СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА И КОНДЕНСАТОР Российский патент 2011 года по МПК E03B3/28 B01D5/00 

Область техники

Изобретения относятся к способам и устройствам для получения воды путем конденсации паров воды из воздуха.

Предшествующий уровень техники

Известен патент RU 2191868, опубликованный 27.10.2002, - способ извлечения воды из воздуха, включающий формирование потока атмосферного воздуха, распыление в нем воды, последующее охлаждение воздуха в сформированном потоке до температуры ниже точки росы и сбор конденсата. Недостатком этого известного способа является отсутствие управления параметрами воздуха при формировании его потока и невозможность регулировать протяженность охлаждаемого потока воздуха до достижения им точки росы.

Известен патент RU 2191868, опубликованный 27.10.2002, - устройство для извлечения воды из воздуха, включающее блок формирования потока атмосферного воздуха с распылителем воды и конденсатор. Недостатком этого известного устройства является то, что охлаждение воздуха до точки росы осуществляется за счет контакта охлаждаемого воздуха с циркулирующей водой.

Известен патент RU 2109112, опубликованный 20.04.1998, - конденсатор, выполненный в виде короба с плоскими полыми элементами, выполненными с возможностью циркуляции в них хладагента и установленными в коробе вертикально параллельно друг другу с возможностью прохода между ними потока воздуха. Недостатком этого известного конденсатора является то, что он не обеспечивает экономичное использование хладагента.

Раскрытие изобретений

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является увеличение производительности при извлечении воды из воздуха, экономичное использование хладагента. Это достигается за счет управления параметрами охлаждаемого воздуха.

Кроме того, техническим результатом является адаптация параметров охлаждаемого воздуха к габаритам конденсатора, более точно - к протяженности канала, в котором охлаждается поток воздуха. Тем самым устраняется непроизводительное использование хладагента на охлаждение уже обезвоженного воздуха.

Техническим результатом является также поддержание влажности в воздухе, охлаждаемом конденсатором, что позволяет достигать более полного извлечения воды. Для этого пластины конденсатора расположены горизонтально или с небольшим наклоном к горизонту и друг под другом, при этом вода, конденсирующаяся на верхней пластине, сносится потоком воздуха на пластину, расположенную под ней.

Указанный технический результат достигается в способе извлечения воды из воздуха, включающем формирование потока атмосферного воздуха и охлаждение воздуха сформированного потока в канале конденсатора, при этом сформированным потоком сдувают конденсирующуюся воду вдоль канала конденсатора, создавая при этом турбулентность в сформированном потоке и распыляя в нем часть сконденсировавшейся воды, а отводят конденсат из конденсатора через интервалы заданной протяженности вдоль канала конденсатора.

Отвод конденсата из конденсатора может осуществляться два или более раз.

Дополнительно могут регулировать температуру и относительную влажность воздуха в формируемом потоке воздуха до его охлаждения, нагревая воздух и распыляя в нем воду.

Дополнительно могут измерять температуру и относительную влажность атмосферного воздуха, а результаты измерений используют при регулировании температуры и относительной влажности воздуха в формируемом потоке.

Дополнительно могут измерять давление атмосферного воздуха и регулировать скорость сформированного потока воздуха.

Указанный технический результат достигается в устройстве для извлечения воды из воздуха, включающем блок формирования потока атмосферного воздуха, конденсатор и блок управления, блок формирования потока атмосферного воздуха включает распылитель воды, нагреватель воздуха, выполнен с возможностью регулирования нагрева воздуха и дозирования распыляемой воды и связан с блоком управления, а конденсатор включает, по крайней мере, две секции, расположенные последовательно вдоль сформированного потока воздуха и выполненные каждая с возможностью отвода сконденсировавшейся в ней воды.

Каждая секция может быть выполнена с элементами, создающими турбулентность в потоке воздуха. Такими элементами могут быть, например, гофрированные охлаждающие поверхности или рефлекторы, периодически направляющие часть потока воздуха на охлаждающие поверхности.

