Спосіб одержання талої води

Реферат: Спосіб одержання талої води включає заморожування води в ємності, відтаювання льоду, оброблення води перед заморожуванням її в ємності ультразвуковими коливаннями, охолодження води до температури замерзання важкої води, зливання незамерзлої води в другу ємність і охолодження її до температури замерзання прісної води і витримування при цій температурі до одержання по контуру другої ємності шару льоду в заданому об'ємі, зливання незамерзлої в осьовій частині другої ємності води і відтаювання льоду, що в ній залишився. Крім цього, перед заморожуванням води в ємності її обробляють ультразвуковими коливаннями в діапазоні частот від 20 до 4500 кГц, а злиту незамерзлу в другій ємності воду охолоджують до температури замерзання прісної води в діапазоні температур від 0 град. С до мінус 10 град. С. UA 111494 U (12) UA 111494 U UA 111494 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів обробки води і може бути використана для одержання очищеної харчової талої води в побуті і на виробництві. Відомий спосіб одержання талої води [див. патент Російської Федерації № 2186033 МПК CO2F1/22], що включає заморожування води в ємності і відтаювання льоду. При цьому при здійсненні зазначеного відомого способу заморожування води і відтаювання льоду відбувається в тій самій ємності, а після відтаювання льоду зливають (сифонують) верхній очищений шар води обсягом 75 % від загального обсягу замороженої води. Однократне використання цього способу дозволяє знизити загальний солевміст води на 20-65 %. При повторенні способу стосовно очищеної води можна знизити загальний солевміст. Недоліком зазначеного відомого способу одержання талої води є те, що при однократному його використанні загальний солевміст води знижується максимум на 65 %. Для більшого зниження солевмісту води необхідно повторювати спосіб. Це суттєво знижує продуктивність способу і його ефективність. При цьому при використанні для одержання талої води морозильних камер збільшуються енерговитрати. Недоліком зазначеного способу є також і те, що він не дозволяє очистити воду від "важкої води" (окису дейтерію), якої у водопровідній воді міститься до 150 грам на одну тонну води. Незважаючи на незначну кількість важкої води, ця вода негативно впливає на живі клітини, у тому числі і клітини організму людини. Недоліком цього способу є також і те, що при його здійсненні не знищується бактеріальна мікрофлора води. Відомий також спосіб одержання талої води [див. патент Російської Федерації № 2142914 МПК CO2F 1/22]. Цей спосіб включає заморожування води в ємності і відтаювання льоду. При здійсненні цього способу ємність з водою охолоджують до температури заморожування при відношенні теплових потоків у бічних і торцевих поверхнях ємності, рівному 50-500, витримують її до одержання за одну операцію виробу у вигляді шару чистого льоду по контуру в об'ємі 2550 % від початкового об'єму води, шару дейтерійового льоду товщиною 0,5-4 мм по обох торцевих поверхнях ємності і залишкового розсолу, після чого видаляють ємність з виробом з морозильної камери, витримують у режимі відтаювання протягом часу, що на 20-40 % перевищує час, необхідний для відділення виробу від ємності. Після цього виріб видаляють з ємності і видаляють тонкий шар льоду по його торцевих поверхнях, виливають з виробу залишковий розсіл і розморожують лід, що залишився. Для підвищення якості очищення води від солей і важкої води спосіб повторюють. Цей спосіб у порівнянні зі способом по вищезазначеному патенту Російської Федерації № 2186033 дозволяє частково очистити воду від солей, що містяться в ній, і важкої води. Однак недоліком зазначеного способу є те, що для його здійснення потрібне створення відношення теплових потоків у бічних і торцевих поверхнях ємності, у якій заморожують воду, рівному 50500, тобто різних потоків, що вимагає відповідної конструкції ємності і морозильної камери й ускладнює процес. Крім того, недоліком цього способу є необхідність використання ручної праці для виймання з морозильної камери ємності з виробом після заморожування води, виймання виробу з ємності після часткового відтаювання льоду, видалення тонкого шару льоду по торцевих поверхнях виробу, виливання з виробу залишкового розсолу. Це підвищує трудомісткість процесу. Недоліком цього способу є також те, що: - при однократному його здійсненні не забезпечується