этом постоянно происходит омывание свежей (не застоявшейся) более прохладной водой.

Установка приемного сосуда для сбора пресной воды в средней части теплообменника из его левой и правой ветвей позволяет принимать стекающую воду из левой и правой ветвей теплообменника одновременно, что повышает производительность устройства. При этом в случае исполнения воздуховода вместе с теплообменником в виде замкнутого контура с двумя клапанами для выпуска воздуха, между которыми встроен вентилятор, появляется возможность прокачивать воздух периодически, то в одну сторону, то в другую сторону с работой выпускного клапана то левой ветви, то правой ветви, что позволяет предотвратить нагрев одной ветви в случае прокачки постоянно в одну сторону и соответственно дополнительно повысить эффективность процесса конденсации воды.

Исполнение системы металлических трубок многоканального теплообменника дискретной - из отрезков, соединенных между собой упругими муфтами позволяет, во-первых, наращивать длину согласно различному профилю корпуса судна, а, во-вторых, лучше изгибать и повторять профиль корпуса, более удобно складировать на палубе, что повышает эффективность работы устройства.

Установка ограничительных колец позволяет создавать требуемый зазор δ между корпусом судна и металлическими трубками теплообменника для свободной циркуляции воды вокруг трубок, что существенно повышает эффективность охлаждения. Кроме этого исполнение ограничительных колец в виде грузов позволяет предотвращать всплытие теплообменника, а заключение их в резиновые кольца позволяет предотвращать истирание корпуса металлическими трубками при установке и снятии ветвей теплообменника.

Устройство для получения пресной воды из воздуха поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 - вид Б (конструктивная схема расширителя); на фиг. 3 - разрез по А-А; на фиг. 4 - узел I (соединительная муфта). Стрелками показано движение воздуха и конденсата воды.

На фиг. 1 - фиг. 4 обозначено: 1 - воздуховод; 2 - расширитель; 3 - система металлических трубок; 4 - море; 5 - левая ветвь; 6 - правая ветвь; 7 - судно; 8 - сосуд; 9 - вентилятор; 10 - выпуски для сбора пресной воды; 11 - упругие муфты; 12 - дисковидные грузы; 13 - резиновые кольца; 14 - труба (шланг); 15 - насос.

Устройство для получения пресной воды из воздуха (фиг. 1) содержит воздуховод 1, соединенный через расширитель 2 (фиг. 2) с многоканальным теплообменником в виде системы металлических трубок 3 (фиг. 3), опущенный ниже уровня моря 4, и состоящий из двух ветвей 5 и 6, охватывающие подводную часть корпуса судна 7, соединенные в средней части с приемным сосудом пресной воды 8. Воздуховоды левой и правой ветвей теплообменника соединены на палубе судна 7 с вентилятором 9, причем каждая ветвь имеет выпуски для сбора пресной воды 10. Левая и правая ветви теплообменника могут быть выполнены дискретными - из отрезков труб, соединенные упругими муфтами 11 с ограничительными кольцами 12. При этом ограничительные кольца могут быть выполнены в виде дисковидных грузов, заключенных в резиновые кольца 13 (фиг. 4). Для перекачки пресной воды из сосуда пресной воды 8 на палубу судна 7 сосуд соединен трубой (шлангом) 14 с насосом 15, установленные на судне.

Устройство для получения пресной воды из воздуха собирается и работает следующим образом.

Вначале собирают устройство на палубе судна, для чего соединяют левую и правую ветви теплообменника одним концом с сосудом, а другим с расширителем и воздуховодом с клапанами и вентилятором. Далее подключают трубу (шланг) для перекачки пресной воды с приемным сосудом и насосом. После этого собранное устройство с помощью, например двух лебедок, расположенных по бортам судна, опускают в море и заводят под корпус судна с его обхватом.

При прокачке вентилятором 9 воздуха по воздуховоду 1 и далее через расширитель 2 по каналам - металлическим трубкам 3 многоканального теплообменника, погруженного в морскую воду 4, с зазором δ между корпусом судна воздух охладится за счет контактирования с холодными от воздействия моря металлическими трубками и циркуляции воды в зазоре δ. При этом сконденсированная пресная вода будет стекать за счет наклона левой и правой ветвей в приемный сосуд 8 без затрат энергии от внешнего источника.

