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

Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды, путем испарения воды и конденсации паровоздушной смеси. 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, характеризуются 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 чистой, пресной воды с использованием возобновляемой энергии солнца и ветра, позволяющего с низкой себестоимостью получать пресную воду из морской воды, а также чистую воду из загрязненных пресных водоемов.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности способа по чистой, пресной воде за счет принудительного насыщения воздуха влагой при повышенной температуре, путем предварительного подогрева воды и ее испарения, с использованием лучистой энергии солнца и рекуперации тепла конденсации влаги.

Согласно изобретению техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ получения воды из воздуха, включающий формирование потока паровоздушной смеси и осаждение водяных паров в конденсаторах с отбором пресной воды. Для формирования потока паровоздушной смеси внутри теплоизолированных емкостей с положительной плавучестью и светопроницаемой верхней поверхностью, под углом к горизонту, размещают герметичные, вакуумные, прозрачные трубки с зеркальными концентраторами солнечной энергии внутри них. В фокусе зеркальных концентраторов устанавливают водоводы, поглощающие солнечную энергию. Нижний конец водоводов сообщают с внешней водной средой для заполнения водоводов водой. Нагревают воду в водоводах энергией солнца и конвекцией подают горячую воду через верхние концы водоводов в емкости за счет разности плотностей горячей воды в трубопроводах и холодной воды внешней среды с последующим испарением в емкостях. Горячую воду подают в емкости на наклонную ребристую светопоглощающую поверхность, нагреваемую солнцем, для медленного стока и лучшего ее испарения. Наклонную ребристую поверхность выстилают полимерной пленкой, на которой осаждается соль при испарении морской воды. Паровоздушную смесь принудительно отводят из емкостей в конденсаторы, используя нагнетатели с приводом от возобновляемой энергии солнца или ветра. Осушенный в конденсаторах воздух нагревают теплом конденсации влаги и подают обратно в теплоизолированные емкости для повторного насыщения влагой. Образующийся слой соли в емкостях периодически удаляют вместе с полимерной пленкой.

Изобретение поясняется чертежом фиг. - схема получения воды из воздуха, где обозначены следующие позиции, включающие:

1 - теплоизолированная емкость с положительной плавучестью; 2 - светопроницаемая поверхность плавучей емкости; 3 - конденсатор влаги; 4 - отбор пресной воды; 5 - герметичные, вакуумные, прозрачные трубки; 6 - зеркальные концентраторы солнечной энергии; 7 - водоводы, поглощающие солнечную энергию; 8 - ребристая светопоглощающая поверхность; 9 - нагнетатель паровоздушной смеси; 10 - привод нагнетателя энергией солнца или ветра; 11 - теплообменник для рекуперации тепла конденсации влаги; 12 - воздуховод осушенного воздуха;.

Способ получения воды из воздуха реализуется следующим образом. Испарение воды для формирования паровоздушного потока осуществляют энергией солнца в теплоизолированных емкостях (1) с положительной плавучестью и светопроницаемой верхней поверхностью (2) с осаждением водяных паров в конденсаторах (3) и отбором чистой, пресной воды (4). Внутри емкостей (1), под углом к горизонту, размещают герметичные, вакуумные, прозрачные трубки (5) с зеркальными концентраторами солнечной энергии (6). Внутри трубок (5) в фокусе зеркальных концентраторов (6) устанавливают водоводы (7), поглощающие солнечную энергию. Нижний конец водоводов (7) сообщают с внешней водной средой для заполнения водоводов водой. Нагревают воду в водоводах (7) энергией солнца, подают горячую воду через верхние концы водоводов в емкости (1), за счет разности плотностей горячей воды в водоводах и холодной воды окружающей среды с последующим испарением в емкостях (1). Горячую воду подают в емкости на наклонную ребристую светопоглощающую поверхность (8), нагреваемую солнцем, для медленного стока и лучшего ее испарения. Наклонную ребристую поверхность выстилают полимерной пленкой, на которой осаждается соль при испарении воды. Паровоздушную смесь принудительно отводят из емкостей (1) в конденсаторы (3), используя нагнетатели (9) с приводом (10) от возобновляемой энергии солнца или ветра. Привод (10) может быть электрическим с питанием от солнечных батарей или механическим от энергии ветра. Осушенный в конденсаторах (3) воздух нагревают теплом конденсации влаги в теплообменниках (11) и подают обратно по воздуховоду (12) в теплоизолированные емкости (1) для повторного формирования паровоздушного потока. Образующийся слой соли в емкостях периодически удаляют вместе с полимерной пленкой.

Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать даровую энергию солнца и ветра в тепловую энергию, для насыщения воздуха испаряющейся влагой, и механическую для привода нагнетателей принудительного отвода паровоздушной смеси в конденсаторы. Электрический привод нагнетателей от солнечных батарей без аккумуляторов электрической энергии предпочтительнее механического привода от энергии ветра, так как такой привод работает только тогда когда образуется паровоздушная смесь в емкостях и есть необходимость ее откачки в конденсаторы влаги. Благодаря использованию герметичных, вакуумных трубок, способных генерировать тепловую энергию при низких температурах окружающей среды, техническое решение может быть использовано в водоемах не только с жарким, но и с умеренным и даже холодным климатом. Заявленное техническое решение позволяет снизить затраты на получение чистой, пресной воды из воздуха.

Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды из воздуха, путем испарения воды и конденсации паровоздушной смеси. Осуществляют формирование потока паровоздушной смеси и осаждение водяных паров в конденсаторах с отбором пресной воды. Для формирования потока паровоздушной смеси внутри теплоизолированных емкостей с положительной плавучестью и светопроницаемой верхней поверхностью размещают под углом к горизонту герметичные прозрачные трубки с зеркальными концентраторами солнечной энергии. В фокусе концентраторов устанавливают водоводы, поглощающие солнечную энергию. Нижний конец водоводов сообщают с внешней водной средой для заполнения их водой. Нагревают воду в водоводах энергией солнца с подачей горячей воды через верхние концы водоводов в емкости за счет разности плотностей горячей воды в водоводах и холодной воды окружающей среды. Горячую воду подают в емкости на наклонную ребристую светопоглощающую поверхность, нагреваемую солнцем, для медленного стока и лучшего ее испарения. Наклонную ребристую поверхность выстилают полимерной пленкой, на которой осаждается соль при испарении воды. Образующийся слой соли в емкостях периодически удаляют вместе с пленкой, пленку заменяют. Для отвода паровоздушной смеси в конденсаторы используют нагнетатели с приводом от возобновляемой энергии солнца или ветра. Осушенный в конденсаторах воздух нагревают в теплообменниках теплом конденсации влаги и подают обратно в емкости для повторного формирования паровоздушного потока. Обеспечивается повышение производительности способа по чистой пресной воде за счет принудительного насыщения воздуха влагой при повышенной температуре. 1 ил.

Способ получения воды из воздуха, включающий формирование потока паровоздушной смеси и осаждение водяных паров в конденсаторах с отбором пресной воды, отличающийся тем, что для формирования потока паровоздушной смеси внутри теплоизолированных емкостей с положительной плавучестью и светопроницаемой верхней поверхностью размещают под углом к горизонту герметичные прозрачные трубки с зеркальными концентраторами солнечной энергии, в фокусе концентраторов устанавливают водоводы, поглощающие солнечную энергию, нижний конец водоводов сообщают с внешней водной средой для заполнения их водой, нагревают воду в водоводах энергией солнца с подачей горячей воды через верхние концы водоводов в емкости за счет разности плотностей горячей воды в водоводах и холодной воды окружающей среды, горячую воду подают в емкости на наклонную ребристую светопоглощающую поверхность, нагреваемую солнцем, для медленного стока и лучшего ее испарения, наклонную ребристую поверхность выстилают полимерной пленкой, на которой осаждается соль при испарении воды, образующийся слой соли в емкостях периодически удаляют вместе с пленкой, пленку заменяют, для отвода паровоздушной смеси в конденсаторы используют нагнетатели с приводом от возобновляемой энергии солнца или ветра, осушенный в конденсаторах воздух нагревают в теплообменниках теплом конденсации влаги и подают обратно в емкости для повторного формирования паровоздушного потока.