Термоэлектрический опреснитель морской воды


 


Владельцы патента RU 2448909:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дагестанский государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к технике получения пресной воды, в частности к опреснительным установкам, основанным на получении пресной воды из морской. Термоэлектрический опреснитель морской воды содержит рабочую камеру из теплоизолирующего материала, в которой размещены ТЭБ (термоэлектрические батареи). Рабочая камера установки разделена на зону испарения и зону конденсации. В состав рабочей камеры входят каналы для подвода морской воды, отвода пресной воды и отвода концентрированного рассола. Тепловыделяющие спаи одной ТЭБ приведены в тепловой контакт с игольчатым радиатором, расположенным в канале подвода морской воды, а теплопоглощающие спаи выведены в зону конденсации и приведены в тепловой контакт с теплопоглощающими спаями другой ТЭБ, через игольчатый радиатор. Питание ТЭБ осуществляется посредством программируемого источника электрической энергии. Рабочая камера дополнительно содержит волнообразную металлическую сетку, расположенную в зоне конденсации под углом, нагреватель, поверхность которого приведена в тепловой контакт с тепловыделяющими спаями ТЭБ через игольчатый радиатор, теплообменник, а также канал подачи воздуха в зону конденсации, который ускоряет процесс конденсации за счет обдува пара и смешивания с ним в зоне конденсации. Изобретение повышает эффективность и производительность опреснительной установки. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике получения пресной воды, в частности к опреснительным установкам, основанным на получении пресной воды из морской.

Наиболее распространенным способом получения пресной воды является выпаривание морской воды и конденсация образовавшегося пара (процесс дистилляции). Для выпаривания используются различные системы нагрева, в частности электрическая энергия, солнечная энергия, геотермальная энергия и т.п. В системах, использующих электрическую энергию, энерговыгодным является применение термоэлектрических полупроводниковых преобразователей, ввиду особенностей своего функционирования имеющих высокое значение коэффициента; полезного действия при работе в режиме нагревания (при ΔT=10 К, на каждый ватт выделяемой на горячем спае полупроводникового термоэлектрического преобразователя, необходимо затратить не более 0,2 Вт электрической энергии, при ΔT=20 К-0,3 Вт [Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. - М.: Высшая школа, 1986, с.154]. Другим весьма ощутимым преимуществом использования полупроводниковых термоэлектрических преобразователей в системах получения пресной воды из морской является то обстоятельство, что термоэлектрический преобразователь может совмещать в себе и систему испарения, и систему конденсации влаги.

Прототипом изобретения является опреснительная установка по патенту RU 2225843 С1, 7 C02F 1/04. Известная установка содержит рабочую камеру, представляющую собой вытянутый в горизонтальном направлении полый прямоугольный параллелепипед из теплоизолирующего материала, у которого отсутствует одна из меньших боковых граней. Объем рабочей камеры разделен на три расположенных друг над другом сообщающихся канала: для отвода концентрированного рассола, подвода морской воды и отвода пресной воды, двумя тонкими горизонтальными перегородками неодинаковой длины (длина нижней перегородки больше длины верхней перегородки и меньше длины рабочей камеры), выполненными из высокотеплопроводного материала. Канал для подвода морской воды заканчивается бортиком. На концах перегородок установлены две ТЭБ (термоэлектрические батареи), тепловыделяющие спаи которых приведены в тепловой контакт с игольчатыми радиаторами, иглы в которых расположены в шахматном порядке и выведены в канал для подвода морской воды, а теплопоглощающие спаи сопряжены с двумя другими игольчатыми радиаторами, выведенными в каналы для отвода концентрированного рассола и отвода пресной воды соответственно. Объем ТЭБ заполнен теплоизоляционным материалом, который уменьшает тепловой поток между каналами для отвода концентрированного рассола, подвода морской воды и отвода пресной воды через ТЭБ, а также устраняет тепловой контакт ТЭБ с перегородками. К недостаткам данной установки относятся малая производительность.

Целью изобретения является увеличение производительности. Указанная цель достигается за счет специальной конструкции опреснителя и подачи воздуха в зону конденсации. Для этого предлагается опреснительная установка, показанная на рис.1. Термоэлектрический опреснитель содержит рабочую камеру 1 из теплоизолирующего материала 18. В состав рабочей камеры входят каналы для подвода морской 9, 14 и отвода пресной воды 10, отвода концентрированного рассола 11, теплообменник 5 (состоит из трех секций: секция пресной воды 15, секция морской воды 16 и секция концентрированного рассола 17), ТЭБ 2 и ТЭБ 3, нагреватель 4, сетка 20, а также канал ввода воздуха 12. Тепловыделяющие спаи ТЭБ 2 приведены в тепловой контакт с игольчатым радиатором 6, иглы в которых расположены в шахматном порядке и выведены в канал 9. Иглы игольчатого радиатора 8 приведены в тепловой контакт с тепловыделяющими спаями ТЭБ 3 и поверхностью нагревателя и выведены в канал 14. Между теплопоглощающими спаями ТЭБ 2 и ТЭБ 3 расположен игольчатый радиатор 7, иглы которого выведены в канал 10.

