Способ получения воды из воздуха Российский патент 2018 года по МПК E03B3/28 

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды из атмосферного влагонасыщенного воздуха. Изобретение может быть использовано для питьевого водоснабжения, а также для бытовых и хозяйственных нужд.

Известен способ извлечения воды из паровоздушной смеси, 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 (патент РФ №2081256, МПК Е03В 3/28, опубл. 10.06.1997). Недостатком способа является необходимость использования внешней подводимой энергии для формирования потока паровоздушной смеси, направляемой в конденсатор для осаждения влаги, которая не является возобновляемой.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения пресной воды, 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 №5203989, МПК Е03В 3/28, опубл. 20.04.1987). 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 нагнетатель, требующий затрат внешней невозобновляемой 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 холодильной машиной энергии используется для конденсации паров воды. При этом большая часть холодопроизводительности расходуется на охлаждение обезвоженного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного способа получения пресной воды с использованием возобновляемой энергии морской волны, позволяющего с низкой себестоимостью получать пресную воду из влагонасыщенного воздуха.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности способа по пресной воде за счет принудительного насыщения воздуха влагой при повышенной температуре путем предварительного подогрева морской воды и ее испарения, с использованием тепловой энергии сжатого воздуха, генерируемой энергией морской волны, а также путем использования низкопотенциального тепла наружной морской воды для подогрева осушенного воздуха, используемого в замкнутом термодинамическом цикле. Перемещение первоначально очищенного воздуха в замкнутом термодинамическом цикле позволяет снизить затраты на его постоянную очистку в сравнении с открытым циклом, предполагающим забор воздуха из атмосферы, и получать чистую пресную воду.

Согласно изобретению техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ получения воды из воздуха включает сжатие влагонасыщенного воздуха нагнетателями, привод нагнетателей энергией морских волн, насыщение воздуха водяными парами в емкостях с испаряющейся морской водой, подогрев морской воды, подачу сжатого насыщенного водяными парами воздуха в конденсаторы, осаждение водяного пара при избыточном давлении в конденсаторах и отбор пресной воды. Нагнететели, согласно способу, перемещают воздух в замкнутом цикле. Сжатый горячий насыщенный влагой воздух подают от нагнетателей по вертикальным воздуховодам, распложенным внутри вертикальных водоводов подачи наружной морской воды в емкости для испарения. Морскую воду нагревают в водоводах тепловой энергией сжатого воздуха. Горячую морскую воду перемещают из водоводов в емкости конвекцией, за счет разности плотностей холодной наружной и нагретой морской воды в водоводах, для интенсивного испарения воды в емкостях при повышенной температуре и насыщения всасываемого компрессорами воздуха водяными парами. Сжатый воздух после конденсаторов дросселируют. Переохлажденный в результате дросселирования воздух подогревают теплом окружающей морской воды и подают в емкости для дополнительного нагрева и насыщения воздуха влагой с последующим всасыванием воздуха из емкостей и сжатием нагнетателями.

Фигура 1 - схема получения воды из воздуха.

На фигурах обозначены следующие позиции:

1 - нагнетатель объемного действия;

2 - всасывающий воздуховод;

3 - теплоизолированная плавающая емкость;

4 - фиксирующий анкер;

5 - воздуховод сжатой паровоздушной смеси;

6 - водовод для морской воды;

7 - конденсатор влаги;

8 - дроссель;

9 - воздуховод осушенного воздуха;

10 - трубопровод с вентилем для отвода пресной воды.

