СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И ОХЛАЖДЕННОГО ВОЗДУХА ИЗ ЛЬДА Российский патент 2001 года по МПК E03B3/30 

Изобретение относится к способам получения пресной воды из льда и попутного охлажденного воздуха.

Известен способ получения пресной воды из льда (заявка FR 2384071), предусматривающий отделение льда из общего массива и нагрев его до перехода в жидкую фазу.

Недостатками способа являются его низкая производительность и большие расходы трудовых и энергетических затрат.

Наиболее близким к заявленному устройству является способ получения питьевой воды и охлажденного воздуха из льда, включающий растапливание льда путем обдува горячим воздухом ("Достижения и современные проблемы развития науки в Дагестане: тезисы докладов Международной научной конференции, посвященной 275-летию РАН и 50-летию ДНЦ РАН", 21-25 мая 1999 г. (Естественные науки), Махачкала, РАН ДНЦ, 14.05.1999, с. 86).

Целью настоящего изобретения является создание способа получения пресной воды из больших массивов льда с минимальными трудовыми и энергетическими затратами.

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения питьевой воды и охлажденного воздуха из массива льда, включающему растапливание льда путем обдува горячим воздухом, первоначально размещают брус льда в стационарном ледоприемнике, где осуществляют его разделку на куски льда, которые затем транспортируют и размещают в устройстве с системой решеток, размещенных в следующем порядке: верхняя решетка, на которую поступают куски льда, - с самыми большими ячейками, и следующие - с уменьшением ячеек, где потоки горячего воздуха, подаваемого под давлением, проходят сквозь куски льда, расположенные на решетках, растапливая лед, а полученные при этом воду и охлажденный воздух выводят из устройства. Решетки выполнены из полых труб с отверстиями, через которые в камеру подается горячий воздух. Для дальнейшего охлаждения воздуха используют, по крайней мере, два устройства, где полученный охлажденный воздух первого устройства вводят во второе устройство для растапливания кусков льда.

Данный способ предлагается в развитие технологий добычи, транспортировки и доставки льда. После разгрузки многотысячетонных брусьев льда, привезенных судами-ледовозами (патент RU 2145562 и RU 2145290), в порту назначения, через специализированный причал, они поступают на обработку в специальные сооружения, называемые стационарными ледоприемниками.

Способ является заключительным этапом технологии доставки многотысячетонных брусов льда из высоких широт земного шара. Данная технология не имеет аналогов, так как человечество никогда не использовало созданный природой в высоких широтах лед крупногабаритных размеров для промышленного получения воды и охлажденного воздуха. Нами введено понятие "стационарный ледоприемник" (Вестник ДНЦ РАН, N 6, 2000): "Вытащенный из воды брус льда попадает в специальный желоб, по которому направляется в расположенный поблизости от берега "стадион-ледоприемник" с прозрачной крышей... Здесь возможны различные конструкции стационарных ледоприемников в зависимости от планируемой пропускной способности и варианты получения охлажденного воздуха и воды".

Поскольку речь идет о многотысячетонных брусах льда с габаритными размерами в десятки и сотни метров, то и помещение для их размещения перед обработкой по размерам и формам соответствует сооружению-стадиону. То есть это сооружение с высокими стенами, с прозрачной крышей, с входами и выходами. Новое и взятое в кавычки словосочетание "стадион-ледоприемник" или "стационарный ледоприемник", введено нами как новое понятие, означающее новое функциональное назначение сооружения, которое только по внешним формам и размерам ассоциируются с уже известной конструкцией стадиона с прозрачной крышей. Крыша в "стадионе-ледоприемнике" выполняет две главные функции. Во-первых, она изолирует брусы льда от наружного горячего воздуха, тем самым предотвращая образование линии соприкосновения наружного горячего воздуха и уже охлажденного воздуха, образовавшегося вокруг брусов льда. Как известно, такое соприкосновение рождает смерчи, атмосферные фронты и изменение погоды. Это вполне реально, так как возможны ситуации, когда в одном месте могут накапливаться для дальнейшей переработки сотни тысяч и миллионы тонн льда. Исходя из вышесказанного, понятно требование экологов об обязательной изоляции брусов льда от наружного воздуха. Этим требованиям соответствует предлагаемая нами конструкция "стадиона-ледоприемника" - стационарного ледоприемника. Крыша ледоприемника предохраняет брусы льда от атмосферных осадков, пыли и т.д. Во-вторых, крыша позволяет использовать по назначению образовавшийся во всем объеме стационарного ледоприемника охлажденный воздух. А выполнение крыши прозрачной позволяет использовать дополнительно тепло солнечных лучей для растапливания льда.

