Компактная установка для дистилляции воды



Владельцы патента RU 2784151:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Компактная установка для дистилляции воды содержит систему предварительной обработки воды, компрессор фреона, колонну предварительного нагрева воды, испаритель воды, зону водяного пара в испарительной колонне, вакуумный насос, конденсатор воды первой секции, конденсатор второй секции, конденсатор воды третьей секции, конденсатор четвертой секции, комбинированный теплообменник, расширительное устройство фреона, конденсатор фреона, солнечный коллектор, поплавковый клапан, клапан водяного конденсатора первой ступени, клапан водяного конденсатора второй ступени, клапан водяного конденсатора третьей ступени, клапан отвода соленой воды, клапан водяного конденсатора четвертой ступени. Технический результат - повышение производительности работы устройства дистилляции воды. 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, очистки морской воды и грунтовых вод путем дистилляции с использованием принципа теплового насоса, испарения и конденсации воды под вакуумом и дополнительного подвода тепла от солнечного коллектора, для обеспечения питьевой водой сельского и на коммунального хозяйства, в которых наблюдается дефицит пресной питьевой воды.

Известен солнечный опреснитель (Патент на полезную модель РФ №150516, МПК C02F 1/04, 2015 г.), который содержит солнечные батареи, соединенные магистралью с коллектором на стойках плавающей платформы. Коллектор, установленный на определенной высоте, соединен с входным патрубком парогенератора улиточного типа, который установлен в емкости ниже уровня моря и соединен с камерой конденсации. Соответственно, в качестве испарительной камеры используется парогенератор, который за счет создаваемого внутри себя разрежения позволяет производить испарение жидкости при пониженных температурах.

Недостатками указанного опреснителя являются ограниченные возможности по регулировке параметров опреснительного процесса и как следствие - низкая производительность.

Известно устройство для получения дистиллированной воды (патент на изобретение РФ №2543879, МПК C02F1/04, 09.09.2013). Устройство содержит теплоизолированный бак-испаритель с исходной жидкостью, сосуд для сбора конденсата, насос для подачи исходной жидкости в соединенный с баком-испарителем бак-накопитель, пароотводящую трубу, изготовленную из материала с высокой теплопроводностью, расположенную внутри двух водонепроницаемых, теплоизолированных, последовательно соединенных кожухов, через которые в направлении, противоположном движению пара и конденсата в бак-накопитель поступает исходная жидкость, проходя через автоматический воздухоотводчик и регулятор уровня в баке-накопителе.

Недостатком данного изобретения является невысокая производительность устройства и слабая возможность регулирования параметров процесса получения дистиллированной воды.

Наиболее близким по конструкции является устройство для опреснения морской воды (патент на изобретение РФ №2309125, МПК C02F 1/04, B01D 3/10, 31.10.2005), содержащее два герметичных бака, соединенных паропроводом. Герметичные баки соединены устройством для нагрева воды и конденсации ее паров, представляющим собой холодильник, трубопровод в первом баке, с нагретым хладагентом которого находится ниже уровня воды, а трубопровод с охлажденным хладагентом находится во втором баке.

Недостатком данного изобретения является невысокая производительность устройства и сложность его конструкции.

Технический результат достигается тем, что повышается производительность опреснительной установки за счет использования принципа теплового насоса, испарения и конденсации воды под вакуумом и дополнительного подвода тепла от солнечного коллектора.

Поставленная задача достигается тем, что компактная установка для дистилляции воды содержит систему предварительной обработки воды, компрессор фреона, колонну предварительного нагрева воды, испаритель воды, зону водяного пара в испарительной колонне, вакуумный насос, конденсатор воды первой секции, конденсатор второй секции, конденсатор воды третьей секции, конденсатор четвертой секции, комбинированный теплообменник, расширительное устройство фреона, конденсатор фреона, солнечный коллектор, поплавковый клапан, клапан водяного конденсатора первой ступени, клапан водяного конденсатора второй ступени, клапан водяного конденсатора третьей ступени, клапан отвода соленой воды, клапан водяного конденсатора четвертой ступени, согласно предлагаемому изобретению, тепло, отводимое от конденсаторов фреона и воды, используется для нагрева воды внутри системы, вызывая ее испарение под вакуумным давлением, создаваемым вакуумным насосом, а испаритель теплового насоса используется для охлаждения водяного пара с целью снижения энергопотребления в вакуумный насос, в то время как тепло, поступающее от солнечного коллектора, используется для увеличения коэффициента производительности теплового насоса.

