Устройство для опреснения минерализованной воды Советский патент 1992 года по МПК C02F1/14 

Изобретение относится к водоснабжению сельского хозяйства и может быть использовано для очистки загрязненных вод и добычи полезных ископаемых, в частности для извлечения солевой руды в качестве исходного сырья для химической промышленности из минерализованных грунтовых коллекторно-дренажных и морских вод.

Цель изобретения - повышение эффективности способа опреснения минерализованной воды.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 - вид по А фиг. 1; на фиг. 3 - узел I фиг, 1; на фиг. 4 - узел II фиг. 1; на фиг. 5 - узел III фиг. I; на фиг. 6 - фрагмент вида Б фиг. 1.

Устройство для опреснения минерализованной воды включает дистилляционную 1 и испарительную 2 камеры, сообщенные между собой паропропускными трубами 3, имеющими теплоизоляционное покрытие из асбестового волокна. Содержащий дистилляционную камеру I V-образный резервуар 5 имеет на образующих дистилляционную камеру 1 внутренних боковых стенках 4 теплоотражающее покрытие, выполненное, например, из алюминиевой фольги. Испарительная 2 камера образована противоположными (соседними), обращенными друг к другу (расположенными напротив друг друга) боковыми стенками 6 прямоугольных алюминиевых резервуаров 7. Наружные боковые стенки 8 V-образного резервуара 5 и противоположные боковые стенки 6 прямоугольных резервуаров, образующих испарительную 2 камеру, выполнены с возможностью испарения влаги в виде алюминиевого каркаса 9, обтянутого водопроницаемым, водостойким материалом 10, например, капроновой тканью, то есть представляют собой боковые испаряющие поверхности. Полость V-образного и прямоугольного резервуароз 5 и 7 заполнена пористым материалом 11, например по- чвогрунтом легкого механического состава. В пористый материал 11 заглублены пористые трубки 12, соединенные с увлажнительным трубопроводом 13, подключенным к вентилю распределительного трубопровода. По верхним краям наружных стенок V- образного резервуара 5 расположены закрепленные к нему, например, крылья 14 на которых под паропропускными трубами 3 установлен увлажнительный трубопровод 15, Увлажнительный трубопровод 15 имеет в верхней полусфере, расположенные на- п-ротив друг друга основное 16 и дополнительное 17 щелевые отверстия, через которые продет и пропущен волокнистый водовпитывающий материал 18, например, брезентовое полотнище, причем контактирующая с увлажнительным трубопроводом 15 часть полотнища имеет переменное сечение. В частности, в затянутом до упора положении сечение брезентового полотнища 18 в полости увлажнительного трубопровода 15 меньше сечения основного 16, но больше сечения дополнительного 17 щелевого отверстия, за пределами же увлажнительного трубопровода 15 сечение соответствующей части брезентового полотнища 18 больше сечения основного 16, но меньше сечения дополнительного 17 щелевого отверстия. Для складирования солевой руды 19 устройство снабжено

передвижным солеприемным контейнером 20 на пневмоходу, расположенным под наружными стенками 8 V-образного резервуара 5 и противоположными стенками 6

прямоугольных резервуаров 7, образующих испарительную 2 камеру. При этом в передвижной солеприемный контейнер 20, расположенный под наружными стенками в V-образного резервуара 5 выведены концы

0 брезентового полотнища 18, которые закреплены к расправляющей планке 21, соединенной с механизмом 22 установки в требуемое положение брезентового полотнища 18 в щелевых отверстиях 16 и 17 ув5 лажнительного трубопровода 15. Указанный механизм может быть исполнен, например, в виде червячной передачи, передающей усилие вращения, насаженной на вал 23,звездочке, 24, которая через цепь 25

0 соединена с расправляющей планкой 21 брезентового полотнища 18. Передвижной солеприемный контейнер 20, расположенный под противоположными стенками прямоугольных резервуаров 7, образующих

5 испарительную 2 камеру выполнен с бортами 26 и снабжен установленным на них трубчатым газонепроницаемым элементом исполненным, например, из вулканизированной резины и содержащим обратный

0 клапан, например, ниппельного типа для подачи в него сжатого газа, например, воздуха. Для отслоения с поверхности капроновой ткани 10, выпадающих в осадок солей 18 V-образный и прямоугольный резервуа5 ры 5 и 7 снабжены вибратором 28, а для нагрева испарительной 2 камеры солнечным теплом прямоугольный резервуар 7 имеет радиационные пластины 29, которые размещены на его, контактирующих с внеш0 ней средой стенках 30. Кроме того, V-образный и прямоугольный резервуары 5 и 7 оборудованы тензиометром 31, заглубленным в пористый материал 11 и предназначенным для контроля содержания в нем

