Способ получения воды из воздуха Российский патент 2017 года по МПК E03B3/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды питьевого качества из окружающего влажного, морского, атмосферного воздуха и может быть также использовано для бытовых и хозяйственных нужд.

Уровень техники

Известен способ извлечения воды из атмосферного воздуха, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и получаемую при этом пресную воду-конденсат подают в емкость для сбора воды (RU 2081256, кл. E03B 3/28, 1997). Недостатком способа является необходимость использования внешней подводимой энергии для формирования потока атмосферного воздуха, направляемого в конденсатор для осаждения влаги.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения воды из воздуха, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водяные пары в воду, а обезвоженный воздух выбрасывают в атмосферу (патент США N 5203989, E03B 3/28, 1987). При прокачке потока атмосферного воздуха, содержащего пары воды, происходит их конденсация на охлаждающем элементе холодильной машины и одновременное охлаждение потока воздуха, который выбрасывается в атмосферу. Для прокачки потока атмосферного воздуха необходим генератор энергии сжатого воздуха, требующий затрат внешней энергии. Известный способ, предполагающий также использование внешней подводимой энергии для работы холодильной машины, характеризуется низкой экономичностью использования холодопроизводительности машины, так как только незначительная часть потребляемой ею энергии используется для конденсации паров воды. При этом большая часть холодопроизводительности расходуется на охлаждение обезвоженного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Сущность изобретения

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного и экономически эффективного способа получения пресной воды питьевого качества из атмосферного, влажного, морского воздуха с использованием возобновляемого источника энергии, позволяющего с низкой себестоимостью получать пресную воду из атмосферного, влажного, морского воздуха. В качестве возобновляемого источника энергии для сжатия воздуха используется энергия морских волн. Для охлаждения конденсатора влаги используется морская вода.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение затрат на получение пресной воды из атмосферного воздуха, за счет исключения подвода электроэнергии и использования возобновляемой гидравлической энергии морских волн, простота и невысокая стоимость конструкции для реализации способа за счет доступности материалов, из которых она изготавливается, и экологическая безопасность способа.

Согласно изобретению техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ получения воды из воздуха включает подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах с осаждением и отбором влаги. Забор атмосферного, влажного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна, а температура воздуха выше температуры воды в море, при помощи полупроницаемых мембран, с последующей подачей в генераторы энергии сжатого воздуха. Генераторы сжатого воздуха выполняют в виде мембранных или поршневых компрессоров, помещают компрессоры под уровень моря, закрепляют неподвижную часть компрессоров при помощи анкеров с поверхностью дна моря, подвижную часть компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами воздуха, которые имеют положительную плавучесть. Нагнетательные линии компрессоров соединяют с ресиверами, которые одновременно являются конденсаторами воздушной влаги (конденсаторы-ресиверы). Большая часть объема конденсаторов-ресиверов с положительной плавучестью находится под уровнем моря и охлаждается морской водой. Генераторы энергии сжатого воздуха приводят в действие с использованием выталкивающей силы воды, уровень которой колеблется из-за наличия волн, и создает возвратно-поступательное движение конденсаторов-ресиверов с положительной плавучестью, соединенных с подвижными частями компрессоров. Осажденную влагу из конденсаторов-ресиверов подают по трубопроводам потребителям, используя энергию избыточного давления воздуха в конденсаторах-ресиверах. Осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов сбрасывают в атмосферу, поддерживая при этом постоянное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах. Осаждение влаги из воздуха в конденсаторах-ресиверах происходит за счет повышения температуры точки росы при избыточном давлении воздуха в конденсаторах-ресиверах. Чем выше избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах, тем большая часть влаги выделяется из морского влажного воздуха. Кроме того, нижняя, большая часть объема конденсаторов-ресиверов находится под уровнем моря, где температура ниже температуры атмосферного воздуха, что также способствует осаждению влаги из атмосферного морского воздуха на внутренней поверхности подводной части конденсаторов-ресиверов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схема получения воды из воздуха.

