Апарат для опріснення морських та солоних вод

Реферат: Апарат для опріснення морських та солоних вод містить вертикальний корпус випарника, змієвиковий конденсатор, патрубки підводу і відводу теплоносія та виводу пари і його конденсату. Нижня частина корпусу випарника занурена в опріснювану воду і має горизонтальну решітку з насадкою в два шари. Нижній шар в вигляді шару гальки, а верхній виконано в вигляді псевдозріджуваних теплопровідних гранул з розміщеними в них нагрівними елементами, Патрубки підводу і відводу теплоносія сполучені з сонячною батареєю. Конденсатор водяного пару розміщений в створеному нижньому відсіку корпусу випарника, бокова поверхня та дно якого виконані перфорованими. Патрубок відводу прісної води виведений з відсіку і розміщений перед корпусом апарата. UA 100061 U (54) АПАРАТ ДЛЯ ОПРІСНЕННЯ МОРСЬКИХ ТА СОЛОНИХ ВОД UA 100061 U UA 100061 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до апаратів для опріснення морських та солоних вод і може бути використана в енергетиці, в хімічній та харчовій технологіях як для опріснення таких вод, так і для їх очистки шляхом дистиляції (випарювання і конденсації). Винахід може використовуватись і на морському транспорті. Відомим аналогом є апарат аналогічного призначення, який містить вертикальний корпус випарника, конденсатор водяного пару, патрубки для підводу і відводу теплоносія, опріснюваної води (патент США № 3843462, кп. 203-11, від 15.04.1974). Відомим аналогом є апарат з вертикальним корпусом випарника, нижня частина якого занурена в опріснювану воду, змієвиковий конденсатор, патрубки підводу і відводу теплоносія, опріснюваної води і виводу пару (патент США № 3357898, кл. 202-234, від 12.12.1967). Недоліки аналогів полягають в низький інтенсивності процесу випарювання і в недостатній ефективності опріснення через мало інтенсивний теплообмін в корпусі випарника, та недостатній вивід солі з води. Частково ці недоліки усунені в найближчого аналога - апараті, який містить вертикальний корпус випарника, нижня частина якого занурена в опріснювану воду і має горизонтальну решітку з насадкою в 2 шари, нижній - в вигляді шару гальки, а верхній виконано в вигляді псевдозріджуваних теплопровідних гранул, з розміщеними в них нагрівними елементами, змієвиковий конденсатор, патрубки підводу і відводу теплоносія та виводу пари і його конденсату (а.с. СРСР. № 713139, МКВ С 02 В1/06, В 01Д/16, від 01.09.1976, автори Михайлик В.Д. та інші - прототип). Недоліки найближчого аналога пов'язані з тим, що його реалізація потребує значних витрат теплової енергії на випарювання води, а конденсатор водяного пару не захищений від механічних пошкоджень, особливо коли опріснення ведеться на плаваючому судні. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого апарату для опріснення морських та солоних вод, який міг би працювати автономно від мережі енергопостачання, використовуючи відновлені енергоресурси, наприклад, енергію сонця, чи вітру, а конденсатор водяного пару був би створений в захисному виконанні від механічних та інших пошкоджень. Поставлена задача вирішується тим, що апарат для опріснення морських та солоних вод, містить вертикальний корпус випарника, нижня частина якого занурена в опріснювану воду і має горизонтальну решітку з насадкою в два шари, нижній - в вигляді шару гальки, а верхній виконано в вигляді псевдозріджуваних теплопровідних гранул з розміщеними в них нагрівними елементами, змієвиковий конденсатор, патрубки підводу і відводу теплоносія, та виводу пари і його конденсату, згідно з корисною моделлю, патрубки підводу і відводу теплоносія сполучені з сонячною батарею, конденсатор водяного пару розміщений в створеному нижньому відсіку корпуса випарника, бокова поверхня та дно якого виконані перфорованими, а патрубок відводу прісної води виведений з відсіку і розміщений перед корпусом апарата, бокова поверхня відсіку виконана з перфораціями від решітки до його дна, і діаметр перфорацій решітки і відсіку менше мінімального розміру гальки. Корисна модель пояснюється кресленням, на якому схематично показано запропонований апарат. Апарат містить: вертикальний корпус випарника 1, насадку в вигляді шару гальки 2, підтримуючу горизонтальну решітку 3, нагрівні