Устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии

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.

 

Изобретение относится к области экологии и энергетики, в частности к получению пресной воды из атмосферного воздуха и выработке электроэнергии.

Известно устройство для получения воды из атмосферного воздуха (патент РФ на изобретение №2290480, МПК Е03В 3/28, B01D 5/00, опубл. 27.12.2006), содержащее воздушную камеру, верхняя стенка которой выполнена из влагопоглощающего гидрофобного материала и воздушный насос для создания разрежения в воздушной камере. Водяной пар из воздуха поглощается гидрофобной пластиной, вода из нее выливается на дно воздушной камеры.

Недостатками данного устройства являются его низкая производительность по получению воды и потребление электроэнергии воздушным насосом.

Известна энергетическая башня, работающая по циклу Майсоценко с косвенно-испарительным охлаждением воздуха (http://sssrregion.ru/pics/Khalatov_Ukraina.pdf, А. Халатов, И. Карп, Б. Исаков. Цикл Майсоценко и перспективы его использования в Украине). Она состоит из двух вертикальных концентрических цилиндров. Внешняя поверхность внутреннего цилиндра покрыта тонким слоем гидрофобной капиллярно-пористой поверхности, смачиваемой водой. Атмосферный воздух поступает во внутренний цилиндр - сухой канал, где движется вниз, охлаждаясь от холодной стенки канала, температура которой снижается за счет испарения воды из капиллярно-пористой поверхности на наружной стороне внутреннего цилиндра. Вышедший из него холодный воздух поступает в кольцевой влажный канал и движется вверх с увеличением его влажности за счет испарения воды на выходе из влажного канала. Вследствие испарения воды в кольцевом влажном канале масса воздушного потока на выходе из влажного канала больше его массы на входе в сухой канал. Наименьшая температура воздуха, близкая к точке росы, достигается в нижней части градирни на выходе из сухого канала. За счет увлажнения воздуха во влажном канале понижается его давление и возникает подъемная сила, обеспечивающая движение воздуха через сухой и влажный каналы с увеличением его скорости. Кинетическая энергия воздушного потока используется для выработки электроэнергии ветрогенератором, установленным в нижней части сухого канала.

Недостатком описанной установки, принятой в качестве прототипа изобретения, является неиспользование в ней экстрагирования влаги из атмосферного воздуха и недостаточное генерирование электроэнергии.

Целью предлагаемого изобретения является получение устройства для экстрагирования влаги из атмосферного воздуха и увеличение выработки электроэнергии. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство, включающее два концентрически расположенных вертикальных цилиндра, образующих «сухой» и «влажный» воздушный каналы, «влажный» канал снабжен гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью, смачиваемой водой, ветроэнергетическую установку, отличающееся тем, что «влажный» канал размещен во внутреннем вертикальном цилиндре, причем гидрофобная капиллярно-пористая поверхность прикреплена к внутренней стенке внутреннего цилиндра, а концентрический «сухой» канал размещен между внешним и внутренним вертикальными цилиндрами, в нижней части внешнего цилиндра установлена водяная емкость для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка и несколько рядов пластин стока влаги в водяную емкость с зазорами между пластинами для прохода потока воздуха, при этом водяная емкость связана оросительным трубопроводом с насосом с верхней частью гидрофобной поверхности, а с потребителем она связана трубопроводом отвода пресной воды, над внутренним вертикальным цилиндром установлен с помощью подшипников подвижный корпус трубы Вентури, снабженный ветряным флюгером, а на центральной оси трубы Вентури размещена ветроэнергетическая установка с ветроколесом и электрогенератором, причем корпус трубы Вентури окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом, закрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами, где:

- на фиг. 1 изображена вертикальная проекция устройства получения пресной воды с косвенно-испарительным охлаждением атмосферного воздуха;

- на фиг. 2 изображено сечение А-А по верхней части устройства.

На чертежах отражены основные составляющие устройства, отмеченные следующими позициями:

1 - воздушный флюгер;

2 - неподвижное кольцевое воздушное сопло;

3 - труба Вентури;

4 - ветроэнергетическая установка с ветроколесом и электрогенератором;

5 - подшипник;

6 - внутренний вертикальный цилиндр;

7 - внешний вертикальный цилиндр;

8 - гидрофобная капиллярно-пористая поверхность;

9 - «сухой» канал;

10 - «влажный» канал;

11 - трубопровод оросительной воды с насосом;

12 - каплеулавливающая сетка;

13 - пластины стока сконденсированной влаги;

14 - водяная емкость;

15 - трубопровод отвода пресной воды.

Устройство получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии содержит установленные коаксиально внешний вертикальный цилиндр 7 и внутренний вертикальный цилиндр 6, образующие «сухой» канал 9 и «влажный» канал 10. Внутренняя поверхность внутреннего вертикального цилиндра 6 покрыта гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью 8, смачиваемой водой. В нижней части внешнего вертикального цилиндра 7 размещена водяная емкость 14 для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка 12 и несколько рядов пластин 13 стока влаги с зазорами между ними для прохода потока воздуха. Водяная емкость 14 связана одним трубопроводом 11 с насосом с верхней частью гидрофобной поверхности 8, а вторым трубопроводом отвода пресной воды 15 связана с потребителем. Над внутренним вертикальным цилиндром 6 на подшипниках 5 установлен подвижный корпус трубы Вентури 3, снабженный воздушным флюгером 1. Корпус трубы Вентури 3 окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом 2, укрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре 6. На центральной оси трубы Вентури 3 размещена ветроэнергетическая установка 4 с ветроколесом и электрогенератором.