5 влаги. В качестве тензиометра 31 может быть использован, например, тензиометр АМ-20-11, позволяющий автоматизировать процесс наблюдения и вести передачу информации на счетное устройство. В целях

0 беспрепятственного попадания в солеприемный контейнер 20 отслоившейся с поверхности капроновой ткани 10 солевой руды 19, дно 32 испарительной камеры выполнено решетчатым. Для отвода конденсата 33 Е

5 нижней части дистилляционной 1 камерь расположен канал 34, образованный, смыкающимися друг с другом стенками 4 V-образного резервуара 5.

Устройство подготавливают к работ следующим образом.

В начале определяют количество влаги, которое необходимо подать в определенный объем пористого материала 11, например, супесчаного грунта, содержащегося в резервуарах 5 и 7, при котором его влаж- ность будет соответствовать наименьшей влагоемкости. Далее определяют влажность разрыва капилляров пористого материала 11. В практических условиях ее можно принять равной 2/3 от наименьшей влагоемкости. Зная объем резервуаров, определяют содержание влаги в супесчаном грунте 11, соответствующее наименьшей влагоемкости и влажности разрыва капилляров.

Предположим, что наименьшая влаго- емкость пористого материала 11 равна 15% от ее объема Высота V-образного резервуара дистилляционной 1 камеры 3 м, длина 10 м, ширина 0,5 м, ширина дистилляционной 1 камеры 0,5 м, высота слоя песчаного грунта под дистилляционной камерой 0,3 м. Тогда объем V-образного резервуара составит 31,5 м3 (Зх10хО,5х2)+(0,ЗхО,5хЮ)31,5 м3, а объем влаги отвечающий наименьшей вла- гоемкости и влажности разрыва капилляров пористого материала 11, содержащимся в V-образном резервуаре будет равным соответственно 4,725 м3 (31,5x0,15) 4,725 м3 иЗ,15 м3 (4,725х2),15 м3, При естествен- ных запасах влаги в пористом материале равных, например, 4%, что соответствует 1,25 м3 (31,5хО,04)1,25 м для создания наименьшей влагоемкости в грунт потребуется подать 3,475 м3 воды (4,725-1,25)3,475 м3. Может быть подано и меньшее, чем 3,475 м количество влаги, но оно в любом случае должно быть больше такого ее объема, которое соответствует влажности разрыва капилля- ров, т. е. превышать 1,9 м3 (3,15-1,25)1,9 м , так как только при этом условии будет происходить движение влаги в контуре про- мачивания к поверхности испарения.

Аналогичным образом определяют ко- личество влаги, которое следует подать в пористом материале 11, содержащимся в прямоугольном резервуаре, чтобы увлажнить его до наименьшей влагоемкости. При высоте резервуара 3 м, ширине 0,5 м и дли- не 10 м это количество влаги будет равным 4,5 м3. Естественные запасы влаги составят 1,2м3, а количество влаги, соответствующее влажности разрыва капилляров, составит 3,0 м . Отсюда следует, что для насыщения пористого материала 11 до наименьшей влагоемкости в прямоугольный резервуар потребуется подать 3,3 м влаги (4,5-1,2). Может быть подано и меньшее, чем 3,3 м , количество влаги, но оно в любом

случае по вышеизложенным сообщениям должно превышать 1,8 м3 (3-1,2). Под наружные стенки 8 V-образного резервуара 5 и противоположные стенки 6 прямоугольных резервуаров 7 устанавливают солепри- емные контейнеры 20. Затем производят закачку воздуха в трубчатый элемент 27, которым оборудованы борта 26 солеприемно- го контейнера 20. После достижения требуемой герметичности соединения со- леприемного контейнера 20 с днищем прямоугольных резервуаров 7 вентиль подачи воздуха закрывают.