На фиг.1 представлена схема компактной установки для дистилляции воды.

Цифрами на фигуре обозначены:

1 - система предварительной обработки воды;

2 - компрессор фреона

3 - колонна предварительного нагрева воды;

4 - испаритель;

5 - зона водяного пара в испарительной колонне;

6 - вакуумный насос;

7 - конденсатор воды первой секции;

8 - конденсатор воды второй секции;

9 - конденсатор воды третьей секции;

10 - конденсатор четвертой секции;

11 - комбинированный теплообменник;

12 - расширительное устройство фреона;

13 - конденсатор фреона;

14 - солнечный коллектор;

15 - поплавковый клапан;

16 - клапан водяного конденсатора первой ступени;

17 - клапан водяного конденсатора второй ступени;

18 - клапан водяного конденсатора третьей ступени;

19 - клапан отвода соленой воды;

20 - клапан водяного конденсатора четвертой ступени.

Компактная установка для дистилляции воды содержит систему предварительной обработки воды 1, компрессор фреона 2, колонну предварительного нагрева воды 3, испаритель воды 4, зона водяного пара в испарительной колонне 5, вакуумный насос 6, конденсатор воды первой секции 7, конденсатор второй секции 8, конденсатор воды третьей секции 9, конденсатор четвертой секции 10, комбинированный теплообменник 11, расширительное устройство фреона 12, конденсатор фреона 13, солнечный коллектор 14, поплавковый клапан 15, клапан водяного конденсатора первой ступени 16, клапан водяного конденсатора второй ступени 17, клапан водяного конденсатора третьей ступени 18, клапан отвода соленой воды 19, клапан водяного конденсатора четвертой ступени 20.

Компактная установка для дистилляции воды работает следующим образом:

Неочищенная вода поступает в систему предварительной обработки воды 1 через емкость первичной обработки, где отфильтровываются твердые примеси, после чего вода направляется в колонну предварительного нагрева воды 3. Колонна предварительного нагрева воды 3 использует тепло конденсатора фреона 13 для нагрева воды. Тепло четвертой части конденсатора 10 также отводится в воду в колонне предварительного нагрева воды 3. Затем вода поступает в испаритель 4 через поплавковый клапан 15. Вода испаряется под давлением вакуума. Тепло, отводимое от конденсаторов воды первой 7, второй 8 и третьей 9 секций, идет на испарение воды. Давление вакуума, создаваемое вакуумным насосом 6, предназначается для этой цели. Водяной пар охлаждается комбинированным теплообменником 11 теплового насоса для минимизации потребляемой мощности в вакуумном насосе, так как охлаждение водяного пара в зоне водяного пара испарительной колонны 5 увеличит его плотность, что приведет к снижению мощности, потребляемой вакуумным насосом 6. Вакуумный насос 6 отводит водяной пар к конденсаторам воды первой 7, второй 8, третьей 9 и четвертой 10 секций для завершения его конденсации и эффективного использования тепла, содержащегося в водяном паре, для повышения производительности системы и минимизации энергетических затрат на очистку воды. Солнечный коллектор 14 используется для нагрева хладагента, поступающего в компрессор теплового насоса, для увеличения коэффициента производительности теплового насоса. Тепловой насос, используемый в этой системе, состоит из компрессора фреона 2, конденсатора фреона 13, расширительного устройства фреона 12 и комбинированного теплообменника 11. Целью использования теплового насоса в этой системе является снижение энергозатрат на дистилляции воды, так как тепловой насос отдает в несколько раз больше тепла, чем энергии, затраченной на его работу. Теплообменники, которые используются для конденсации водяного пара, разделены на четыре части (конденсаторы воды первой 7, второй 8, третьей 9 и четвертой 10 секций) для уменьшения механического сопротивления после вакуумного насоса, чтобы избежать повышения давления после вакуумного насоса, потому что каждый конденсатор будет отбрасывать воду, сконденсировавшуюся внутри него, через клапан, предусмотренный для этой цели. Конденсатор воды первой секции 7 отводит конденсат через клапан водяного конденсатора первой ступени 16. Конденсатор воды второй секции 8 отводит конденсат через клапан водяного конденсатора второй ступени 17. Конденсатор воды третьей секции отбрасывает конденсат через клапан водяного конденсатора третьей ступени 18. Конденсатор воды четвертой секции 10 отводит конденсат через клапан водяного конденсатора четвертой ступени 20. Клапан отвода соленой воды 19 предназначен для сброса концентрированной соленой воды.