висока якість очищення води від солей і важкої води; - при його здійсненні не знищується бактеріальна мікрофлора, що знаходиться у воді. Відомий спосіб одержання талої води [див. патент України на корисну модель № 19837, МПК C02F 1/22 C02F 1/36], що включає обробляння ультразвуковими коливаннями перед заморожування води в ємності, відтаювання льоду, охолодження води до температури замерзання важкої води, зливання незамерзлої води у іншу ємність, охолодження води в цій ємності до температури замерзання прісної води і витримування води при цій температурі до одержання шару льоду по контуру ємності заданого об'єму, після чого незамерзлу в осьовій частині ємності воду зливають, а лід у ній відтаюють. При цьому обробку води ультразвуковими коливаннями виконують з частотою 20-4000 кГц, і охолодження води в першій ємності здійснюють до замерзання важкої води, а охолодження води в другій ємності виконують до температури від 0 °C до мінус 4 °C. При охолодженні води в другій ємності температуру замерзання прісної води витримують до одержання шару льоду по контуру ємності в об'ємі 2575 % початкового об'єму води в цій ємності. Недоліком зазначеного способу є недостатній діапазон ультразвукових коливань при обробці води, що не дає можливості знищувати бактеріальну мікрофлору, яка може бути у воді, а також недостатній діапазон температур замерзання прісної води при її охолодженні, що не 1 UA 111494 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дає можливості, при необхідності, її переохолоджувати і отримувати, таким чином, лід необхідного об'єму, при більш високій концентрації солей у воді за більш короткий проміжок часу. Відповідно до зазначеного патенту корисна модель за своїми ознаками є найбільш близькою до корисної моделі, яка заявляється, і у зв'язку з цим вона вибрана за прототип. В основу заявленої корисної моделі поставлена задача щодо удосконалення способу одержання талої води, що має місце у прототипі, з метою досягнення нового технічного результату при здійсненні способу, що виражається в підвищенні якості очищення води від бактеріальної мікрофлори й у підвищенні продуктивності способу з забезпеченням знищення бактеріальної мікрофлори, що може бути у воді. Для досягнення цього технічного результату в способі одержання талої води, що включає заморожування води в ємності, відтаювання льоду, оброблення ультразвуковими коливаннями води перед її заморожуванням в ємності, охолодження води до температури замерзання важкої води в діапазоні температур плюс 3,8-3,5 °C, зливання незамерзлої води в іншу ємність, охолодження її до температури замерзання прісної води, витримування при цій температурі воду до одержання по контуру другої ємності шару льоду заданого об'єму, зливання незамерзлої в осьовій частині другої ємності води і відтаювання люду, що в ній залишився При цьому перед заморожуванням води в ємності її обробляють ультразвуковими коливаннями в діапазоні частот від 20 до 4500 кГц, а незамерзлу воду зливають у іншу ємність і охолоджують цю воду до температури в діапазоні від 0 °C до мінус 10 °C. Температуру замерзання цієї води витримують протягом терміну, за який утворюється заданий об'єм льоду, після чого незамерзлу воду видаляють, а лід, що утворився, використовують для отримання талої води. Для досягнення нового технічного результату необхідна наступна сукупність відмітних ознак заявленого способу в сукупності всіх суттєвих ознак, зазначених у незалежному пункті формули корисної моделі, зокрема: - обробка води в ємності ультразвуковими коливаннями перед її заморожуванням в діапазоні частот 20-4500 кГц; - охолодження води до температури замерзання важкої води; - переливання незамерзлої в першій ємності води у другу ємність; - охолодження води в другій ємності до температури замерзання прісної води в діапазоні від 0 °C до мінус 10 °C і витримування цієї температури до одержання шару льоду по контуру другої ємності в заданому об'ємі; - зливання незамерзлої води в осьовій частині другої ємності; - відтаювання льоду, що залишився в другій ємності. Виключення з зазначеної сукупності відмітних ознак хоча б однієї із них не забезпечує досягнення нового технічного результату, що є метою корисної моделі. Отже, зазначені відмітні ознаки заявленого способу є суттєвими, тому що кожна з них, окремо узята, необхідна, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт корисної моделі від всіх інших об'єктів того ж призначення й одержати новий технічний результат. Між зазначеними в незалежному пункті формули корисної моделі відмітними ознаками способу й одержуваним новим технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок. Відомо, що структура води залежить від домішок, що містяться в ній. При впливі на водуультразвуковими коливаннями в ній виникає ультразвукова кавітація, що руйнує існуючу в ній структуру і підготовляє її до структуризації при заморожуванні. Після відтаювання льоду тала вода набуває властивості внутрішньоклітинної рідини людини. Така тала вода після уживання відразу ж включається в обмінні процеси в організмі людини на клітинному рівні, що оздоровлює людину, очищає її організм від шлаків. Крім того, оскільки ультразвукова кавітація в діапазоні зазначених частот знищує бактеріальну мікрофлору, що може бути практично у воді, для одержання талої води може бути використана водопровідна не хлорована вода, що дає можливість, таким чином, ефективно очищати звичайну воду від важкої води. Особливістю заявленого способу одержання талої води є те, що перед охолодженням води до температури замерзання важкої води її обробляють ультразвуковими коливаннями в діапазоні 20-4500 кГц, що дає можливість знищувати бактеріальну патологічну мікрофлору, яка може бути практично у водопровідній воді, а також те, що воду в другій ємності охолоджують до температури замерзання прісної води в діапазоні температур від 0 °C до мінус 10 °C і витримують цю температуру до одержання шару льоду по контуру другої ємності в заданому об'ємі, який у залежності від ступеня забруднення води солями й іншими домішками приймають у межах 25-75 % початкового об'єму води в другій ємності. Оскільки температура замерзання розсолу з домішками нижче температури замерзання прісної води, і він залишається ще в 2 UA 111494 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рідкому стані, тоді як прісна вода вже перейшла у тверду фазу, то розсіл при такій операції витісняється з фронту утворення кристалів льоду з прісної води. Це дозволяє очистити воду від розсолу і домішок і одержати прісну воду у вигляді шару льоду по контуру другої ємності при одноразовому здійсненні способу. Спосіб одержання талої води, що заявляється, реалізується за допомогою пристрою, що зображений на кресленні. Пристрій для одержання талої води містить корпус 1 з морозильною камерою 2, у якій розміщені перша ємність 3 і друга ємність 4. Під другою ємністю 4 установлена ємність 5. У нижній частині першої ємності 3 установлений клапан 6 з нагрівачем 7. У верхній частині корпуса 1 установлений генератор 8 ультразвукових коливань з розміщеним у першій ємності 3 випромінювачем 9. Перша ємність 3 поміщена в нагрівач 10, призначений для відтаювання льоду, що утворився в ній у вигляді шару 11 важкої води. У нижній частині другої ємності 4 установлений клапан 12 з нагрівачем 13. Друга ємність 4 поміщена в нагрівач 14, призначений для відтаювання утвореного в ній у вигляді льоду шару 15 прісної води. У нижній частині ємності 5 установлений клапан 16 для зливання її вмісту через патрубок 17 у ємність 18. Пристрій для одержання талої води устаткований розміщеною в першій ємності 3 термопарою 19 з термометром 20 і розміщеною в другій ємності 4 термопарою 21 з термометром 22, призначеними для контролю і керування процесом одержання талої води. Пристрій має патрубок 23 для подачі води в першу ємність 3. Друга ємність 4 встановлена в морозильній камері 2 на теплоізолюючій прокладці 24. Позицією 25 на кресленні позначена вода. Спосіб одержання талої води здійснюють з наступною послідовністю операцій. Перед початком процесу клапани 6, 12 і 16 закривають, нагрівачі 7, 10, 13 і 14 виключають. Після цього через патрубок 23 першу ємність 3 заповнюють водою заданого об'єму. Потім включають генератор 8 ультразвукових коливань і за допомогою випромінювача 9 воду обробляють ультразвуковими коливаннями. У залежності від характеру бактеріальної мікрофлори і ступеня забруднення нею води вибирають частоту ультразвукових коливань у межах 20-4500 кГц і тривалість обробки, що встановлюють експериментально. Після обробки води ультразвуковими коливаннями включають морозильну камеру 2 і охолоджують воду в першій ємності 3 до температури плюс 3,8-3,5 °C. Контроль за процесом ведуть за допомогою термопари 19 