ВАКУУМНЫЙ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/04 C02F103/08 B01D3/10 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для обеспечения населения питьевой водой за счет опреснения морской.

Уровень техники
Ведущие гидротехники на протяжении нескольких последних десятилетий серьезно занимались проблемой обеспечения населения питьевой водой и немало способов предложили для разрешения этой неминуемой проблемы, среди которых есть метод опреснения морской воды при критическом давлении, что существенно экономит энергозатраты на паропревращение воды. Но этот метод из-за технической недоработки процесса опреснения на практике не нашел широкого применения (см. Р. Фюрон. Проблемы воды на Земном шаре, изд. "Гидрометерологическое", Ленинград, 1966).

В авторском свидетельстве SU 402515, опубликованном в 1974 г., автором разработан метод опреснения морской воды в вакуум-аппарате, который позволяет эффективно проводить процесс опреснения.

Известный вакуумный водоопреснительный аппарат содержит вакуум-сосуд, нагревательный элемент, парообразовательную камеру, пароконденсатную камеру, охладительные пароконденсирующие трубочки, камеру кубового остатка, распылительный блок с распылителями, насосы, емкости, трубопроводы с арматурой и обратным клапаном.

Однако в известном аппарате недостаточно разработаны важнейшие конструктивные узлы, от которых зависит работоспособность аппарата и его производительность.

Задачей изобретения является усовершенствование известного вакуум-аппарата и увеличение его производительности.

Указанная задача решается за счет того, что аппарат содержит размещенные в парообразовательной камере стояк и вытяжной вентилятор, который работает от давления воды, подаваемой от стояка на лопасти вентилятора, пароконденсатная камера выполнена в виде рубашки, в которой размещены пучки охладительных пароконденсирующих трубочек, соединенных через промежуточные холодораспределительные гребенки с холодораспределительной системой холодильной машины, парообразовательная камера имеет перегородку, образующую парозащитное пространство, при этом распылительный блок и нагревательный элемент выполнены спиралевидной формы. Кроме того, в аппарате используют шестеренчатые насосы с предохранительными коробками и разгерметизирующее устройство.

Графическая часть содержит один чертеж.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Вакуумный водоопреснительный аппарат (см. чертеж) содержит вакуум-сосуд 1, внутри которого смонтированы поплавковый нагревательный элемент 2 спиральной формы, распылительный блок 3 тоже спиральной формы, распылители 4, вытяжной вентилятор 5, пароконденсатную рубашку 6, выполненную в виде пучков охладительных трубочек 7, исходящих от промежуточных холодораспределительных гребенок 8, ванну для сбора конденсата 9, стояк 10, сосуд для парообразовательной камеры 24, его же используют и для сбора кубового остатка (накипи) 19, перегородку, образующая парозащитное пространство 11.

В комплект аппарата кроме вышеперечисленных еще входит холодильная машина 12 с холодораспределительной системой 13, шестеренные насосы 14 и 15, предохранительные коробки 16, нагревательный прибор 17, разгерметизирующее устройство 18, емкость для сбора опресненной воды 20, обратный клапан 21, емкость для исходной воды 22, трубопроводы с арматурами 23.

Использование вакуумного водоопреснительного аппарата дна на деле
Процесс опреснения морской воды в аппарате происходит непрерывно, зависит от производительности насосов, интенсивности парообразования и его быстрого конденсирования. Увеличение производительности аппарата достигается применением шестеренных насосов, интенсивное парообразование происходит при подаче исходной воды в вакуум-сосуд в распыленном виде, а для быстрого конденсирования пара применяют искусственный холод с вытяжным вентилятором, который работает от давления воды, направленной от стояка на лопасти вентилятора. Кроме того, герметичность всей системы должна быть безупречной. Для увеличения срока службы аппарата основные рабочие детали покрывают антикоррозийным составом или их делают из коррозийно-стойкого материала. Воду (см. чертеж) для заполнения вакуум-сосуда 1 берут из емкости 22, которая поступает по трубопроводу 23. Если исходная вода самотеком не поступает, тогда пользуются шестеренным насосом 14. При работе аппарата через насосы не должно происходить разгерметизации системы, для этого насосы предохраняют коробкой 16. Шестеренный насос исходную воду под определенным напором подает по стояку 10 в спиралеформенный блок 3, куда ввертываются распылители 4, причем их количество зависит от производительности аппарата. Убедившись, что все распылители и вытяжной вентилятор работают нормально, люк разгерметизирующего устройства 18 плотно закрывают. Затем всю воду из вакуум-сосуда шестеренным насосом 15 выкачивают. При этом давление в вакуум-сосуде должно соответствовать проектному.

