ТЕПЛОНАСОСНЫЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ СОЛЕНЫЙ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК C02F1/00 

Изобретение относится к установкам для опреснения соленой воды, а именно к созданию теплонасосного опреснителя соленой воды, и может быть использовано для локального водоснабжения пресной водой населенных пунктов, жилищных, общественных и промышленных зданий.

Известен опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль (см. Авторское свидетельство №903298, МПК С02F 1/04, 1982 г.).

Однако известный опреснитель соленой воды имеет при своем использовании следующие недостатки:

- низкая эффективность опреснителя из-за необходимости смены рабочих фаз вакуумирования и пополнения соленой водой камеры ее нагрева, отвод соленой воды с повышенным содержанием солей и вывод пресной воды,

- повышенный расход электроэнергии,

- недостаточная экологическая безопасность процесса опреснения соленой воды,

- необходимость создания вакуума в камерах опреснителя,

- недостаточная надежность опреснителя из-за возможного попадания воздуха в замкнутую систему рабочего вещества,

- нарушение температурного режима теплообменников нагрева соленой воды и конденсации паров пресной воды при смене рабочих фаз,

- низкая производительность процесса получения пресной воды при ограниченной возможности по расширению диапазона производительности опреснительных установок,

- необходимость использования для реализации способа опреснительных установок с большими габаритами.

Задачей изобретения является разработка теплонасосного опреснителя соленой воды.

Техническим результатом является сокращение удельного потребления энергии на опреснение соленой воды, повышение экологической безопасности процесса опреснения соленой воды, достижение возможности опреснения соленой воды с любой исходной температурой в любое время года и в любых климатических условиях, получение возможности расширения диапазона производительности опреснительных установок от бытовых до крупных промышленных потребителей, возможность опреснения соленой воды при более низкой температуре ее нагрева для испарения, уменьшение габаритов используемых при реализации способа опреснительных установок, а также повышение надежности опреснительных установок за счет обеспечения возможности полной автоматизации процесса.

Технический результат при осуществлении 1-го варианта изобретения достигается тем, что предложен теплонасосный опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, при этом выход компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды, затем выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации пресной воды, и затем выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества, контур подвода поступающей на опреснение соленой воды включает камеру нагрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», при этом к нижней части камеры нагрева поступающей на опреснение соленой воды подсоединена оснащенная насосом система подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера, причем скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом размещенный под теплообменником сборник пресной воды соединен с системой отвода пресной воды к потребителю, а камера конденсации паров пресной воды оснащена системой удаления отработанного воздуха из ее объема. При этом в качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе. При этом камера подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер и камера конденсации пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.

Среди существенных признаков, характеризующих теплонасосный опреснитель соленой воды, отличительными являются:

- соединение выхода компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды,

- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации паров пресной воды,

- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества,

- контур подвода поступающей на опреснение соленой воды включает камеру нагрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «соленая вода - рабочее вещество»,

- подсоединение к нижней части камеры нагрева поступающей на опреснение соленой воды оснащенной насосом системы подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры системы отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера,

- оснащение дополнительно установленного скруббера системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды,

- оснащение скруббера системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей,

- оснащение скруббера контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды,

- соединение размещенной под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры конденсации паров пресной воды сборника пресной воды с системой отвода пресной воды к потребителю,

- оснащение камеры конденсации паров пресной воды системой удаления отработанного воздуха из объема камеры,

- выполнение камеры подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббера и камеры конденсации пресной воды в плане цилиндрическими,

- использование в качестве рабочего вещества низкокипящих рабочих веществ, например диоксида углерода, галогенозамещенных углеводородов, углеводородов или смесей на их основе.

Сущность предложенного технического решения поясняется фиг.1, где показан 1-й вариант опреснителя соленой воды.

