Способ опреснения морской воды при помощи тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы


 

B01D1/22 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2575650:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к способам опреснения морской воды. Способ опреснения морской воды при помощи тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы включает использование предварительного теплообмена для подогрева морской воды, предназначенной для выпаривания, за счет отвода теплоты от опресненной воды и концентрированного соленого раствора. Тонкопленочный полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы горячим спаем доводит до кипения морскую воду, отбирая холодным спаем теплоту у конденсируемого пара, работая в режиме интенсификатора теплопередачи. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность опреснителя. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам опреснения воды, а именно к области опреснения морской воды.

Известен способ опреснения морской воды [1]. Рабочая камера в форме параллелепипеда только через одну из четырех поверхностей осуществляет теплообмен, что ухудшает производительность установки. Кроме того, выделение теплоты Джоуля при протекании через полупроводниковые ветви термомодуля приводит к тому, что паразитные энергетические затраты на выработку тепла в три с лишним раза превышают эффект от охлаждения, что также снижает энергосберегающие характеристики опреснительной установки.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков за счет повышения энергетической эффективности.

Это достигается тем, что конструкция тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы позволяет за счет изменения геометрических размеров опреснителя выровнять скорости потоков поступающей морской воды и вытекающей пресной воды и рассола, причем площадь поперечного сечения трубопровода для поступающей морской воды должна быть равна суммарной площади вытекающей пресной воды и рассола. Также преимуществом является то, что в отличие от рабочей камеры в форме параллелепипеда, имеющей две боковые поверхности не участвующие в процессе теплообмена [1], цилиндрическая форма не имеет боковых граней и все поверхности участвуют в теплообмене, что значительно повышает производительность опреснителя и позволяет уменьшить его габариты. Кроме того, применение тонкопленочных полупроводниковых ветвей р- и n-типа в термомодуле практически уменьшает их электрическое сопротивление до нуля и полностью устраняет паразитные выделения тепла Джоуля. При этом термоэлектрический эффект Пельтье по нагреву и охлаждению полностью сохраняется доводя КПД теплового насоса практически до 100%, что улучшает энергосберегающие характеристики опреснителя в целом.

На фиг. 1 изображена конструкция устройства, реализующая предлагаемый способ.

Морская вода 1 поступает в теплообменник снизу вверх. Полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 5 предназначен для отвода тепла от пресной воды 2 к морской воде 1. Полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 4 отводит тепло от концентрированного соленого раствора 3 к морской воде 1. В верхней части расположен полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 6, который горячим спаем доводит до кипения морскую воду 1, а холодным спаем конденсирует пар 7 в пресную воду 2.

Способ реализуется следующим образом.

Полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 6 осуществляет основной процесс в опреснителе: кипятит морскую воду 1 и конденсирует пар 7 в чистую воду 2. Энергетические показатели полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы 6 в опреснительной установке обладают высокой эффективностью, так как градиент температур между кипящей морской водой 1 и конденсирующимся паром 7 практически незначителен и не требует больших энергетических затрат при работе. Фактически полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 6 интенсифицирует процесс теплопередачи от конденсируемого пара к кипящей морской воде 1. Аналогично работают полупроводниковые термоэлектрические насосы цилиндрической формы 4 и 5, причем градиенты температур по горизонтали отсутствуют, а по вертикали меняются от 20°С в нижней части до 100°С в верхней части. В этом случае потребуется минимальные затраты электроэнергии для работы опреснительной установки. Предлагаемая конструкция теплообменника делает возможным отбор практически всего тепла от чистой воды 2 для передачи его в морскую воду , предназначенную для последующего кипячения, уменьшая тем самым затраты энергии для работы опреснителя. Размеры полупроводникового термоэлектрического теплового насоса зависят от электротеплофизических параметров самого теплового насоса, скорости движения жидкости, толщины стенок, объемов жидкости и коэффициентов теплопередачи материалов стенок. Солевой раствор 3, который, двигаясь вниз, отдает через полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы 4 тепло морской воде 1, поступающей для опреснения вверх.