Устройство может дополнительно включать датчики температуры, влажности и давления атмосферного воздуха, связанные с блоком управления, а блок формирования потока атмосферного воздуха может быть выполнен с возможностью регулирования скорости формируемого потока воздуха.

Устройство может быть выполнено с возможностью регулирования температуры хладагента, циркулирующего, по крайней мере, в первой секции конденсатора. Конденсатор может включать плоские полые элементы, выполненные с возможностью циркуляции в них хладагента и установленные горизонтально или под углом к горизонту с возможностью их последовательного обтекания потоком воздуха.

Указанный технический результат достигается в конденсаторе, выполненном в виде короба с плоскими полыми элементами, выполненными с возможностью циркуляции в них хладагента и установленными в коробе с возможностью прохода между ними потока воздуха, отличающемся тем, что плоские полые элементы установлены в коробе горизонтально или под углом к горизонту друг под другом с возможностью их последовательного обтекания потоком воздуха, сдувающим и распыляющим при этом сконденсировавшуюся на них воду, перетекающим через промежутки между боковыми краями плоских элементов и соответствующими боковыми стенками короба, а стенки полых плоских элементов выполнены гофрированными с ориентацией гофров поперек направления потока воздуха или под углом к нему.

Конденсатор может быть выполнен с возможностью отвода конденсата несколько раз, причем каждый раз после обтекания потоком воздуха очередных двух или более плоских полых элементов.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена схема устройства извлечения воды из воздуха.

На фиг.2 представлена схема конденсатора.

Лучшие варианты использования изобретений

Как показано на фиг.1 атмосферный воздух нагнетающим вентилятором 1 подается в камеру 2, в которой воздух нагревается, и в нем распыляют водяной туман. Затем сформированный вентилятором 1 и камерой 2 (образующими блок формирования потока воздуха) поток воздуха направляют в конденсатор 3 (конденсирующую камеру). Из конденсатора 3 конденсат попадает в буферную емкость 4 с выходом в камеру распыления 2 и в емкость 5 для сбора конденсата. Далее конденсат, попавший в емкость 5, фильтруется и обрабатывается в блоке 6. В конденсатор 3 поступает хладагент из холодильной машины 7 посредством насоса 8. Блок 9 - блок управления, связанный с вентилятором 1, камерой 2 и холодильной машиной 7 для регулирования соответственно скорости потока воздуха, поступающего в конденсатор 3, его температуры и влажности, а также температуры хладагента, поступающего в конденсатор 3. Дополнительно устройство может быть снабжено датчиками температуры, влажности и давления атмосферного воздуха для автоматического регулирования параметров потока воздуха и температуры хладагента, поступающих в конденсатор 3.

На фиг.2 показано, как устроен конденсатор, который включает плоские полые элементы 9, установленные в коробе 10 под углом 1-3 угловых градуса к горизонту. Влага (конденсат), осаждающаяся на верхнем (первом) плоском полом элементе 9, потоком воздуха переносится на следующий элемент 9, что увеличивает количество выделяемой из потока воздуха влаги. Собранная таким образом влага отводится через отводящие трубки 11 из каждой секции, состоящей из трех или более элементов 9. На фиг.2 элементы 9 показаны с стороны, которой элементы 9 примыкают к коробу 10. Поток воздуха и конденсат проходят сверху и снизу элементов 9. Стенки элементов 9, контактирующие снаружи с потоком воздуха и конденсатом, а внутри с хладагентом, гофрированы. Это обеспечивает вихреобразование (турбулентность) в потоке воздуха, его перемешивание и распыление конденсата, образовавшегося на поверхности элемента 9.