Предложенный теплонасосный опреснитель соленой воды содержит замкнутый контур рабочего вещества с теплообменником 1 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды, в котором конденсируется (охлаждается) рабочее вещество и на наружной поверхности которого нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяемого конденсирующимся (охлаждающимся) рабочим веществом тепла, а также с теплообменником 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, в котором кипит рабочее вещество и на наружной поверхности которого конденсируются пары пресной воды за счет отвода тепла от водяных паров к испаряющемуся рабочему веществу. При этом вход 3 и выход 4 линии замкнутого контура рабочего вещества соединены с компрессором 5 перемещения и сжатия рабочего вещества. Выход 4 компрессора 5 перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом 6 в теплообменник 1 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды. Выход 7 рабочего вещества из теплообменника 1 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом 8 рабочего вещества в теплообменник 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры 9 конденсации паров пресной воды. Выход 10 рабочего вещества из теплообменника 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом 3 в компрессор 5 перемещения и сжатия рабочего вещества. В линии рабочего вещества перед входом 8 в теплообменник 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды установлен дроссельный вентиль 11. В качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещеные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.

Контур подвода соленой воды и отвода соленой воды с повышенной концентрацией солей включает камеру 12 подогрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником 1 «соленая вода - рабочее вещество». К нижней части камеры 12 подсоединена оснащенная насосом 13 система 14 подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры 12 подсоединена система 15 отвода подогретой соленой воды в верхнюю часть скруббера 16. Скруббер 16 оснащен системой 15 подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера 16 форсункам 17 распыления в объем скруббера 16 нагретой соленой воды. Скруббер 16 также оснащен системой 18 подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и также оснащен системой 19 отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром 20 отвода вверх из скруббера 16 насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру 9 конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды. Под теплообменником 2 камеры 9 конденсации паров пресной воды размещен сборник 21 пресной воды, соединенный с системой 22 отвода пресной воды к потребителю, оснащенной насосом (на фиг.1 не показан), а также размещена система 23 удаления отработанного воздуха из объема камеры 9 конденсации пресной воды. При этом камера 12 нагрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер 16 и камера 9 конденсации пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.

Эксплуатация предложенного теплонасосного опреснителя соленой воды осуществляется следующим образом. Исходная соленая вода насосом 13 подается по системе 14 подвода соленой воды в камеру 12 подогрева поступающей на опреснение соленой воды. В камере 12 соленая вода нагревается теплообменником 1 «соленая вода - рабочее вещество», в котором конденсируется рабочее вещество и на наружной поверхности которого нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяемого конденсирующимся рабочим веществом тепла. Рабочее вещество из теплообменника 1 «соленая вода - рабочее вещество» через выход 7 поступает через дроссельный вентиль 11 на вход 8 теплообменника 2 «рабочее вещество - пары пресной воды». Нагретая соленая вода из камеры 12 по системе 15 поступает к установленным в верхней части скруббера 16 форсункам 17 распыления в объем скруббера 16 нагретой соленой воды. По системе 18 снизу скруббера подается с помощью нагнетателя воздух противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды. Насыщенный парами пресной воды воздух по системе 20 отводится из скруббера 16 в камеру 9 конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, в котором кипит рабочее вещество и на наружной поверхности которого конденсируются пары пресной воды за счет отвода тепла от водяных паров к испаряющемуся рабочему веществу. Под теплообменником 2 камеры 9 конденсации паров пресной воды размещен сборник 21 пресной воды, соединенный с системой 22 отвода пресной воды к потребителю, а также размещена система 23 удаления отработанного воздуха из объема камеры 9 конденсации паров пресной воды. Рабочее вещество через выход 10 теплообменника 2 «рабочее вещество - пары пресной воды» поступает на вход 3 компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества. Накапливающаяся в нижней части скруббера 16 соленая вода с повышенной концентацией солей удаляется (например, в канализацию) системой 19 отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей.

В качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.

