Устройство для опреснения воды Российский патент 2020 года по МПК C02F1/04 B01D3/10 C02F9/10 

Изобретение относится к области очистки морской воды и грунтовых вод путем дистилляции для обеспечения питьевой водой сельского, коммунального хозяйства и на морских судах, в которых наблюдается дефицит пресной питьевой воды.

Известен опреснитель воды, использующий технологию распыления жидкости за счет создания водовоздушной эмульсии в испарительной камере (патент на полезную модель РФ №2617489, МПК C02F 1/04, C02F 1/14, 15.06.2016), содержащее емкости для исходной воды и опресненной воды, испарительную камеру, снабженную солнечным коллектором и водоэмульсионным спринклером, конденсатор в виде змеевика, теплообменник, запорный клапан, вакуумный насос, два комбинированных датчика уровня/солености жидкости, датчик давления и температуры, подключенный к контроллеру.

Недостатком данного изобретения является зависимость эффективной работы установки от погодных условий, сложность конструкции, низкая удельная производительность и высокая стоимость системы.

Известно устройство для получения дистиллированной воды (патент на полезную модель РФ №2543879, МПК C02F 1/04, 09.09.2013). Устройство содержит теплоизолированный бак-испаритель с исходной жидкостью, сосуд для сбора конденсата, насос для подачи исходной жидкости в соединенный с баком-испарителем бак-накопитель, пароотводяшую трубу, изготовленную из материала с высокой теплопроводностью, через которые в направлении, противоположном движению пара и конденсата в бак-накопитель поступает исходная жидкость, проходя через автоматический воздухоотводчик и регулятор уровня в баке-накопителе.

Недостатком данного изобретения является ограниченные возможности регулирования параметров опреснительного процесса и низкая производительность устройства.

Наиболее близким по конструкции является устройство для опреснения морской воды (патент на полезную модель РФ №2309125, МПК C02F 1/04, B01D 3/10, 31.10.2005), содержащее два герметичных бака, соединенных паропроводом. Герметичные баки соединены устройством для нагрева воды и конденсации ее паров, представляющим собой холодильник, трубопровод в первом баке, с нагретым хладагентом которого находится ниже уровня воды, а трубопровод с охлажденным хладагентом находится во втором баке.

Недостатком данного изобретения является низкая удельная производительность опреснительной установки, низкая скорость конденсации паров воды на трубопроводе с холодным хладагентом.

Техническая задача изобретения заключается в том, что повышается производительность опреснительной установки, за счет кипения и конденсации воды при низком давлении и температуре.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для опреснения воды, состоящем из трех герметичных емкостей для исходной воды, для охлаждения водяного пара и для очищенной воды, в первой емкости установлен конденсатор хладагента R-134a, датчик концентрации соли, вакуумметр и подключены трубопроводы для подачи исходной воды, водяного пара, регулирования уровня воды и конденсатора хладагента R-134а, во второй емкости установлен испаритель хладагента R-134аи подключены трубопроводы для приема и подачи водяного пара, к третьей емкости подключен теплообменник с воздушным охлаждением и клапаны для отвода дистиллированной воды и регулирование давления;, первый тепловой насос состоит компрессора, конденсатора хладагента R-134a, дросселирующего устройства и испарителя хладагента R-134a, второй тепловой насос состоит из емкости для исходной воды, емкости для водяного пара, емкости дистиллированной воды, вакуумного насоса и теплообменникас воздушным охлаждением, согласно предлагаемому изобретению, тепловые насосы работают совместно, где первый тепловой насос передает тепло от конденсатора хладагента R-134a в исходную очищаемую воду, способствуя образованию водяного пара, второй насос позволяет конденсировать водяной пар после выхода из емкости с испарителем хладагента R-134a и подает дистиллированную воду в теплообменник с воздушным охлаждением, при этом процесс конденсации водяного пара ускоряется за счет работы вакуумного насоса.