Далее опытным путем определяют расход воды на испарение со стенок (испаряющих поверхностей) 8 и 6 резервуаров 5 и 7 в единицу времени при влажности супесчаного грунта близком или равном наименьшей влагоемкости. Указанный расход является переменной величиной, зависящей от времени суток и времени года. Поэтому для соблюдения баланса между количеством поступающей в супесчаный грунт 11 влаги и величиной ее испарения со стенок 8 и 6 резервуаров 5 и 7 используют устройство управления расходом поступающей в супесчаный грунт воды. В простейшем случае это тензиометр 31, например тензиометр АМ- 20-11, позволяющий автоматизировать процесс наблюдений и вести передачу информации на блок управления. Увлажнение пористого материала 11 в этом случае производят, например, устройствами для капельного орошения, которые в соответствии с поступающими с блока управления командами производят непрерывную равномерную раздачу заданного расхода воды по длине увлажнительного трубопровода 13 в перфорированные трубки 12.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с командами, поступающими с блока управления, исходная минерализованная вода через увлажнительный трубопровод 13 и перфорированные трубки 12 поступает в супесчаный грунт 11, промачивает его до наименьшей влагоемкости и капиллярно перемещается к стенкам 8 и 6 резервуаров 5 и 7. Достигая стенок 8 и 6, влага испаряется, а соли 19 выпадают в осадок. Капроновая ткань 10, которой обтянут алюминиевый каркас 9 стенок 8 и 6 резервуаров 5 и 7 свободно пропускает испаряющуюся влагу, предохраняя в то же время супесчаный грунт 11 от гидродинамической суффозии. Радиационные пластины 29, расположенные на стенках 30 прямоугольных резервуаров 73 улавливают солнечное тепло и передают его увлажненному супесчаному грунту 11, что интенсифицирует процесс и спарения влаги со стенок 6 резервуаров 7. Интенсивному испарению влаги способствует высокая теплопроводность алюминия, из которого изготовлены резервуары и радиационные пластины 29 устройства (коэф- фициенттеплопроводности алюминия 209,3 ВТДМ.К.), в несколько раз превышающая теплопроводность железа (74,4 ВТ/(М.К.). Брезентовое полотнище 18, пропущенное через основное 16 и дополнительное 17, щелевые отверстия увлажнительного трубопровода 13, расположенного на крыльях 14 V-образного резервуара и закрепленное посредством механизма 22 в требуемое поло- жение, позволяет, испаряя со своей поверхности влагу, снизить температуру в близлежащей зоне и повысить интенсивность конвективного теплообмена этой зоны с окружающей средой. Результатом этого является возрастание скорости прохождения воздушно-теплового потока в зоне расположения брезентового полотнища 18 и стенок 8 V-образкого резервуара 5, причем с последних испарение злаги идет при более низких (стартовых), чем в окружающей среде температурах, что в сочетании с интенсифицирующим испарение обдувом их воздушным потоком позволяет существенно снизить температуру стенок. 4 У-сЬ- разного резервуара 5.

Образующаяся в испарительной 2 камере парообразная влага погашает в ней давление паровоздушной смеем, которая к тому же под воздействием радиационных пластин 29 имеет высокую температуру. Благодаря же содержащим пэд давлением, превышающем атмосферное, ьоздух, трубчатым элементам 27, котор.5ь оборудованы борта 26 солеприемногч контейнера 20 обеспечивается герметичность испарительной 2 камеры, что препятстьует утечкам из нее во внешнюю среду парообразной влаги и тепла,

В дистилляционной 1 jfirspc как было показано выше, создается Нс,,,в, относительно низкая температур в далекие в связи с отсутствием испарен я ::е превышает атмосферного. В связи с эг/м з соответствии со вторым началом .иина./жи, паровоздушная смесь из испарительной 2 камеры перемещается по пиропропускным трубам 3, имеющим теплоизолирующее из асбестового волокна покрытие, ь область относительно низкого давления ч меньшей температуры, в частности в дистилляцией- ную камеру 1 Здесь парообразная влага конденсируете и отйо,:.тся из дистилляционной 1 камеры по каналу 34 отвода конденсата 33 в конденсатосборник. Конденсации водяного пара способствует теплоотражающее покрытие из алюминиевой фольги на стенках4 V-образного резервуара 5, образующих дистилляционную 1 камеру.

Выпадающие в осадок соли 19 постепенно скапливаются на внешней поверхности брезентового полотнища 18 и капроновой ткани, которой обтянут алюминиевый каркас 9 стенок 8 и 6 резервуаров 5 и 7. По мере накопления соли 19 под действием собственного веса отслаиваются от брезентового полотнища 18 и стенок 8 и 7 и подают в солеприемный контейнер 20. Отслоению солей 19 от брезентового полотнища 18 способствует воздушно-тепловой

поток, оказывающий на него механическое воздействие в виде дугообразных прогибов в ту или иную сторону. Для удаления оставшихся на стенках 8 и 6 солей 19 включают вибратор 28, который, создавая механические колебания стенок резервуаров 5 и 7. вызывает отслоение от них солей 19, свободное их прохождение через решетчатое дно испарительной 2 камеры и складирование в солеприемных контейнерах 20. Заполненные солью 19 контейнеры 2С направляют потребителю (химическая промышленность), а на их место устанавливают другие, Для замены солеприемного контейнера 20, расположенного под противоположными стенками 5 прямоугольны резервуаров 7, открывают вентиль выпуске воздуха из трубчатых элементов 26. Этс приводит к разгерметизации испарительной 2 камеры, что дает возможность выкатить из под нее солеприемный контейнер 20, а на его место вкатить другой. После эгсго вновь производят закачку воздуха Е трубчатые элементы 27 до полного герметичного соединения днища резервуаров 7 с

солеприемным контейнером 20.