Предлагаемая конструкция позволяет рекуперировать тепло и улучшить энергетические показатели опреснителя в целом. Внешние стенки опреснителя должны состоять из теплоизоляционного материала для уменьшения паразитного кондуктивного переноса тепловой энергии в окружающую среду. Габариты опреснителя могут изменяться в широких пределах при сохранении основного условия: температура на выходе опреснительной установки для чистой воды 2 и соленого раствора 3 должна быть практически равна температуре морской воды 1, подающейся в опреснительную установку. Для удовлетворения этого условия можно увеличить высоту опреснительной установки, уменьшить скорость вытекающей чистой воды 2 и концентрацию соленого раствора 3, сделать тоньше все три камеры опреснительной установки для жидкостей 1, 2, 3. Производительность установки зависит от энергетических показателей термоэлектрического устройства цилиндрической формы 4, 5, 6.

Одним из применений опреснительной установки является получение пресной воды и концентрированных растворов из любых водных растворов, а также переработка сточных вод промышленных предприятий. Конструкционные материалы опреснительной установки являются экологически безопасными.

Литература

1. Термоэлектрический опреснитель: пат. 2225843 Рос. Федерация: МПК C02F 1/04. Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А., Зарат Абделькадер; заявитель и патентообладатель «Дагестанский государственный технический университет». - заявл. 11.11.2002, опубл. 20.03.2004.

Способ опреснения морской воды при помощи тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы, состоящий в том, что для опреснения морской воды используется предварительный теплообмен для подогрева морской воды, предназначенной для выпаривания, за счет отвода теплоты от опресненной воды и концентрированного соленого раствора, отличающийся тем, что тонкопленочный полупроводниковый термоэлектрический тепловой насос цилиндрической формы горячим спаем доводит до кипения морскую воду, отбирая холодным спаем теплоту у конденсируемого пара, работая в режиме интенсификатора теплопередачи с целью повышения энергетической эффективности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению магнитного материала, содержащего диоксид кремния и оксид железа, и может быть использовано в производстве магнитных сорбентов.

Изобретение может быть использовано в технологии производства питьевой воды и применено в медицине, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве. Для осуществления способа предварительно очищенную воду замораживают методом направленной кристаллизации в присутствии шунгита в течение 10-12 ч, жидкую фракцию в виде рассола сливают.

Группа изобретений может быть использована в системах водоподготовки питьевых вод, поступающих из подземного водоисточника, для их биологической очистки от сероводорода.

Изобретение относится к способу и устройству для очистки воды, в частности к регулированию концентрации ионов в водопроводной воде. Согласно изобретению создают основной поток жидкости; создают в основном потоке поперечное электрическое поле при помощи электродов, которые электрически непосредственно контактируют с жидкостью; разделяют основной поток на поток продукта из центральной области основного потока жидкости и потоки отходов из областей основного потока жидкости, находящихся ближе к указанным электродам, разделяют поток продукта из центральной области основного потока жидкости на поток продукта из центральной области потока и потоки отходов из областей потока жидкости, находящихся ближе к электродам, направляют поток из центральной области потока к выходу продукта, а потоки отходов к по меньшей мере одному выходу отходов.

Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего средства, включает преобразование пресноводного раствора NaCl в анолит в анодной камере диафрагменного электролизера и в католит в катодной камере, протекание потоков в анодной и катодной камерах в одном направлении снизу вверх, получение дезинфицирующего средства с рН 2,5-5,5 из раствора NaCl, поступившего в анодную камеру непосредственно из смесителя концентрата NaCl с пресной водой, получение дезинфицирующего средства с рН 5,5-8,5 из раствора NaCl, поступившего в анодную камеру после обработки его в катодной камере, изменение рН дезинфицирующего средства в диапазонах 2,5-5,5 и 5,5-8,5 изменением соотношения между величинами потоков в электродных камерах за счет изменения величины потока католита во внешнюю среду, выведение из электролизера дезинфицирующего средства с требуемой концентрацией активного хлора.

Изобретение относится к области сорбционной очистки поверхностных и подземных вод с высоким содержанием титана и его соединений и может быть использовано для очистки воды с получением безопасной для здоровья питьевой воды.