Технический результат при осуществлении изобретения по 2-му варианту достигается тем, что предложен теплонасосный опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, при этом выход компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды, затем выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации паров пресной воды, и затем выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества, камера конденсации паров пресной воды дополнительно оснащена размещенным под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» теплообменником «соленая вода - нагретая пресная вода» предварительного подогрева поступающей на опреснение соленой воды с оснащенным насосом контуром подвода соленой воды для опреснения, при этом выход подогретой соленой воды из камеры конденсации паров пресной воды соединен с входом в камеру нагрева соленой воды с размещенным в ее объеме теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», к верхней части камеры нагрева соленой воды подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера, причем скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом размещенный под теплообменником сборник пресной воды соединен с системой отвода пресной воды к потребителю, а также оснащен системой удаления отработанного воздуха из объема камеры конденсации пресной воды. При этом в качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе. При этом камера подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер и камера конденсации паров пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.

Среди существенных признаков, характеризующих теплонасосный опреснитель соленой воды, отличительными являются:

- соединение выхода компрессора перекачки рабочего вещества с линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды,

- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации паров пресной воды,

- соединение выхода рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества,

- оснащение камеры конденсации паров пресной воды размещенным под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» теплообменником «соленая вода - нагретая пресная вода» предварительного подогрева поступающей на опреснение соленой воды с оснащенным насосом контуром подвода соленой воды для опреснения,

- соединение выхода подогретой соленой воды из камеры конденсации паров пресной воды с входом в камеру нагрева соленой воды с размещенным в ее объеме теплообменником «соленая вода - рабочее вещество»,

- подсоединение к верхней части камеры нагрева соленой воды системы отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера,

- оснащение скруббера системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, а также оснащение системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей,

- оснащение скруббера контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды,

- соединение размещенного под теплообменником сборника пресной воды с системой отвода пресной воды к потребителю,

- оснащение камеры конденсации паров пресной воды системой удаления из нее отработанного воздуха,

- выполнение в плане цилиндрическими камеры подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббера и камеры конденсации паров пресной воды,

- использование в качестве рабочего вещества низкокипящих рабочих веществ, например диоксида углерода, галогенозамещенных углеводородов, углеводородов или смесей на их основе.

Экспериментальные исследования предложенного теплонасосного опреснителя соленой воды в реальных условиях показали его высокую эффективность. С использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто сокращение удельного потребления энергии на опреснение соленой воды, повышение экологической безопасности процесса опреснения соленой воды, достижение возможности опреснения соленой воды с любой исходной температурой в любое время года и в любых климатических условиях, получение возможности расширения диапазона производительности опреснительных установок от бытовых до крупных промышленных потребителей, возможность опреснения соленой воды при более низкой температуре ее нагрева для испарения, уменьшение габаритов используемых при реализации способа опреснительных установок, а также повышение надежности опреснительных установок за счет обеспечения возможности полной автоматизации процесса.

Сущность предложенного 2-го варианта технического решения поясняется фиг.2, где показан опреснитель соленой воды.