Осуществление изобретения

Способ получения воды из воздуха (см. фигура 1) реализуется следующим образом. Генераторы энергии сжатого воздуха выполняют в виде поршневых компрессоров (1). Фиксируют неподвижную часть компрессоров с поверхностью дна моря при помощи тросов (2) и анкеров различного типа, например тяжелых грузов с отрицательной плавучестью (3). Подвижные части компрессоров при помощи тросов (4) соединяют с конденсаторами-ресиверами (5), имеющими положительную плавучесть. Нагнетательные линии компрессоров (6) соединяют с конденсаторами-ресиверами (5). Забор влажного морского воздуха осуществляют в непосредственной близости от поверхности моря, используя в заборных устройствах (7) полупроницаемые мембраны (8), для предотвращения попадания морской капельной воды во всасывающие линии (9) компрессоров (1). Осажденную влагу в конденсаторах-ресиверах (5) через автоматически работающие поплавковые клапаны (10) отводят по трубопроводам (11), используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Осушенный воздух через автоматически работающие клапаны (12) сбрасывают в атмосферу, поддерживая постоянным избыточное давление в конденсаторах-ресиверах (5). Установки для получения пресной воды из влажного воздуха размещают в акватории моря, соединяют друг с другом в виде «гирлянд» для увеличения производительности по пресной воде. Соединенные установки работают на общий коллектор сбора пресной воды (13), подающий воду потребителям. Компрессоры (1) снабжены всасывающими (14) и нагнетательными (15) клапанами. При возвратно-поступательном движении конденсаторов-ресиверов (5), за счет энергии морских волн, происходит работа компрессоров (1). Всасывание влажного, морского воздуха осуществляется за счет энергии газовой или механической пружины (16), а сжатие и нагнетание за счет энергии морских волн.

Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать практически даровую гидравлическую энергию морских волн в энергию сжатого воздуха, необходимую для выделения влаги, содержащейся в атмосферном, морском воздухе, в конденсаторах-ресиверах, охлаждаемых морской водой, и снизить, таким образом, затраты на производство пресной воды питьевого качества. В качестве возобновляемого источника энергии для сжатия воздуха используется энергия морских волн. Для охлаждения конденсатора влаги используется морская вода. Тем самым снижаются затраты на производство воды из воздуха, в том числе, за счет исключения подвода электроэнергии.

Изобретение относится к области автономного получения пресной воды питьевого качества из окружающего влажного, морского, атмосферного воздуха и может быть также использовано для бытовых и хозяйственных нужд. Способ включает в себя подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах (5) с осаждением и отбором влаги. Забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна. Используют полупроницаемые мембраны (8), пропускающие только влажный воздух без попадания капельной воды. Влажный воздух подают его в генераторы энергии сжатого воздуха, размещенные под уровнем моря и выполненные в виде компрессоров (1). Генераторы приводят в действие энергией морских волн. Подвижную часть компрессоров (1) и нагнетательную линию (6) компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами (5), которые имеют положительную плавучесть и выполняют роль привода компрессоров (1) за счет выталкивающей силы морской волны. Неподвижные относительно поверхности дна моря части компрессоров (1) закрепляют анкерами. Осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов (5) сбрасывают в атмосферу через автоматически работающие клапаны (12), поддерживая тем самым заданное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Осажденную влагу под действием избыточного давления в конденсаторах-ресиверах (5), охлаждаемых морской водой, отводят через автоматически работающие клапаны поплавкового типа (10) по трубопроводам (11) потребителю, используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах (5). Обеспечивается упрощенная конструкция для реализации способа. 1 ил.

Способ получения воды из воздуха, включающий подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах-ресиверах с осаждением и отбором влаги, отличающийся тем, что забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна, с использованием полупроницаемых мембран, пропускающих только влажный воздух без попадания капельной воды, и подают его в генераторы энергии сжатого воздуха, размещенные под уровнем моря и выполненные в виде компрессоров, генераторы приводят в действие энергией морских волн, подвижную часть компрессоров и нагнетательную линию компрессоров соединяют с конденсаторами-ресиверами, имеющими положительную плавучесть и выполняющими роль привода компрессоров за счет выталкивающей силы морской волны, неподвижные относительно поверхности дна моря части компрессоров закрепляют анкерами, осушенный воздух из конденсаторов-ресиверов сбрасывают в атмосферу через автоматически работающие клапаны, поддерживая тем самым заданное избыточное давление воздуха в конденсаторах-ресиверах, осажденную влагу под действием избыточного давления в конденсаторах-ресиверах, охлаждаемых морской водой, отводят через автоматически работающие клапаны поплавкового типа по трубопроводам потребителю, используя энергию сжатого воздуха в конденсаторах-ресиверах.