Изобретение относится к устройству для разделения нефти и воды. Устройство включает камеру (2) для накопления нефти, окруженную стенкой (1), причем по меньшей мере часть поверхности стенки (1) покрыта пористым, олеофильным и гидрофобным слоем (3), который позволяет проникать через него воде и нефти.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, цветной металлургии и в области очистки сточных вод. Способ получения гидроксохлорида алюминия из бемит-каолинитовых бокситов и соляной кислоты включает растворение боксита в автоклавах соляной кислотой с концентрацией 200-300 г/л при соотношении Т:Ж=1:3-5 при температуре 150-225°C в течение 1-2 часов.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может использоваться для утилизации кислых регенератов водообессоливающих установок и очистки сточных вод от органических веществ.

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтр для получения питьевой воды содержит вход в проточном сообщении с выходом, систему выделения галогена, расположенную между данными входом и выходом, фильтрующий материал, содержащий хитозан или его производное, расположенный между данной системой выделения галогена и выходом, и очищающий барьер, расположенный между данным фильтрующим материалом и выходом.

Изобретение относится к способу отделения воды и извлечения уксусной кислоты из потока, выпускаемого из реактора в ходе окисления п-ксилола, с использованием поставляющей энергию совместной дистилляции, включающему направление выпускаемого потока в первую дегидратационную колонну, которая находится в состоянии пониженного давления, после того как выпускаемый поток проходит через каждое устройство для обработки, чтобы выпустить воду из верхней части первой дегидратационной колонны и извлечь первую концентрированную уксусную кислоту из нижней части первой дегидратационной колонны, и направление первой концентрированной уксусной кислоты, выпущенной из нижней части первой дегидратационной колонны, в среднюю часть второй дегидратационной колонны, которая находится при атмосферном давлении или в состоянии повышенного давления, чтобы извлечь конечную концентрированную уксусную кислоту из нижней части второй дегидратационной колонны, при этом рабочее давление первой дегидратационной колонны составляет от -78 до -49 кПа (изб.) (от -0,8 до -0,5 кг/см2 (изб.)), и рабочее давление конденсатора второй дегидратационной колонны составляет от 10 до 167 кПа (изб.) (от 0,1 до 1,7 кг/см2 (изб.)), а конденсатор второй дегидратационной колонны действует как ребойлер первой дегидратационной колонны, используя разность давлений между первой дегидратационной колонной и второй дегидратационной колонной, так что энергию, подаваемую в ребойлер второй дегидратационной колонны, используют как энергию дистилляции первой дегидратационной колонны, посредством чего заметно уменьшают потребление энергии.

Изобретение относится к способам и устройствам для компримирования газа и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности для компримирования газов, содержащих пары тяжелых компонентов, с получением сжатого газа и конденсата.

Изобретение относится к способам и устройствам для компримирования газа и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности для компримирования газа, содержащего пары малолетучих (тяжелых) компонентов, в том числе попутного нефтяного газа, с получением сжатого газа и конденсата тяжелых компонентов.

Настоящее изобретение относится к способу улавливания метанола из парогазовой смеси при его хранении и перевалке и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на микротурбинных установках малой мощности, от 5 до 40 кВт электрической мощности и от 20 до 270 кВт тепловой.

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.

Изобретение относится к области очистки газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности и энергетики для фильтрации потока от содержащихся в нем аэрозольных частиц, в том числе и субмикронных.

Изобретение относится к пищевой, химической, фармацевтической отраслям промышленности, в частности к способам получения этилового спирта и подобных продуктов. .

Изобретение относится к способам конденсации парогазовой смеси в испарительных установках, выпарных аппаратах, конденсаторах, предназначенных для концентрирования и охлаждения растворов, получения опресненной воды, и может найти применение в химической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к конструкции установок, предназначенных для хранения нефтепродуктов или легкокипящих жидкостей, используемых в нефтяной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также других отраслях, связанных с хранением и оборотом легкокипящих, а следовательнолегкоиспаряющихся жидкостей, например, при хранении и розничной реализации бензинов на территории городских АЗС или нефтебазах.

Изобретение относится к способу термического разделения раствора, состоящего из термопластичного полимера и растворителя. Раствор нагревают под давлением выше критической точки растворителя и затем декомпрессируют в сепаратор высокого давления.
Наверх