Компактная установка для дистилляции воды, содержащая систему предварительной обработки воды, компрессор фреона, колонну предварительного нагрева воды, испаритель воды, зону водяного пара в испарительной колонне, вакуумный насос, конденсатор воды первой секции, конденсатор второй секции, конденсатор воды третьей секции, конденсатор четвертой секции, комбинированный теплообменник, расширительное устройство фреона, конденсатор фреона, солнечный коллектор, поплавковый клапан, клапан водяного конденсатора первой ступени, клапан водяного конденсатора второй ступени, клапан водяного конденсатора третьей ступени, клапан отвода соленой воды, клапан водяного конденсатора четвертой ступени, отличающаяся тем, что тепло, отводимое от конденсаторов фреона и воды, используется для нагрева воды внутри системы, вызывая ее испарение под вакуумным давлением, создаваемым вакуумным насосом, а испаритель теплового насоса используется для охлаждения водяного пара с целью снижения энергопотребления в вакуумный насос, в то время как тепло, поступающее от солнечного коллектора, используется для увеличения коэффициента производительности теплового насоса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки сточных вод. Описан способ очистки шахтных сточных вод от сульфатов, при котором в поступающие сточные воды после предварительного усреднения вводится соляная кислота до рН 4-4,5 и хлорид бария, а затем смесь поступает в камеру реакции для образования малорастворимой соли сульфата бария, после чего направляются в отстойники и на дальнейшую очистку, а осевший осадок обезвоживается на фильтр-прессах с возвращением фильтрата, полученного при обезвоживании осадка, перед камерой реакции, процесс очистки от сульфатов осуществляется в две ступени: на I ступени поступающую сточную воду предварительно частично замораживают для концентрирования сульфатов, образующийся лед складируют на площадках и затем в теплое время года талую воду направляют в водоем, а оставшуюся часть незамерзшей воды усредняют, смешивают с известью до доведения рН 10,5-11 для образования CaSO4, а затем перемешивают с мелкодисперсным замутнителем и сточную воду направляют в отстойники I ступени очистки, после чего перед подачей стоков на II ступень очистки поток делят на две неравные части, причем одну его часть смешивают последовательно с щелочью до рН 10,5-11,0, гидроксидом бария и флокулянтом, а вторую часть с соляной кислотой до рН 4,0-4,5, хлоридом бария и флокулянтом, а затем оба потока объединяют и осветляют в отстойниках II ступени, а осадок из отстойников направляется на обезвоживание, после чего очищенную от сульфатов сточную жидкость направляют в карбонизатор для снижения рН до 8-8,5, куда подаются дымовые газы, и далее сточная вода подается в вихревой реактор или на фильтр, где от сточной жидкости отделяются кристаллы гипса, взвесь сульфатов и карбонатов бария, а очищенная сточная вода поступает в водоем или направляется на повторное использование.

Группа изобретений относится к способам и устройствам для очистки инфильтрационных и других сильнозагрязненных сточных вод, в том числе жидких отходов, образующихся, например, при размещении твердых коммунальных отходов на теле полигона, при компостировании органических материалов или твердых бытовых отходов, при обработке инфильтрационных вод полигона и при образовании иных сильнозагрязненных сточных вод.

Изобретение относится к технологии обезвреживания физико-химическими методами гальванических шламов машиностроительного производства и может быть использовано для утилизации гальванических отходов на предприятиях машиностроительной отрасли и на предприятиях, занимающихся переработкой отходов. Способ снижения эмиссии в водную среду химических элементов из гальванических шламов заключается в том, что в суспензию гальванического шлама (ГШ) добавляют раствор сульфата двухвалентного железа FeSO4, после чего полученную смесь нагревают до температуры 70-80 °С и далее в нагретую смесь добавляют отработанный щелочной раствор (ЩР) ванн химического обезжиривания с рН 10-11, добавление ЩР осуществляют под воздействием ультразвуковых колебаний мощностью 150 Вт/см2 и частотой 35 кГц в течение 10 мин при массовом отношение компонентов: суспензия ГШ - раствор FeSO4 – ЩР, равном 3:1:0,6, а полученный осадок отделяют от раствора при помощи фильтрования и высушивают при температуре 105 °C в течение 2 ч.