Предложенный теплонасосный опреснитель соленой воды содержит замкнутый контур рабочего вещества с теплообменником 24 «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды, в котором конденсируется (охлаждается) рабочее вещество и на наружной поверхности которого нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяемого рабочим веществом тепла, а также с теплообменником 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, в котором кипит рабочее вещество и на наружной поверхности которого конденсируются пары пресной воды за счет отвода тепла от водяных паров пресной воды к испаряющемуся рабочему веществу. Теплообменник 24 «соленая вода - рабочее вещество» размещен в камере 26 нагрева соленой воды, а теплообменник 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» размещен в камере 27 конденсации паров пресной воды. Замкнутый контур рабочего вещества оснащен компрессором 28 перемещения и сжатия рабочего вещества, выход 29 которого соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом 30 теплообменника 24 «соленая вода - рабочее вещество» камеры 26 нагрева соленой воды. Вход 31 компрессора 28 перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией низкого давления рабочего вещества с выходом 32 камеры 27 конденсации паров пресной воды. Выход 33 теплообменника 24 «соленая вода - рабочее вещество» камеры 26 нагрева соленой воды соединен через дроссельный вентиль 34 с входом 35 теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры 27 конденсации паров пресной воды. Контур соленой воды оснащен установленным в нижней части камеры 27 теплообменником 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» подогрева соленой воды, вход которого соединен с насосом 37 подвода соленой воды на опреснение. Выход 38 теплообменника 36 камеры 27 соединен с входом 39 теплообменника 24 камеры 26. К выходу 40 верхней части камеры 26 подсоединена система 41 отвода нагретой соленой воды и подвода ее в верхнюю часть скруббера 42 для распыления. Скруббер 42 оснащен системой 41 подачи поступающей сверху нагретой соленой воды к установленным в верхней части форсункам 43 распыления в объем скруббера нагретой соленой воды. Скруббер 42 оснащен системой 44 подачи воздуха от нагнетателя (на фиг.2 не показан) снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды, а также оснащен системой 45 отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру 27 конденсации паров пресной воды. Скруббер 42 оснащен системой 46 удаления вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей. Камера 27 оснащена сборником 47 пресной воды, соединенным с системой 48 отвода пресной воды к потребителю. Камера 27 оснащена также системой 49 удаления отработанного воздуха из ее объема. При этом камера 26 нагрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер 42 и камера 27 конденсации пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.

Теплонасосный опреснитель соленой воды работает следующим образом. Исходная соленая вода насосом 37 подается в теплообменник 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» подогрева соленой воды. В теплообменнике 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» исходная соленая вода подогревается за счет тепла пресной воды. Подогретая соленая вода из теплообменника 36 «соленая вода - нагретая пресная вода» через выход 38 камеры 27 подается в теплообменник 24 «соленая вода - рабочее вещество», размещенный в камере 26 нагрева соленой воды. В теплообменнике 24 конденсируется (охлаждается) рабочее вещество и на его наружной поверхности нагревается поступающая для испарения соленая вода за счет подвода к ней выделяющегося рабочим веществом тепла. Далее нагретая соленая вода через выход 40 камеры 26 по системе 41 поступает сверху к установленным в верхней части скруббера 42 форсункам 43 распыления в объем скруббера 42 нагретой соленой воды. В скруббере 42 навстречу распыляемой сверху массе нагретой соленой воды через систему 44 подается снизу противотоком воздух от нагнетателя. Через расположенную вверху скруббера 42 систему 45 насыщенный парами пресной воды воздух поступает в камеру 27 конденсации паров пресной воды, где конденсируется на поверхности теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» за счет отвода тепла от водяных паров пресной воды к испаряющемуся рабочему веществу. В скруббере 42 соленая вода с повышенной концентрацией солей системой 46 удаляется, например, в канализацию. Из сборника 47 пресной воды камеры 27 пресная вода по системе 48 подается потребителю. Из камеры 27 с использованием системы 49 удаляется отработанный воздух.

В замкнутом контуре рабочего вещества компрессором 28 рабочее вещество через выход 29 по линии высокого давления рабочего вещества подается на вход 30 теплообменника 24 «соленая вода - рабочее вещество» камеры 26 нагрева соленой воды. Затем через выход 33 теплообменника 24 газообразное рабочее вещество через дроссельный вентиль 34 подается на вход 35 теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры 27 конденсации паров пресной воды. Затем через выход 32 теплообменника 25 «рабочее вещество - пары пресной воды» рабочее вещество по линии низкого давления поступает на вход 31 компрессора 28 перемещения и сжатия рабочего вещества.

В качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.

