Устройство для опреснения природной и технологической воды Советский патент 1988 года по МПК C02F1/48 C02F5/00 C02F103/02 

4i

00

о

СО 01

O5i

Изобретение относится к опреснению и умягчению воды магнитными и электрическими полями и может найти применение в сельском хозяйстве, теплоэнергетике, строительстве, хи- мической, нефтегазодобываюп;ей и горно-металлургической промьппленнос ти и также в системе водоснабжения населения.

Цель изобретения - повышение ка-. чества опреснения и умягчения воды, снижение металлоемкости устройства и повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 схематически показано устройство, вид сверху; на фиг. 2 - то же, продольный разрез..

Устройство для опреснения и умяг- чения природной и технологической воды содержит винтовой канал 1, образованный двумя ионными сепараторами 2 в виде цилиндрических поверхностей из капиллярно-пористого или волокнистого диэлектрического материала с радиальным расположением капилляров, пор или волокон и винтвой поверхностью 3 из диэлектрического материала, две цилиндрические стенки 4 устройства из диэлектрического материала с запрессованными в них цилиндрическими металлическими пластинами 5, цилиндрические разрядные сетки 6 в кольцевых каналах 7 для като- лита и анолита, образованных цилиндрическими стенками устройства и ион- ными сепараторами, соленоидальную обмотку 8 на внешней цилиндрической стенке устройства, сердечник 9 из диамагнитного материала с сильными диамагнитными свойствами, электроизолированные разрядные провода 10 ,в экранирующих оболочках из ферромагнитного материала, патрубок 11 для ввода опресняемой воды, патрубок 12 для вывода опресненной воды, патрубок 13 для вывода католита и патрубок 14 для вывода анолита.

Устройство для опреснения и умягчения природной и технологической воды работает следующим образом.

При движении соленой воды в винтовом канале 1 на катионы и анионы действует сила Лоренца, вызванная поперечным магнитным полем соленоидаль ной обмотки 8 и поперечным электро- статическим полем между цилиндрическими металлическими пластинами 5. На соленоидальную обмотку 8 и цилиндри0

5

0

5

0

5

5

0

5

ческие металлические пластины 5 подается постоянное напряжение такой полярности, чтобы создаваемые ими магнитное и электростатическое поля удовлетворяли условию: вектор скорости потока воды V, вектор магнитной индукции В и вектор напр женнос- ти электростатического поля Е для любрй части потока воды в канале образуют правую тройку векторов.

Под действием силы Лоренца происходит отклонение катионов и анионов в противоположные стороны к ионным сепараторам 2. В результате этого поток воды в винтовом канале 1 обедняется ионами обоих знаков, которые при прохождении через поры и капилляры ионных сепараторов 2 попадают в кольцевые каналы 7. Канал для опресняемой воды выполнен винтовым, так как в этом случае увеличивается время воздействия полей на поток во-, ды из-за увеличения длины канала, но длина устройства увеличивается незначительно. Дело в том, что скорость дрейфа ионов поперек канала под действием полей значительно меньше скорости потока воды и для качественного опреснения соленой воды необходимо увеличить длину канала, но в этом случае автоматически увеличивается длина всего устройства. Винтовая конструкция канала позволяет не увеличивать значительно длину устройства. Электростатическое поле должно быть радиальным в поперечном сечении устройства и обладать постоянной интенсивностью вдоль линии, параллельной оси устройства. В этом случае вектора V и Е всегда взаимно перпендикулярны при движении воды в винтовом канале. Таким свойством обладает цилиндрическое электростатическое поле, которое создается между обкладками цилиндрического конденсатора. Цилиндрические металлические пластины 5 в цилиндрических стенках 4 устройства из диэлектрического материала как раз и образуют цилиндрический конденсатор. Чтобы,магнитное поле было пер- пердикулярным электростатическому полю и вектору скорости потока воды в винтовом канале, необходимо чтобы вектор магнитной индукции был направлен параллельно оси устройства. Таким полем обладает поле соленоида, если устройство поместить внутри со-i леноида. В данном устройстве вектора