Способ получения воды из воздуха (см. фигура 1) реализуется следующим образом. Нагнетатели объемного действия (1), работающие от энергии морской волны, забирают паровоздушную смесь по воздуховодам (2) из плавающих теплоизолированных емкостей (3), жестко соединенных с подвижными органами нагнетателей (1). Неподвижные органы нагнетателей (1) фиксируются с дном моря фиксирующими анкерами (4). Сжатая горячая паровоздушная смесь после нагнетателей (1) движется по вертикальным воздуховодам (5), размещенным внутри водоводов (6), отдает свою тепловую энергию морской воде, которая в результате конвекции поступает в плавучие емкости (3). Нагретая морская вода испаряется в емкостях (3). Частично отдавшая свою тепловую энергию морской воде паровоздушная смесь под давлением поступает в конденсаторы (7) через теплообменники для нагрева осушенного воздуха, где из паровоздушной смеси осаждается влага с последующим отбором по трубопроводам (10). Осушенный воздух после конденсаторов (7) дросселируют, сбрасывая давление дросселями (8). Охлажденный после дросселирования осушенный воздух нагревают теплом окружающей морской воды и подают обратно в плавучие емкости (3) по воздуховодам (9), дополнительно нагревая воздух и насыщая его влагой с последующим всасыванием нагнетателями (1).

Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать даровую энергию морской волны в тепловую энергию, для принудительного насыщения воздуха испаряющейся влагой. Тепловая энергия генерируется в замкнутом термодинамическом цикле перемещения воздуха с использованием низкопотенциального тепла окружающей морской воды. Достоинством замкнутого термодинамического цикла является то, что используемый воздух необходимо очистить только один раз в отличие от открытого цикла с постоянным забором и очисткой атмосферного воздуха. Заявленное техническое решение позволяет снизить затраты на получение пресной воды из воздуха.

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси и может быть использовано для питьевого водоснабжения, а также для бытовых и хозяйственных нужд. Способ получения воды из воздуха включает насыщение воздуха водяными парами, формирование паровоздушного потока нагнетателями, подачу сжатого насыщенного водяными парами воздуха в конденсаторы с отбором влаги. Нагнетатели, работающие от энергии морской волны, перемещают первоначально очищенный воздух в замкнутом термодинамическом цикле. Сжатый горячий насыщенный влагой воздух от нагнетателей подают по вертикальным воздуховодам, распложенным внутри вертикальных водоводов подачи наружной морской воды в плавучие термоизолированные емкости для испарения. Морскую воду нагревают в водоводах тепловой энергией сжатого воздуха. Горячую морскую воду перемещают из водоводов в емкости конвекцией за счет разности плотностей холодной наружной и нагретой морской воды в водоводах для интенсивного испарения воды в емкостях при повышенной температуре и насыщения всасываемого нагнетателями воздуха водяными парам. Сжатый воздух после конденсаторов дросселируют, а переохлажденный дросселированием осушенный воздух нагревают теплом окружающей морской воды. Осушенный воздух подают для дополнительного нагрева и насыщения влагой в плавучие емкости с последующим всасыванием паровоздушной смеси из емкостей и сжатием нагнетателями. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности способа получения пресной воды. 1 ил.

Способ получения воды из воздуха, включающий насыщение воздуха водяными парами, формирование паровоздушного потока нагнетателями, подачу сжатого насыщенного водяными парами воздуха в конденсаторы с отбором влаги, отличающийся тем, что нагнетатели, работающие от энергии морской волны, перемещают первоначально очищенный воздух в замкнутом термодинамическом цикле, подают сжатый горячий насыщенный влагой воздух от нагнетателей по вертикальным воздуховодам, распложенным внутри вертикальных водоводов подачи наружной морской воды в плавучие термоизолированные емкости для испарения, нагревают морскую воду в водоводах тепловой энергией сжатого воздуха, перемещают горячую морскую воду из водоводов в емкости конвекцией за счет разности плотностей холодной наружной и нагретой морской воды в водоводах для интенсивного испарения воды в емкостях при повышенной температуре и насыщения всасываемого нагнетателями воздуха водяными парами, дросселируют сжатый воздух после конденсаторов, переохлажденный дросселированием осушенный воздух нагревают теплом окружающей морской воды, подают осушенный воздух для дополнительного нагрева и насыщения влагой в плавучие емкости с последующим всасыванием паровоздушной смеси из емкостей и сжатием нагнетателями.