елементи 4, які сполучені з сонячною батареєю 5 через патрубки підводу і відводу теплоносія відповідно 6 і 7, відбійну сітку 8, патрубок 9 виводу пара, змієвиковий конденсатор 10, створений відсік 11 з перфорованими боковими стінками та дном, патрубок 12 виводу дистиляту, теплопровідну легку насадку 13. Апарат працює наступним чином. В корпус випарника 1 на решітку 3 завантажують гальку 2, розміром 20-40 мм, формують її шар, висотою не більше ¼ від висоти робочої камери випарника. В корпусі 1 розміщують нагрівні елементи 4, які з'єднані з патрубками підводу 6 і відводу 7 теплоносія від сонячної батареї 5 (через гнучкі сильфони на рис. без номера). Через верхню горловину корпуса, при знятій відбійній сітці 8, в корпус 1 завантажують теплопровідну легку насадку 13, наприклад, алюмінієві гранули розміром 2-5 мм. Корпус випарника 1 встановлено на опріснюваній воді, а нижня зона 2 шару гальки занурена в воду. Випарник 1 може бути встановлено на плаваючому судні. Таке компонування шару гальки 2 дозволяє реалізувати роботу апарата без трубопроводу оброблюваної води. Завдяки шару гальки 2 вода рівномірно розподіляється по нижній частині випарника і підходить до нього, що забезпечується порозністю шару гальки. Надходження води в корпус випарника самозабезпечується за рахунок ефекту капілярного насосу, створюваного як шаром гальки, так і нагрівом насадки 13, від нагрівних елементів 4. Вода починає поступати в шар насадки 13, нагрівається і випарюється за рахунок тепла насадки. Верхня частина шару насадки псевдозріджується під дією створеного пару, в результаті чого забезпечується інтенсивний тепломасообмін в шарі насадки 13. Одержаний водяний пар через відбійну сітку 8 (або 1 UA 100061 U 5 10 15 каплевловлювач) по патрубку 9 поступає в конденсатор 10 в вигляді змійовика, зануреного в оброблювану воду. З конденсатора одержаний дистилят опрісненої води відводиться з відсіку 11 по патрубку 12, який розміщений перед корпусом апарата. Для спрощення та покращення відводу солі з корпусу 1 на шар насадки 13 періодично накладають вібрації, наприклад, від вібростенда (на кресленні не показано) через нагрівні елементи 4, які для цього оснащені гнучкими сильфонами і підпружинені (на рис. без номера). З шару гальки 2 сіль легко виводиться завдяки порозності шару та вимиванню солі водою. Для отримання побічного продукту в вигляді сухої морської солі схема апарату може бути доповнена циркуляційним пневмотранспортером з циклонним пилевловлювачем, згідно з нашим прототипом. Важливою відзнакою даного апарату являється розміщення конденсатора водяного пару 10 в спеціально створеному нижньому відсіку 11 випарника. При цьому бокова поверхня та дно відсіку виконані перфорованими з діаметрами отворів відсіку 11 та рештки 3 менше мінімального розміру гальки. Ці відзнаки забезпечують захисне виконання конденсатора, від його механічних пошкоджень, і запобігають випадінню гальки з шару 2, та через отвори перфорацій відсіку. Попередні напрацювання показують, що обростання конденсатора солями незначне, можливе опріснення морської води за даною схемою, і очікується її економічна та екологічна ефективність. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Апарат для опріснення морських та солоних вод, що містить вертикальний корпус випарника, нижня частина якого занурена в опріснювану воду і має горизонтальну решітку з насадкою в два шари, нижній в вигляді шару гальки, а верхній виконано в вигляді псевдозріджуваних теплопровідних гранул з розміщеними в них нагрівними елементами, змієвиковий конденсатор, патрубки підводу і відводу теплоносія та виводу пари і його конденсату, який відрізняється тим, що патрубки підводу і відводу теплоносія сполучені з сонячною батареєю, конденсатор водяного пару розміщений в створеному нижньому відсіку корпусу випарника, бокова поверхня та дно якого виконані перфорованими, а патрубок відводу прісної води виведений з відсіку і розміщений перед корпусом апарата. 2. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що бокова поверхня відсіку виконана з перфораціями від решітки до його дна і діаметр перфорацій решітки і відсіку менше мінімального розміру гальки. 2 UA 100061 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3