После окончания подготовительных мероприятий включают в работу весь аппарат. Тогда исходная вода, подаваемая насосом, попадая на поверхность нагревательного элемента в сильно распыленном виде тут же превращается в насыщенный пар, который вытяжным вентилятором 5 перегоняют в пароконденсатную рубашку 6, выполненную из пучков охладительных трубочек 7, исходящих от промежуточных холодораспределительных гребенок 8, куда искусственный холод поступает из холодильной машины 12 по холодораспределительной системе 13, где пар, проходя сквозь пучки охладительных трубочек, конденсируется и стекает в ванну 9. Для предотвращения преждевременного пароконденсирования еще в парообразовательной камере 24 оставляют небольшое парозащитное пространство 11 при помощи перегородки.

Конденсат из ванны выкачивают в емкость 20. При вынужденной остановке аппарата для предотвращения разгерметизации вакуума в вакуум-сосуде предусмотрен в системе обратный клапан 21.

Исходная вода, поступающая из емкости, частично нагревается при омывании цилиндра холодильной машины. Если этого тепла для интенсивного парообразования недостаточно, то воду нагревают непосредственно в парообразовательной камере с использованием тепла, полученным от дополнительного нагревательного прибора 17. Кубовый остаток (накипь) 19 из аппарата время от времени сливают через люк разгерметизирующего устройства.

На чертеже дублирующие силовые механизмы не показаны, но они имеются, так как после запуска аппарат не останавливают до тех пор, пока кубовый остаток не достигнет допустимого уровня и плотности, что ни один силовой механизм такую нагрузку без остановки не выдержит.

Габаритные размеры одного аппарата не должны превышать половины площади платформы железнодорожного вагона. Аппарат, имеющий такой объем, может опреснять воду любой плотности до 10 куб. метров в час.

Аппарат относится к гидротехнике, предназначается для опреснения морской воды при давлении, близком к критическому. Содержит вакуум-сосуд, нагревательный элемент спиральной формы, вытяжной вентилятор, пароконденсатную рубашку, охладительные пучки трубочек, ванну для сбора конденсата, стояк, сосуд для парообразовательной камеры и кубового остатка, перегородку, образующую парозащитное пространство, холодильную машину, холодораспределительную систему, шестеренные насосы, предохранительные коробки, нагревательный прибор, разгерметизирующее устройство, емкости, трубопроводы с арматурами и обратным клапаном. Опресняемая вода подается в распыленном виде, для чего предусмотрен распылительный блок спиралевидной формы с вставленными распылителями. Кроме этого, пароконденсирование в одном и том же вакуум-сосуде происходит за счет ввода в пароконденсатную рубашку промежуточных холодораспределительных гребенок, откуда исходят пучки пароконденсирующих трубочек. Аппарат обеспечивает эффективное получение пресной воды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Вакуумный водоопреснительный аппарат, содержащий вакуум-сосуд, нагревательный элемент, парообразовательную камеру, пароконденсатную камеру, охладительные пароконденсирующие трубочки, камеру кубового остатка, распылительный блок с распылителями, насосы, емкости, трубопроводы с арматурой и обратным клапаном, отличающийся тем, что содержит размещенные в парообразовательной камере стояк и вытяжной вентилятор, который работает от давления воды, подаваемой от стояка на лопасти вентилятора, пароконденсатная камера выполнена в виде рубашки, в которой размещены пучки охладительных пароконденсирующих трубочек, соединенных через промежуточные холодораспределительные гребенки с холодораспределительной системой холодильной машины, парообразовательная камера имеет перегородку, образующую парозащитное пространство, при этом распылительный блок и нагревательный элемент выполнены спиралевидной формы. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что используют шестеренчатые насосы с предохранительными коробками и разгерметизирующее устройство.