Нагревание и интенсивное парообразование воды происходит за счет работы компрессора и вакуумного насоса при циркуляции хладагента R-134а в конденсаторе и в испарителе хладагента R-134a с последующей дистилляцией паров воды.

На фиг. 1 представлена схема устройства для опреснения воды, где

T1, Р1 - температура и давление фреона до компрессора;

Т2, Р2 - температура и давление фреона после компрессора;

Т3, Р3 - температура и давление фреона после конденсатора;

Т4, Р4 - температура и давление фреона до испарителя;

Т5, Р5 - температура и давление водяного пара до вакуумного насоса;

Т6, Р6 - температура и давление водяного пара после вакуумного насоса.

Устройство состоит из компрессора 1, конденсатора 2, дросселя 3, испарителя 4, вакуумного насоса 5, емкости для водяного пара 6, емкости для дистиллированной воды 7, клапана отвода дистиллированной воды 8, клапана для регулирования давления 9, теплообменника с воздушным охлаждением 10, емкости для исходной воды 11, датчика концентрации соли 12, клапана для отвода исходной воды с высокой концентрацией соли 13, вакуумметра 14, клапана для подачи исходной воды 15.

Устройство для опреснения воды работает следующим образом.

Исходная неочищенная вода через клапан 15 подается в емкость 11 до предельной отметки, затем включается компрессор 1 и создает давление в конденсаторе 2, который представляет собой медную трубку, где хладагент R-134a начинает сжиматься и переходить в жидкое состояние с выделением теплоты. После этого жидкий хладагент R-134a через дроссель 3 поступает в испаритель 4. Через некоторое время газифицированный хладагент R-134a в испарителе 4 при низком давлении начинает охлаждать емкость 6 и возвращается в компрессор 1, для последующей рециркуляции. Образующийся водяной пар из емкости 11 подается в емкость 6 с помощью вакуумного насоса 5 и поступает в теплообменник с воздушным охлаждением 10, где происходит охлаждение дистиллированной воды, и собирается в емкости 7.

Изобретение относится к области очистки морской воды и грунтовых вод путем дистилляции для обеспечения питьевой водой сельского, коммунального хозяйства и на морских судах, в которых наблюдается дефицит пресной питьевой воды. Устройство для опреснения воды содержит емкости для исходной воды, для охлаждения водяного пара и для очищенной воды, первый тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора хладагента R-134a, дросселирующего устройства, испарителя и хладагента R-134a, и второй тепловой насос, включающий емкости для исходной воды, для водяного пара и дистиллированной воды, вакуумный насос и теплообменник с воздушным охлаждением. При этом тепловые насосы работают совместно. Устройство обеспечивает за счет кипения и конденсации воды при низком давлении и температуре повышение производительности опреснительной установки. 1 ил.

Устройство для опреснения воды, состоящее из трех герметичных емкостей: для исходной воды, для охлаждения водяного пара и для очищенной воды, в первой емкости установлен конденсатор хладагента R-134а, датчик концентрации соли, вакуумметр и подключены трубопроводы для подачи исходной воды, водяного пара, регулирования уровня воды и конденсатора хладагента R-134a, во второй емкости установлен испаритель хладагента R-134a и подключены трубопроводы для приема и подачи водяного пара, к третьей емкости подключен теплообменник с воздушным охлаждением и клапаны для отвода дистиллированной воды и регулирования давления, первый тепловой насос состоит компрессора, конденсатора хладагента R-134a, дросселирующего устройства и испарителя хладагента R-134а, второй тепловой насос состоит из емкости для исходной воды, емкости для водяного пара, емкости дистиллированной воды, вакуумного насоса и теплообменника с воздушным охлаждением, отличающееся тем, что тепловые насосы выполнены с возможностью совместной работы, где первый тепловой насос предназначен для передачи тепла от конденсатора хладагента R-134a в исходную очищаемую воду, способствуя образованию водяного пара, второй насос для конденсации водяного пара после выхода из емкости с испарителем хладагента R-134a и подачи дистиллированной воды в теплообменник с воздушным охлаждением.