і термометра 20. Коли вода остудиться до заданої температури, її витримують при цій температурі протягом 20-30 хв. При цьому на стінках першої ємності 3 утвориться шар льоду з замерзлої важкої води, товщина якого в залежності від кількості важкої води в загальній кількості води складає 1-5 мм. Після цього включають нагрівач 7 і відкривають клапан 6. При цьому, якщо в клапані утворився лід, він відтає, і вода з першої ємності 3 перетікає в другу ємність 4. Після цього клапан 6 закривають і нагрівач 7 виключають. Після зливання води з першої ємності 3 у другу ємність 4 воду в ній охолоджують до температури замерзання прісної води. Контроль за процесом ведуть за допомогою термопари 21 і термометра 22. Коли вода охолоне до заданої температури, її витримують протягом часу, необхідного для одержання шару льоду по контуру другої ємності 4 в об'ємі 25-75 % початкового об'єму води в цій ємності. Об'єм одержуваного шару льоду вибирають у заданих межах у залежності від ступеня солоності води і наявності домішок. При здійсненні цієї операції відбувається витіснення домішок із фронту утворення кристалів льоду, що утворюються з замерзаючої прісної води, і концентрація цих домішок в осьовій частині другої ємності 4 у вигляді розсолу. Температура замерзання такого розсолу знаходиться в межах від мінус 5 °C до мінус 11 °C, тобто нижче температури замерзання прісної води, і він залишається ще в рідкому стані, тоді як прісна вода вже переходить у тверду фазу - лід. При замерзанні прісної води молекули її кристалізуються і перетворюються в структурований лід. При цьому в самих кристалах води відбувається безперервний рух, у них установлюється така ж циркуляція, як в організмі людини, тварин і рослин. Чим довше життя кожного кристала прісної води при її заморожуванні, тим більше в неї споріднення з внутрішньоклітинною рідиною організму людини. Тому операцію заморожування води в другій ємності 4 здійснюють протягом 8-10 годин. Після одержання шару льоду по контурі другої ємності 4 у заданому об'ємі включають нагрівач 13 і відкривають клапани 12 і 16. При цьому, якщо в клапані 12 утворився лід, він розтає, і розсіл із другої ємності 4 перетікає в ємність 5, а з неї по патрубку 17 у ємність 18, з якої його потім видаляють. Після цього клапани 12 і 16 закривають і нагрівач 13 виключають. В другій ємності 4 залишається прісна вода у вигляді структурованого льоду. Після зливання розсолу з другої ємності 4 включають нагрівачі 10 і 14 і відтаюють шар 11 льоду з важкої води в першій ємності 3 і шар 15 льоду з прісної води в другій ємності 4. При цьому операцію відтаювання льоду в другій ємності 4 роблять протягом 8-10 годин. Після розставання льоду в другій ємності 4 одержують талу воду. Потім відкривають клапани 12 і 16 і через ємність 5 і патрубок 17 талу воду зливають у ємність 18 для подальшого зберігання і вживання. Після цього відкривають клапан 6 і зливають важку воду і, при 3 UA 111494 U 5 необхідності, подаючи воду через патрубок 23, промивають усю систему ємностей, після чого процес одержання талої води повторюють. Отримана таким способом тала вода має упорядковану структуру, подібну до структури льоду, є біологічно активною, що пояснює її особливості впливу на живі клітки організму людини. Отримана тала вода залишається структурованою і біологічно активною протягом 6-7 днів при температурі збереження не вище плюс 25 °C, після чого перетворюється в звичайну очищену воду. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Спосіб одержання талої води, що включає заморожування води в ємності, відтаювання льоду, оброблення води перед заморожуванням її в ємності ультразвуковими коливаннями, охолодження води до температури замерзання важкої води, зливання незамерзлої води в другу ємність і охолодження її до температури замерзання прісної води і витримування при цій температурі до одержання по контуру другої ємності шару льоду в заданому об'ємі, зливання незамерзлої в осьовій частині другої ємності води і відтаювання льоду, що в ній залишився, який відрізняється тим, що перед заморожуванням води в ємності її обробляють ультразвуковими коливаннями в діапазоні частот від 20 до 4500 кГц, а злиту незамерзлу в другій ємності воду охолоджують до температури замерзання прісної води в діапазоні температур від 0 град. С до мінус 10 град. С. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 4