Изобретение может быть использовано при очистке растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома и морскую воду, а именно для очистки отработавшего раствора ингибитора коррозии, содержащего 100-2000 мг/л хромата калия K2CrO4. Способ переработки ингибитора коррозии, содержащего соединения шестивалентного хрома, включает подкисление исходного раствора до рН 2-3, обработку подкисленного раствора восстановителем с восстановлением Cr(VI) до Cr(III) и получением осадка гидроксида Cr(III), выделение полученного осадка.

Изобретение относится к области очистки морской воды и грунтовых вод путем дистилляции для обеспечения питьевой водой сельского, коммунального хозяйства и на морских судах, в которых наблюдается дефицит пресной питьевой воды. Устройство для опреснения воды содержит емкости для исходной воды, для охлаждения водяного пара и для очищенной воды, первый тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора хладагента R-134a, дросселирующего устройства, испарителя и хладагента R-134a, и второй тепловой насос, включающий емкости для исходной воды, для водяного пара и дистиллированной воды, вакуумный насос и теплообменник с воздушным охлаждением.

Изобретение относится к технологии утилизации гальванических растворов, содержащих ионы шестивалентного хрома, и может быть использовано в машиностроительной, радиоэлектронной, электротехнической промышленности, приборостроении, гальванотехнике. Способ утилизации жидких хромовых отходов включает погружение древесных опилок в емкость с жидкими хромовыми отходами, выдерживание древесных опилок в емкости с жидкими хромовыми отходами не менее 36 ч, просушивание древесных опилок, впитавших жидкие хромовые отходы, и последующее сжигание древесных опилок до полного их сгорания с получением порошка, содержащего Cr2O3.

Группа изобретений относится к водоочистке. Система очистки воды включает бак для воды высокой температуры 102, беспламенный источник нагрева 112, цилиндрический сосуд 118 (гнездо гидроциклона), первый насос 148, счетчик образования водяного пара 150, а также конденсатор водяного пара и теплообменник 152.

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды и может быть использовано для глубокой очистки концентрированных стоков предприятий пищевой промышленности, жидких отходов сельскохозяйственных предприятий, отходов химических, лесохимических, целлюлозно-бумажных производств, иловых осадков сточных вод, а также при утилизации органической составляющей твердых бытовых отходов при получения из них прокачиваемой насосами водяной пульпы.

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 может быть использовано в теплоэнергетике и экологии. Установка для опреснения морской воды и выработки электроэнергии содержит газотурбинную установку 1 с компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной и электрогенератором 2, паропровод перегретого пара 3, паровую турбину 4 с регулируемыми отборами пара высокого и низкого давления, электрогенератор 5, паровой котел-утилизатор 6, деаэратор 7, конденсатор паровой турбины 8, трубопровод морской воды 9, трубопровод (систему) рециркуляции с насосом 10, трубопровод подпиточной химочищенной воды 15, двухступенчатый пароструйный эжектор, включающий пароструйный эжектор высокого давления 16 и пароструйный эжектор низкого давления 17, трубопроводы перепуска паровоздушной смеси 20, внешний теплообменник 21, трубопровод подогретой морской воды 22, двухходовые кожухотрубные конденсаторы вторичного пара 24 адиабатного многоступенчатого испарителя, сборные камеры дистиллята 25 адиабатного многоступенчатого испарителя, трубопровод дистиллята 27, трубы дроссельно-распылительного устройства 28 адиабатного многоступенчатого испарителя, приемники рассола 29 адиабатного многоступенчатого испарителя, химводоочистку 30, трубопровод сброса рассола 31.

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано для обезвреживания отработанных растворов, которые являются отходами производства электрохимических и химических покрытий медью, никелем, кадмием, цинком и другими металлами и содержат в качестве основных компонентов ионы металлов и этилендиаминтетраацетат.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2022-06-06 2022-11-23T13:20:47
Наверх