Формула изобретения

Устройство для опреснения минерали зованной воды, включающее заполненные пористым материалом резервуар из тепло проводного материала с боковыми испаряющими поверхностями, тензиметр дл контроля влажности пористого материала заглубленные в пористый материал перфо рированные трубки, подключенные кувлаж нительиому трубопроводу с вентилем вибратор для отслоения солей с боковы) испаряющих поверхностей, испарителынук камеру, образованную боковыми испаряю щими поверхностями соседних резервуаров, сообщенную с ней дистилляционнук камеру с теплоотражающим внутри покры таем, радиационные пластины для нагрев; испарительной камеры и солеприемный

контейнер, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет увеличения выхода конденсаторов, наружные боковые стенки у содержащего дистилляционную камеру резервуара и противоположные стенки резервуаров, образующих снабженную решетчатым днищем испарительную камеру, выполнены с возможностью испарения влаги в виде каркаса, обтянутого водопроницаемым водостойким материалом, причем заполненные пористым материалом резервуара снабжены опорами, а сообщающая между собой дистилляционную и испарительную камеры паропропускная труба снабжена теплоизоляционным покрытием, находящимся под противоположными стенками, образующих испарительную камеру резервуаров, передвижной солеприемный контейнер выполнен с бортами и снабжен установленным на них для герметизации испарительной камеры трубчатым газонепроницаемым элементом с обратным клапаном для подачи сжатого газа, на закрепленных

по верхним краям наружных стенок содержащего дистилляционную камеру резервуара, крыльях установлен увлажнительный трубопровод , имеющий в верхней полусфере основное и дополнительное щелевое отверстия, через которые продет и пропущен волокнистый водовпитывающий материал, концы которого снабжены расправляющей планкой, выведенной в передвижной солеприемный контейнер и соединенной с механизмом установки в требуемое положение волокнистого водовпитывающего материала, имеющего на участке контакта с увлажнительным трубопроводом переменное

сечение, причем в затянутом до упора положении оно в полости увлажнительного трубопровода меньше сечения основного, но больше сечения дополнительного щелевого отверстия, за пределами жеувлажнительного трубопровода сечение соответствующей части волокнистого водовпитывающего материала больше сечения основного, но меньше сечения дополнительного щелевого отверстия.

Изобретение относится к водоснабжению сельского хозяйства и может быть использовано для очистки загрязненных вод и добычи полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности способа опреснения минерализованной воды. В устройстве для опреснения минерализованной воды наружные боковые стб нки у содержащего дистилляционную камеру резервуара и противоположные стенки резервуаров, образующих снабженную решетчатым днищем, испарительную камеру, выполнены с возможностью испарения влаги в виде каркаса, обтянутого водопроницаемым водостойким материалом, причем заполненные пористым материалом резервуары снабжены опорами, а сообщающаяся между собой дистилляционную и испарительную камеру, паропропускная труба снабжена теплоизоляционным покрытием, находящимся под противоположными стенками образующих испарительную камеру резервуаров, передвижной солеприемный контейнер выполнен с бортами и снабжен установленным на них для герметизации испарительной камеры трубчатым газонепроницаемым элементом с обратным клапаном для подачи сжатого газа, на закрепленных по верхним краям наружных стенок содержащего дистилляционную камеру резервуара крыльях установлен увлажнительный трубопровод, имеющий в верхней полусфере основное и дополнительное щелевое отверстия, через которые продет и пропущен волокнистый водовпитывающий материал, концы которого снабжены расправляющей планкой, выведенной в передвижной солеприемный контейнер и соединенной с механизмом установки в требуемое положение волокнистого водовпитывающего материала, имеющего на участке контакта с увлажнительным трубопроводом переменное сечение, причем в затянутом до упора положении оно в полости увлажнительного трубопровода меньше сечения основного, но больше сечения дополнительного щелевого отверстия. 6 ил. сл С 4 О О 00

f

ш

ш

,8 31 5 18

/

/у/ У// /// //////

(риг. 1

55