Способ получения воды из воздушного бассейна

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания промышленных установок с целью получения воды из воздушного бассейна. Способ получения воды из воздушного бассейна включает в себя процессы перерасширения воздуха на детандерной турбине и сжатия в дожимающем компрессоре. После турбины перерасширения осуществляют охлаждение наружного воздуха холодным воздухом и отвод влаги. Дожимающий компрессор приводят от турбины перерасширения. Охлаждение наружного воздуха холодным воздухом после турбины перерасширения осуществляют перед его поступлением в последнюю. Дополнительно осуществляют отвод влаги от перерасширенного воздуха и дожатие перерасширенного воздуха после дожимающего компрессора до давления наружной среды осуществляют в отдельном агрегате. 2 ил.

 

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания промышленных установок и транспортных установок с целью получения воды из воздушного бассейна.

Известны различные способы получения воды из воздушного бассейна. См., например, "Способ получения конденсата из внешней среды и устройство для его осуществления". (Патент №2136929 от 10.09.99г. (F 24 F 3/14, 02 C 6/00, приоритет 10 июня 1997 года, автор Перельштейн Б.Х.). Устройство включает вакуумирующий агрегат, который состоит из турбины перерасширения и дожимающего компрессора и установленного между ними влагоотделителя. Наружный воздух перерасширяют на турбине от наружного давления и температуры (например, 20-25°С и давления 0,013 МПа) до температуры 0°-3°С и давления порядка 0,06 МПа, проходя точку росы, воздух сбрасывает часть влаги и осушенным его сжимают в компрессоре и подают во внешнюю среду с температурой порядка 45°С.

Использование подобного способа для получения воды из внешней среды недостаточно экономично.

Наиболее близким техническим решением получения воды из воздушного бассейна является способ и устройство, описанные в патенте №2113610 от 20.06.98г., F 24 F 3/14, F 02 C 6/00, приоритет 19 апреля 1995 г. "Способ получения конденсата и устройство для его получения", автор Б.Х.Перельштейн. В данной установке начальное захолаживание воздуха достигает величин минус 50-70°С и ниже. В первом контуре влага не отводится. В каждом из потоков (начиная со второго) получают влагу и используют его (осушенный поток) в качестве хладоагента для последующего потока.

Серьезным недостатком этого способа является то, что большая часть из параллельных осушиваемых потоков работает при температуре ниже нуля по Цельсию. Борьба против обледенения в этом случае вызывает серьезное усложнение процесса получения влаги. Полученный таким способом хладоресурс используется не полностью, т.е. неэффективно.

Решаемой задачей изобретения является повышение эффективности получения воды из воздушного бассейна.

Способ получения воды из воздушного бассейна, включающий процессы перерасширения воздуха на детандерной турбине и сжатия в дожимающем компрессоре, охлаждение наружного воздуха холодным воздухом после турбины перерасширения и отвода влаги, привода дожимающего компрессора от турбины перерасширения, отличающийся тем, что охлаждение наружного воздуха холодным воздухом после турбины перерасширения осуществляют перед его поступлением в последнюю, дополнительно осуществляют отвод влаги от перерасширенного воздуха и дожатие перерасширенного воздуха после дожимающего компрессора до давления наружной среды осуществляют в отдельном агрегате.

Варианты осуществления способа показаны на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 показан агрегат для получения воды из воздушного бассейна, сопряженный с газотурбинной установкой. Непосредственно агрегат для получения воды состоит из входного устройства - 1, теплообменника - 2, влагоотделителя 3, турбины перерасширения - 4, сепаратора - 5, влагоотделителя - 6, влагоотделителя - 7, кoммуникaции - 8, дожимающего компрессора - 9, коммуникации - 10, газотурбинного двигателя (компрессора) - 11, выхлопа - 12. На фиг.2 показан агрегат для получения воды из воздушного бассейна, где способ осуществляется с использованием двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Здесь агрегат получения воды - 13, ДВС - 14, клапан управления - 13, шток - 16, коммуникация наружного воздуха - 17.

Работа системы.

Наружный воздух (фиг.1), например, с параметрами (Р_нар = ~0,1013 МПа; Т_нар = ~ 25°С - 35°С) подается на входное устройство - 1, охлаждается в теплообменнике - 2 и сбрасывает влагу, которая отводится через устройство - 3 и поступает на турбину перерасширения - 4. Холодный воздух с параметрами порядка ~ 0,05 МПа и температурой порядка 1-3°С подается на сепаратор - 5, выпавшая влага отводится в устройстве - 6. Далее воздух поступает в теплообменник - 2. Выпавшая остаточная влага отводится через устройство - 7. Сухой воздух подается на дожимающий компрессор - 9 и с давлением порядка ~ 0,085 МПа по коммуникации - 10 подается на газотурбинный двигатель - 11, например, двухконтурный (или, в частности, на обычный турбокомпрессор), где осуществляется вторая последняя ступень сжатия до атмосферного давления. По коммуникации - 12 рабочее тело отводится наружу.

В варианте осуществления способа по фиг.2, при необходимости получения воды (бронетранспортер, танк), поток воздуха в ДВС просасывается через устройство получения воды - 13. Между устройством - 13 и ДВС - 14 устанавливается клапан - 15. При опущенном штоке - 16 воздух просасывается через устройство - 13 и производится влага. Если потребность воды отсутствует, то клапан - 16 поднят и наружный воздух через вход - 17 подается на ДВС напрямую. В процессе получения воды давление на входе в ДВС порядка 0,085 МПа.

В общем случае, дожатие воздуха до давления окружающей среды после дожимающего компрессора от давлений Р=0,075-0,08 МПа можно производить отдельной компрессорной ступенью, приводимой электродвигателем или любым двигателем внутреннего сгорания.

Для технико-экономической оценки укажем, что в сопоставимых условиях энергозатраты на один литр воды в прототипе составляют 0,8 кВт. В установке по данному изобретению: 0,6-0,7 кВт на литр. Рассмотренный способ работы на автономном обратимом газогенераторе не требует согласования по оборотам с приводом. Это также удешевляет конструкцию. Создается возможность использовать при таком способе работы уже готовый привод (ГТД, компрессор приводимый ДВС, или ДВС с прососом) без существенных переделок.

Способ получения воды из воздушного бассейна, включающий процессы перерасширения воздуха на детандерной турбине и сжатия в дожимающем компрессоре, охлаждение наружного воздуха холодным воздухом после турбины перерасширения и отвода влаги, привода дожимающего компрессора от турбины перерасширения, отличающийся тем, что охлаждение наружного воздуха холодным воздухом после турбины перерасширения осуществляют перед его поступлением в последнюю, дополнительно осуществляют отвод влаги от перерасширенного воздуха и дожатие перерасширенного воздуха после дожимающего компрессора до давления наружной среды осуществляют в отдельном агрегате.