Одним из главных требований данной технологии получения изо льда воды и охлажденного воздуха является ее приемлемая стоимость. На заключительном этапе это достигается тем, что для растапливания льда используют атмосферный воздух тропиков. То есть стационарные ледоприемники располагают в субтропических, экваториальных и околоэкваториальных районах земного шара, где температура воздуха достигает 30-60^oC и его использование для растапливания льда становится эффективным. Подавая этот атмосферный горячий воздух в устройство для растапливания льда, добиваемся требуемого результата с наименьшими затратами. Однако это не исключает возможности предварительного прогрева воздуха перед подачей его в устройство для обдува льда.

Доставленный брус льда подвергается разделке на мелкие куски. Далее они транспортируются в специальные устройства бункерного типа, куда извне поступают потоки горячего воздуха. Проходя сквозь массу льда, они растапливают его. При этом образуется талая вода, а сам воздух охлаждается.

Разделка многотысячетонных брусов льда на мелкие куски осуществляется различными механизмами, используемыми в горнодобывающей промышленности, например, горными комбайнами. При необходимости уменьшить размеры получаемых кусков льда, они подвергаются дроблению уже также известными техническими устройствами, например дробилками.

Для реализации данного способа предлагается следующий вариант устройства. Устройство представляет собой сооружение бункерного типа, в котором происходит растапливание поступающих по трубопроводам кусков льда путем обдува их потоками горячего воздуха, которые поступают под определенным давлением. Устройство содержит систему решеток, размещенных в следующем порядке: самая верхняя решетка, на которую поступают куски льда, - с самыми большими ячейками. Ниже расположена решетка с ячейками меньшего размера и т. д. Куски льда попадают на самую верхнюю решетку, происходит их обдув снизу горячим воздухом. Куски льда тают, при этом их размеры уменьшаются до тех пор, пока они сквозь ячейки решетки не упадут на следующую решетку с ячейками поменьше. Под действием горячего воздуха они уменьшаются снова и падают на следующую решетку с еще более мелкими ячейками и т.д. Система решеток рассчитана так, чтобы куски льда, проходя от верхней решетки до нижней, полностью растаяли и превратились в воду. Решетки могут быть сделаны из полых труб с отверстиями, через которые вдувается горячий воздух. Это позволит оптимизировать процесс таяния льда и добиться более равномерного и глубокого охлаждения воздуха. Далее образовавшаяся вода выводится по назначению. Потоки горячего воздуха, проходя сквозь массу льда, расположенного на решетках, охлаждаются, и полученный охлажденный воздух выводится по назначению.

Способ заключается в том, что первоначально размещают брус льда в стационарном ледоприемнике, где осуществляют его разделку на куски льда, которые затем транспортируют и размещают в устройстве с системой решеток, размещенных в следующем порядке: верхняя решетка, на которую поступают куски льда, - с самыми большими ячейками, и следующие - с уменьшением ячеек, где потоки горячего воздуха, подаваемого под давлением, проходят сквозь куски льда, расположенные на решетках, растапливая лед, а полученные при этом воду и охлажденный воздух выводят из устройства. Решетки выполнены из полых труб с отверстиями, через которые в камеру подается горячий воздух. Для дальнейшего охлаждения воздуха используют, по крайней мере, два устройства, где полученный охлажденный воздух первого устройства вводят во второе устройство для растапливания кусков льда. Техническим результатом является создание способа получения пресной воды и охлажденного воздуха из больших массивов льда с минимальными трудовыми и энергетическими затратами. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ получения питьевой воды и охлажденного воздуха из массива льда, включающий растапливание льда путем обдува горячим воздухом, отличающийся тем, что первоначально размещают брус льда в стационарном ледоприемнике, где осуществляют его разделку на куски льда, которые затем транспортируют и размещают в устройстве с системой решеток, размещенных в следующем порядке: верхняя решетка, на которую поступают куски льда, - с самыми большими ячейками, и следующие - с уменьшением ячеек, где потоки горячего воздуха, подаваемого под давлением, проходят сквозь куски льда, расположенные на решетках, растапливая лед, а полученные при этом воду и охлажденный воздух выводят из устройства. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что решетки выполнены из полых труб с отверстиями, через которые в камеру подается горячий воздух. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для дальнейшего охлаждения воздуха используют, по крайней мере, два устройства, где полученный охлажденный воздух первого устройства вводят во второе устройство для растапливания кусков льда.