Устройство получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии работает следующим образом. Атмосферный воздух поступает во внешний вертикальный цилиндр 7 и по «сухому» каналу 9 движется вниз, охлаждаясь за счет контакта с холодной стенкой внутреннего вертикального цилиндра 6 «влажного» канала 10. За счет испарения воды из гидрофобной капиллярно-пористой поверхности 8, покрывающей внутреннюю сторону внутреннего цилиндра 6, температура в нижней части его холодной стенки понижается до температуры, близкой к температуре точки росы. При этом происходит конденсация паров влаги, содержащихся в атмосферном воздухе, капли конденсата этих паров собираются на каплеулавливающей сетке 12, и по пластинам стока влаги 13 поток конденсата поступает в водяную емкость 14. Меньшую часть этого конденсата подают насосом по трубопроводу 11 в верхнюю часть гидрофобной поверхности 8 для ее смачивания водой, а большую часть конденсата из водяной емкости 14 подают к потребителю по второму трубопроводу отвода сконденсированной пресной воды 15. Обтекающий пластины стока влаги 13 охлажденный воздух поворачивается и движется вверх по «влажному» каналу 10. За счет испарения воды в воздух из влажной гидрофобной капиллярно-пористой поверхности 8, покрывающей внутреннюю сторону внутреннего вертикального цилиндра 6, относительная влажность воздуха приближается к 100%. При этом при движении увлажненного воздуха по «влажному» каналу 10 повышается его масса и снижается плотность. Поэтому давление влажного воздуха на выходе из «влажного» канала 10 становится ниже давления атмосферного воздуха, что повышает разрежение в узком сечении трубы Вентури 3. Повышающаяся при этом разность плотностей атмосферного воздуха на входе в кольцевое воздушное сопло 2 и в узком сечении трубы Вентури 3 обеспечивает повышение скорости воздушного потока в «сухом» 9 и влажном 10 каналах, а также приводит к дополнительному ускорению скорости воздуха в трубе Вентури 3 и к увеличению выработки электроэнергии электрогенератором ветроэнергетической установки 4.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет, при тех же размерах коаксиальных вертикальных цилиндров, получать пресную воду из водяных паров, содержащихся в атмосферном воздухе, увеличить мощность ветроэнергетической установки и вырабатывать большее количество электроэнергии. При этом:

- атмосферный воздух поступает в «сухой» концентрический канал, расположенный, в отличие от прототипа, между наружным и внутренним вертикальным цилиндрами;

- влажный канал находится внутри внутреннего вертикального цилиндра, причем гидрофобная капиллярно-пористая поверхность покрывает внутреннюю, а не внешнюю, как у прототипа, сторону внутреннего вертикального цилиндра;

- применение в установке неподвижного кольцевого воздушного сопла и установленной на подшипниках подвижной трубы Вентури с размещенной в ней ветроэнергетической установкой позволяет:

используя кинетическую энергию ветрового потока атмосферного воздуха и повышенную разность давлений атмосферного воздуха и влажного воздуха, поступающего в узкое сечение трубы Вентури, увеличить электрическую мощность и выработку электроэнергии в ветроэнергетической установке;

использовать получаемую в установке из атмосферного воздуха пресную воду как для водоснабжения внешних потребителей, так и для повышения влажности капиллярно-пористой поверхности, покрывающей стенку влажного канала.

Устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии, включающее два концентрически расположенных вертикальных цилиндра, образующих «сухой» и «влажный» воздушные каналы, «влажный» канал снабжен гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью, смачиваемой водой, ветроэнергетическую установку, отличающееся тем, что «влажный» канал размещен во внутреннем вертикальном цилиндре, причем гидрофобная капиллярно-пористая поверхность прикреплена к внутренней стенке внутреннего цилиндра, а концентрический «сухой» канал размещен между внешним и внутренним вертикальными цилиндрами, в нижней части внешнего цилиндра установлена водяная емкость для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка и несколько рядов пластин для стока влаги в водяную емкость, установленных с зазорами между ними для прохода потока воздуха, при этом водяная емкость связана оросительным трубопроводом с насосом с верхней частью гидрофобной поверхности, а трубопроводом отвода пресной воды связана с потребителем, над внутренним вертикальным цилиндром установлен с помощью подшипников подвижный корпус трубы Вентури, снабженный ветряным флюгером, а на центральной оси трубы Вентури размещена ветроэнергетическая установка с ветроколесом и электрогенератором, причем корпус трубы Вентури окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом, закрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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

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 водоснабжения и может быть использовано для получения воды из воздуха. .

Изобретение относится к установке для конденсации воды из атмосферы. .

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.

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.

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.

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, образующих «сухой» и «влажный» воздушные каналы, «влажный» канал снабжен гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью, смачиваемой водой, ветроэнергетическую установку. «Влажный» канал размещен во внутреннем вертикальном цилиндре. Гидрофобная капиллярно-пористая поверхность прикреплена к внутренней стенке внутреннего цилиндра. Концентрический «сухой» канал размещен между внешним и внутренним вертикальными цилиндрами. В нижней части внешнего цилиндра установлена водяная емкость для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка и несколько рядов пластин для стока влаги в водяную емкость. Пластины установлены с зазорами между ними для прохода потока воздуха. Водяная емкость связана оросительным трубопроводом с насосом с верхней частью гидрофобной поверхности, а трубопроводом отвода пресной воды связана с потребителем. Над внутренним вертикальным цилиндром установлен с помощью подшипников подвижный корпус трубы Вентури, снабженный ветряным флюгером. На центральной оси трубы Вентури размещена ветроэнергетическая установка с ветроколесом и электрогенератором. Корпус трубы Вентури окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом, закрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре. Обеспечиваются получение влаги из атмосферного воздуха и увеличение выработки электроэнергии. 2 ил.

Наверх