0 -i

V, В и Е всегда взаимно перпендикулярны. Регулированием полярности подаваемого постоянного напряжения всегда можно сделать так, что некто- ра V, В и Е составляли бы правую тройку векторов. Винтовая конструкция канала позволяет увеличивать длину канала, не увеличивая длину устройства,

При контакте с разрядными сетками 6 ионы теряют свои заряды и выводятся через патрубки 13 и 14 вместе с некоторой частью воды. Вследствие наличия ионных сепараторов разряжен- ные ионы не попадают в винтовой канал, так как ионные сепараторы обладают большим гидравлическим сопротивлением, чем соответствующие патрубки. Благодаря тому, что разрядные провода 10 электроизолированы и имеют экранирующие оболочки из ферромагнитного материала на разрядный ток не действует магнитное поле.

Напряженность электростатическо- го поля и индукцию магнитного поля можно плавно менять изменением разности потенциалов и силы тока, подаваемых на цилиндрические металлические пластины 5 и соленоидальную обмотку 8 соответственно. Таким образом, можно регулировать процесс опреснения и умягчения воды. Сердечник 9 из диамагнитного материала с сильными диамагнитными свойствами усиливает действие магнитного поля на поток воды в винтовом канале, так ка концентрирует магнитное поле соленоида в винтовом канале.

Опресняющий эффект совместного действия электростатического и маг-i нитного полей больше суммарного, так как электростатическое поле не только само производит опресняющее действие, но и усиливает опресняющее действие магнитного поля, так как при выполнении сепаратора токопрово- дящим -ионы мигрируют через поры сепаратора, а разряжаются при контакте с сепаратором и снова смешиваются с потоком воды, а сепараторы только переносят заряды, т,е, мигрируют электроны. Расположение капилляров.

0

5 0

5

0

0

5

0

5

пор и волокон должно совпадать с направлением движения ионов солей под действием полей, т.е, в данном устройстве радиально.

Устройство для опреснения и умя1- чения природной и технологической воды с помощью магнитных и электрических полей позволяет повысить качество опреснения и умягчения воды за счет применения поперечных взаимно перпендикулярных стап 1онарных цилиндрического электростатического и магнитного полей соленоида, причем вектор скорости потока воды, век тор магнитной инд укции и вектор напряженности электростатического поля составляют правую тройку векторов, увеличения времени воздействия электростатического и магнитного полей на поток опресняемой воды с помощью винтового канала, концентрирования магнитного поля соленоида в винтовом канале с помощью сердечника из диамагнитного материала с сильными диамагнитными свойствами, за счет отделения потока опресняемой воды от католита и ано- лита и предотвращения смешивания католита и анолита с опресняемой водой с,помощью ионных сепараторов.

Формула изобретения

Устройство для опреснения природной и технологической воды, содержащее цилиндрический корпус и охватывающую его соленоидальную обмотку, расположенные внутри корпуса рабочий канал для раствора, каналы для вывода анолита и католита, отделенные от рабочего канала проницаеьыми перегородками, отлич ающее ся тем, что, с целью повьш1ения качества опреснения и умягчения, устройство снабжено металлическими разрядными., сетками, располо: ;енными вблизи ци- . линдрических стенок корпуса, рабочий канал выполнен винтовым н расположен между каналами для вьшода анолита и католита, выполненными кольцевыми и концентрическими относительно корпуса.

в

Изобретение предназначено для опреснения и умягчения природной и технологической воды с помощью электростатических и магнитных полей и позволяет повысить качество опреснения и умягчения воды, увеличить относительный выход опресненной воды, снизить металлоемкость устройства и повысить надежность работы устройства. Устройство содержит соленоидаль- ную обмотку, винтовой, канал для воды из диэлектрического материала, сердечник из диамагнитного материала с сильными диамагнитными свойствами, ионные сепараторы, цилиндрические разрядные сетки, закороченные между собой электроизолированными разрядными проводами в экранирующих дбо- лочках из ферромагнитного материала за пределами электростатического поля. 2 ил. е (Л

фиг1 131 8

1 OQOOQQfOOOOQQOOOOQQ/oQOOOOe/Qft/OOoai

iU

i

iUlJUL