Устройство работает следующим образом. По каналу 9 морская вода поступает к игольчатому радиатору 6, который предварительно нагревается от ТЭБ 2. Далее морская вода, продолжая движение, попадает в секцию морской воды теплообменника 5, затем попадает в зону парообразования 19, где ТЭБ 3 и нагреватель 4 доводят температуру морской воды до кипения. Образовавшийся пар попадает в зону конденсации 13, где конденсируется в чистую пресную воду, тепло от игольчатого радиатора 7 перекачивается ТЭБ 2 и ТЭБ 3 игольчатым радиаторам 6 и 8 соответственно (т.е. ТЭБ работают в режиме теплового насоса). Подача воздуха в зону конденсации через канал ввода воздуха 12 увеличивает скорость конденсации за счет обдува влажного пара и смешивания с ним. Далее воздух попадает в теплообменник и выводится в окружающую среду. В конденсационной зоне установлена сетка 20, сетка представляет собой волнообразный металлопрофиль с отверстиями на гребнях, влажный пар из зоны испарения проходит через отверстия в сетке и попадает в зону конденсации, где пар конденсируется и стекает по канавкам сетки, далее через канал отвода пресной воды 10 попадает в секцию пресной воды 15 теплообменника 5 и обменивается теплом с морской водой секции морской воды 16, а затем выводится из устройства. Концентрированный рассол, образующийся после выпаривания морской воды, проходит в канал 11 и попадает в секцию концентрированного рассола 17 теплообменника 5, из которого, отдав некоторое количество теплоты морской воде, выводится наружу.

Питание ТЭБ 2, ТЭБ 3 и нагревателя осуществляется посредством программируемого источника электрической энергии таким образом, что при включении устройства обе ТЭБ работают в режиме максимальной теплопроизводительности до тех пор, пока не начнется процесс парообразования, далее ТЭБ 2 и ТЭБ 3 переключаются в режим максимального холодильного коэффициента, при котором максимальная мощность (максимальное количество теплоты) перекачивается с холодного спая на горячий при минимальном градиенте температуры на спаях ТЭБ 2 и ТЭБ 3. Конструкция игольчатых радиаторов выполнена таким образом, что иглы расположены в шахматном порядке, и данное размещение игл способствует турбулизации потоков морской, пресной воды, пара и концентрированного рассола, что повышает теплоотдачу.

Таким образом, наличие теплообменника 5 в установке делает процесс теплопередачи между потоками пресной воды, концентрированного рассола и морской водой наиболее эффективным, а подача воздуха в зону конденсации увеличивает скорость конденсации, что увеличивает производительность установки.

Литература

1. Патент №2225843 “Термоэлектрический опреснитель” по кл. C02F 1/04, заявл. 2002.11.11, опубл. 2004.03.20.

Термоэлектрический опреснитель морской воды, содержащий рабочую камеру из теплоизолирующего материала, в которой размещены ТЭБ (термоэлектрические батареи), рабочая камера установки разделена на следующие зоны: зона испарения и зона конденсации, в состав рабочей камеры входят каналы для подвода морской воды, отвода пресной воды и отвода концентрированного рассола, тепловыделяющие спаи одной ТЭБ приведены в тепловой контакт с игольчатым радиатором, расположенным в канале подвода морской воды, а теплопоглощающие спаи выведены в зону конденсации и приведены в тепловой контакт с теплопоглощающими спаями другой ТЭБ, через игольчатый радиатор, питание ТЭБ осуществляется посредством программируемого источника электрической энергии, отличающийся тем, что рабочая камера содержит волнообразную металлическую сетку, расположенную в зоне конденсации под углом, нагреватель, поверхность которого приведена в тепловой контакт с тепловыделяющими спаями ТЭБ через игольчатый радиатор, теплообменник, состоящий из трех секций: секции пресной воды, секции морской воды и секции концентрированного рассола, а также канал подачи воздуха в зону конденсации, который ускоряет процесс конденсации за счет обдува пара и смешивания с ним в зоне конденсации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приготовлению льда-антиоксиданта, стимулирующего и нормализующего процессы в биологических объектах. .

Изобретение относится к химии и химической технологии, в частности, к фталоцианиновым сенсибилизаторам и их применению для очистки воды от бактериального загрязнения.

Изобретение относится к области получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для теплоносителей ядерных энергетических установок научных центров. .

Изобретение относится к области получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для теплоносителей ядерных энергетических установок научных центров. .

Изобретение относится к области получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для теплоносителей ядерных энергетических установок научных центров. .

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано при очистке смешанных хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод в аэротенках. .
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения окисляющих реагентов, содержащих ионы железа в степенях окисления выше трех, используемых, например, в качестве щелочных окислителей при производстве различных веществ, например нитратов, гипохлоритов, перманганатов, пиролюзита, пероксидов, персульфатов и других, в качестве окислителей и коагулирующих агентов для очистки воды и сточных вод, а также в технологических процессах формирования антикоррозионных покрытий на металлических поверхностях, в технологиях переработки промышленных отходов и в качестве селективных окислителей в процессах органического синтеза.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки кислых сточных вод, образующихся при сернокислотном травлении стальных изделий, а также в гальваническом производстве.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки кислых сточных вод, образующихся при сернокислотном травлении стальных изделий, а также в гальваническом производстве.

Изобретение относится к области очистки сернисто-щелочных стоков от сульфидов, образующихся при нефтедобыче, нефтепереработке и других химических производствах. .

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве деаэрационного устройства при нагреве подпиточной воды и удаления из нее коррозионно-агрессивных газов в системе водоподготовки

Изобретение относится к теплотехнике, в частности для предотвращения отложения солей в теплообменной аппаратуре - паровых и водяных котлах низкого и среднего давления, в теплообменниках, водоподогревателях, а также в оборудовании геотермальных систем

Изобретение относится к способам улучшения качества воды и может быть использовано для приготовления питьевой воды, а также в пищевой промышленности

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области очистки воды, в частности к способу и устройству для деминерализации воды

Изобретение относится к области очистки воды, в частности к способу и устройству для деминерализации воды

Изобретение относится к электровихревой обработке воды, используемой для пищевых целей, в промышленности, лазерной технике и сельском хозяйстве в системах капельного орошения с регулированием окислительно-восстановительных свойств
Изобретение относится к области сорбционных технологий

Изобретение относится к устройству для обработки воды
Наверх