Способ извлечения воды из воздуха включает формирование потока атмосферного воздуха и охлаждение сформированного потока воздуха в канале конденсатора. Потоком воздуха сдувают конденсирующую воду вдоль канала конденсатора. При этом создают турбулентность в потоке воздуха и распыляют в нем часть сконденсировавшейся воды. Отводят конденсат из конденсатора через интервалы заданной протяженности вдоль канала конденсатора. Устройство включает блок формирования потока атмосферного воздуха с распылителем воды и конденсатор, блок управления. Блок формирования потока атмосферного воздуха дополнительно включает нагреватель воздуха и выполнен с возможностью регулирования нагрева воздуха и дозирования распыляемой воды. Блок формирования потока атмосферного воздуха связан с блоком управления. Конденсатор включает, по крайней мере, две секции, расположенные последовательно вдоль сформированного потока воздуха. Секции выполнены каждая с возможностью отвода сконденсировавшейся в ней воды. Конденсатор выполнен в виде короба с плоскими полыми элементами. Элементы выполнены с возможностью циркуляции в них хладагента и установлены в коробе с возможностью прохода между ними потока воздуха. Плоские полые элементы установлены в коробе горизонтально или под углом к горизонту друг под другом. Элементы установлены с возможностью их последовательного обтекания потоком воздуха, перетекающим через промежутки между боковыми краями плоских элементов и соответствующими стенками короба. Стенки полых плоских элементов выполнены гофрированными с ориентацией гофров поперек направления потока воздуха или под углом к нему. Технический результат заключается в увеличении производительности при извлечении воды из воздуха и экономичное использование хладагента. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ извлечения воды из воздуха, включающий формирование потока атмосферного воздуха и охлаждение сформированного потока воздуха в канале конденсатора, отличающийся тем, что потоком воздуха сдувают конденсирующуюся воду вдоль канала конденсатора, создавая при этом турбулентность в потоке воздуха и распыляя в нем часть сконденсировавшейся воды, а отводят конденсат из конденсатора через интервалы заданной протяженности вдоль канала конденсатора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отводят конденсат из конденсатора два или более раз.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно регулируют температуру и относительную влажность воздуха в формируемом потоке воздуха до его охлаждения, нагревая воздух и распыляя в нем воду.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру и относительную влажность атмосферного воздуха, а результаты измерений используют при регулировании температуры и относительной влажности воздуха в формируемом потоке.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно измеряют давление атмосферного воздуха и регулируют скорость сформированного потока воздуха.

6. Устройство для извлечения воды из воздуха, включающее блок формирования потока атмосферного воздуха с распылителем воды и конденсатор, отличающееся тем, что дополнительно включает блок управления, блок формирования потока атмосферного воздуха дополнительно включает нагреватель воздуха и выполнен с возможностью регулирования нагрева воздуха и дозирования распыляемой воды и связан с блоком управления, а конденсатор включает, по крайней мере, две секции, расположенные последовательно вдоль сформированного потока воздуха и выполненные каждая с возможностью отвода сконденсировавшейся в ней воды.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждая секция выполнена с элементами, создающими турбулентность в потоке воздуха.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дополнительно включает датчики температуры, влажности и давления атмосферного воздуха, связанные с блоком управления, а блок формирования потока атмосферного воздуха выполнен с возможностью регулирования скорости формируемого потока воздуха.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выполнено с возможностью регулирования температуры хладагента, циркулирующего, по крайней мере, в первой секции конденсатора.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что конденсатор включает плоские полые элементы, выполненные с возможностью циркуляции в них хладагента и установленные горизонтально или под углом к горизонту, с возможностью их последовательного обтекания потоком воздуха.

11. Конденсатор, выполненный в виде короба с плоскими полыми элементами, выполненными с возможностью циркуляции в них хладагента и установленными в коробе с возможностью прохода между ними потока воздуха, отличающийся тем, что плоские полые элементы установлены в коробе горизонтально или под углом к горизонту, друг под другом, с возможностью их последовательного обтекания потоком воздуха, перетекающим через промежутки между боковыми краями плоских элементов и соответствующими стенками короба, а стенки полых плоских элементов выполнены гофрированными с ориентацией гофров поперек направления потока воздуха или под углом к нему.

12. Конденсатор по п.11, отличающийся тем, что выполнен с возможностью отвода конденсата несколько раз, причем каждый раз после обтекания потоком воздуха очередных двух или более плоских полых элементов.