При необходимости ограничители могут быть выполнены в виде грузов для предотвращения всплытия теплообменника (двух ветвей 5, 6 с сосудом 8 для накопления пресной воды) при его погружении в воду 4. Также для удобства погружения труба (шланг) для перекачки пресной воды 14 может быть скреплена, например, скотчем с одной из ветвей теплообменника, например, правой 6.

На общей конструктивной схеме устройства для получения пресной воды из воздуха (фиг. 1) видно, что основные конструктивные элементы связаны между собой с учетом использования замкнутой системы циркуляции воздуха, технологичности его изготовления и эксплуатации за счет возможности использования дискретной гибкой многоканальной системы теплообменника. При этом сокращаются потери времени при выполнении отдельных операций. Поэтому предлагаемое устройство для получения пресной воды из воздуха может работать более эффективно, чем известное устройство, так как вся конструкция обеспечивает возможность поддержания стабильной температуры в ветвях теплообменника, причем в процессе движения судна. Все это, в совокупности определяет повышенную экономичность работы устройства.

Приведенный конкретный пример работы предложенного устройства показывает его эффективность при простоте устройства, малых расходах энергии и удобстве эксплуатации.

Особенно эффективно использовать предлагаемое техническое решение на судах: траулерах, плавучих рыбоперерабатывающих базах, кораблях ВМФ и др. при длительной их работе в открытом море без захода в порты для пополнения пресной водой.

Устройство для получения пресной воды из воздуха было изготовлено в виде модели в лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показало возможность его использования в реальных условиях морского плавания.

1. Устройство для получения пресной воды из воздуха, использующее холод слоев воды природного водоема, например моря, включающее вентилятор с воздуховодом, теплообменник, опущенный в воду, трубу с насосом для перекачки пресной воды из сосуда для пресной воды, установленные на судне, отличающееся тем, что теплообменник выполнен многоканальным с закрепленными на двух его концах расширителями, подключенными к воздуховоду, причем теплообменник охватывает подводную часть корпуса судна с образованием левой и правой ветвей относительно его носовой части и состоит из системы металлических трубок, имеющих в средней части теплообменника выпуски для сбора пресной воды в приемный сосуд из его левой и правой ветвей.

2. Устройство для получения пресной воды из воздуха по п. 1, отличающееся тем, что система металлических трубок многоканального теплообменника выполнена дискретной - из отрезков металлических трубок, соединенных между собой упругими муфтами с надетыми на них ограничительными кольцами с образованием зазора между стальными трубками и корпусом судна.

3. Устройство для получения пресной воды из воздуха по п. 2, отличающееся тем, что ограничительные кольца выполнены в виде дисковидных грузов, заключенных в резиновые кольца.

4. Устройство для получения пресной воды из воздуха по п. 1, отличающееся тем, что воздуховод вместе с теплообменником выполнены в виде замкнутого контура с двумя клапанами для выпуска воздуха, между которыми встроен вентилятор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды, путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси. Способ состоит в насыщении атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, формировании паровоздушного потока нагнетателями, подаче насыщенного водяными парами нагретого воздуха в конденсаторы и отборе влаги.

Изобретение относится к устройствам получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием возобновляемых источников энергии. Установка содержит корпус с окнами ввода и вывода воздуха, с размещенными внутри корпуса тепловым контуром с курсирующим хладагентом, конденсатором и испарителем, на котором конденсируется влага, водосборником.

Устройство предназначено для получения пресной воды из атмосферного воздуха. Устройство для производства воды из воздуха содержит источник сжатого воздуха, подключенный через регулирующий вентиль к входу вихревой трубы Ранка-Хирша.

Изобретение относится к установкам получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием возобновляемых источников энергии. Установка получения пресной воды из атмосферного воздуха морского базирования снабжена тепловыми трубами с капиллярной структурой и хладагентом внутри них, при этом верхние части тепловых труб с испарительной зоной расположены в конденсационной камере и на них закреплены пластины из теплопроводного материала для охлаждения атмосферного воздуха до точки росы и конденсации на них влаги за счет кипения в испарительной зоне тепловых труб хладагента, а нижние части тепловых труб, вмонтированные в трубы большего диаметра из устойчивого к морской воде материала, которые являются сваями для установки на них камеры конденсации, а также защищают тепловые трубы от воздействия морской воды и механических повреждений, зарыты в грунт на морском дне с более низкой температурой относительно поступающего в конденсационную камеру атмосферного воздуха.