Изобретение относится к установкам для опреснения соленой воды, а именно к созданию теплонасосного опреснителя соленой воды, и может быть использовано для локального водоснабжения пресной водой населенных пунктов, жилищных, общественных и промышленных зданий. Опреснитель содержит камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором и содержащий в камере испарения теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды. Выход компрессора соединен с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды. Выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры конденсации пресной воды. Выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор. Контур подвода поступающей на опреснение соленой воды включает камеру нагрева, при этом к нижней части камеры нагрева подсоединена оснащенная насосом система подвода соленой воды, а к верхней части камеры подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера. Скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды. Скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды. Согласно второму варианту, камера конденсации паров пресной воды дополнительно оснащена размещенным под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» теплообменником «соленая вода - нагретая пресная вода» предварительного подогрева поступающей на опреснение соленой воды с оснащенным насосом контуром подвода соленой воды. При этом выход подогретой соленой воды из камеры конденсации паров соединен с входом в камеру нагрева соленой воды с размещенным в ее объеме теплообменником «соленая вода - рабочее вещество». К верхней части камеры нагрева соленой воды подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера. Техническим результатом при использовании изобретения является сокращение удельного потребления энергии на опреснение соленой воды, повышение экологической безопасности процесса опреснения соленой воды, получение возможности расширения диапазона производительности опреснительных установок, а также повышение их надежности за счет обеспечения возможности полной автоматизации процесса. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплонасосный опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии контура рабочего вещества между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, отличающийся тем, что выход компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды, затем выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации пресной воды, и затем выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества, контур подвода поступающей на опреснение соленой воды включает камеру нагрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным в объеме нагреваемой для испарения соленой воды и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», при этом к нижней части камеры нагрева поступающей на опреснение соленой воды подсоединена оснащенная насосом система подвода соленой воды для опреснения, а к верхней части камеры подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера, причем скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации паров пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом размещенный под теплообменником сборник пресной воды соединен с системой отвода пресной воды к потребителю, а камера конденсации паров пресной воды оснащена системой удаления отработанного воздуха из ее объема.

2. Опреснитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.

3. Опреснитель по п.1, отличающийся тем, что его камера подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер и камера конденсации паров пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.

4. Теплонасосный опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, а также установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии контура рабочего вещества между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, отличающийся тем, что выход компрессора перемещения и сжатия рабочего вещества соединен линией высокого давления рабочего вещества с входом в теплообменник «соленая вода - рабочее вещество» нагрева поступающей на опреснение соленой воды, затем выход рабочего вещества из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» нагрева соленой воды соединен с входом рабочего вещества в теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды камеры конденсации пресной воды, и затем выход рабочего вещества из теплообменника «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды соединен с входом в компрессор перемещения и сжатия рабочего вещества, камера конденсации паров пресной воды дополнительно оснащена размещенным под теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» теплообменником «соленая вода - нагретая пресная вода» предварительного подогрева поступающей на опреснение соленой воды с оснащенным насосом контуром подвода соленой воды для опреснения, при этом выход подогретой соленой воды из камеры конденсации паров пресной воды соединен с входом в камеру нагрева соленой воды с размещенным в ее объеме теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», к верхней части камеры нагрева соленой воды подсоединена система отвода нагретой соленой воды в верхнюю часть дополнительно установленного скруббера, причем скруббер оснащен системой подачи поступающей сверху подогретой соленой воды к установленным в верхней части скруббера форсункам распыления в объем скруббера нагретой соленой воды, скруббер также оснащен системой подачи воздуха от нагнетателя снизу противотоком к распыляемой сверху массе нагретой соленой воды и системой отвода вниз соленой воды с повышенной концентрацией солей, а также контуром отвода вверх из скруббера насыщенного парами пресной воды воздуха в камеру конденсации пресной воды с размещенным в ее объеме и входящим в замкнутый контур рабочего вещества теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом размещенный под теплообменником сборник пресной воды соединен с системой отвода пресной воды к потребителю, а камера конденсации паров пресной воды оснащена системой удаления отработанного воздуха из ее объема.

5. Опреснитель по п.4, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества используют низкокипящие рабочие вещества, например диоксид углерода, галогенозамещенные углеводороды, углеводороды или смеси на их основе.

6. Опреснитель по п.4, отличающийся тем, что его камера подогрева поступающей на опреснение соленой воды, скруббер и камера конденсации паров пресной воды выполнены в плане цилиндрическими.