Изобретение относится к области получения пресной воды из атмосферного воздуха. Вихревая установка конденсации влаги из атмосферного воздуха предусматривает подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, подохлаждение потока сжатого и сконцентрированного потока воздуха с осаждением и отбором влаги.

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.

Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды из воздуха, путем испарения воды и конденсации паровоздушной смеси. Осуществляют формирование потока паровоздушной смеси и осаждение водяных паров в конденсаторах с отбором пресной воды.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано для получения воды в засушливых районах для обеспечения населения питьевой водой и водой для бытовых нужд.

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси и может быть использовано для питьевого водоснабжения, а также для бытовых и хозяйственных нужд.

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси и может быть использовано для питьевого водоснабжения, а также для бытовых и хозяйственных нужд.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологическим методам очистки, нейтрализации внутренних поверхностей топливных баков жидкостных ракет после слива агрессивных и токсичных компонентов жидкого ракетного топлива (КРТ).

Изобретение относится к способу получения (мет)акриловой кислоты или ее сложного эфира. При применении вертикального многотрубчатого теплообменника, который включает трубчатый корпус, верхнюю трубную пластину и нижнюю трубную пластину, расположенные соответственно на верхней концевой стороне и нижней концевой стороне трубчатого корпуса, множество теплообменных труб, установленных вертикально между верхней трубной пластиной и нижней трубной пластиной, и крышки, расположенные соответственно на верхней стороне верхней трубной пластины и на нижней стороне нижней трубной пластины, и в котором дистилляционный газ, введенный в приемную камеру, образованную посредством верхней трубной пластины и крышки, охлаждают в процессе прохождения через теплообменную трубу и превращают в конденсат, раствор, содержащий ингибитор полимеризации, вводят в приемную камеру.

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности.

Изобретение может быть использовано в области опреснения морской воды. Способ осуществляют в опреснительной установке с полупроводниковым термоэлектрическим охлаждающим устройством, при этом способ включает доведение морской воды до кипения с последующей конденсацией водяного пара на поверхности охлаждающего устройства и отводом пресной воды.

Изобретение относится к системам и способам для извлечения легких углеводородов из газообразных отходов рафинирования с использованием турбодетандера в оконечной части системы.

Изобретение относится к сфере космических технологий и космической техники и может быть использовано для изготовления устройств для сбора гелия-3 на Луне, а также для наземной экспериментальной отработки указанных технологий и устройств.

Изобретение относится к способу и установке для производства α-олефинового низкомолекулярного полимера путем подвергания α-олефина низкомолекулярной полимеризации в присутствии катализатора в жидкофазной части в реакторе.

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности.

Группа изобретений относится к переработке жидких щелочных нефтесодержащих отходов. Способ очистки технологической воды включает отстаивание, удаление неводных фракций и последующий отбор водной фазы с ее дистилляцией.

Изобретение относится к устройствам получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием возобновляемых источников энергии. Установка содержит корпус с окнами ввода и вывода воздуха, с размещенными внутри корпуса тепловым контуром с курсирующим хладагентом, конденсатором и испарителем, на котором конденсируется влага, водосборником.

Изобретение относится к устройствам для получения пресной воды из водяных паров, содержащихся в окружающем атмосферном воздухе, и может быть использовано для получения пресной воды преимущественно в условиях природного водоема, например моря. Устройство включает вентилятор с воздуховодом, теплообменник, выполненный многоканальным с закрепленными на двух его концах расширителями, подключенными к воздуховоду. Теплообменник охватывает подводную часть корпуса судна с образованием левой и правой ветвей относительно его носовой части и состоит из системы металлических трубок, имеющих в средней части теплообменника выпуски для сбора пресной воды в приемный сосуд из его левой и правой ветвей. Система металлических трубок многоканального теплообменника выполнена дискретной - из отрезков металлических трубок, соединенных между собой упругими муфтами с надетыми на них ограничительными кольцами с образованием зазора между стальными трубками и корпусом судна. Ограничительные кольца выполнены в виде дисковидных грузов, заключенных в резиновые кольца. Воздуховод вместе с теплообменником выполнены в виде замкнутого контура с двумя клапанами для выпуска воздуха, между которыми встроен вентилятор. Технический результат - обеспечение возможности компактного размещения устройства, полного исключения необходимости защиты от волн, высокая производительность по получению пресной воды, упрощение конструкции. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх