Демінералізаційна установка

Реферат: UA 87363 U UA 87363 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової, хімічної, будівельної, металургійної, сільськогосподарської та ін. промисловості, зокрема, до установок для опріснення засоленої і морської води. Відомий пристрій для опріснення соленої води в південних районах Середньої Азії (Б.С. Колычев. Атом утоляет жажду. - М.: Атомиздат, 1970), де нічна температура опускається нижче нуля, а вдень стає плюсовою. Там запропоновані майданчики для виморожування, які побудовані терасами. Солону воду заливають на верхній майданчик шаром близько 20 см. Вода, замерзаючи з поверхні, віддає сіль нижнім шарам. Вдень, коли нагрівається повітря, частину води, яка не замерзла і утримує найбільшу кількість солей, зливають на нижній майданчик. Туди ж зливають і першу порцію води талого льоду, яка утримує підвищену кількість солей. Решту частину води талого льоду направляють в резервуар для опрісненої води. Таким чином вдається знизити вміст солей у воді з 15 до 0,5 г/л, що для питної води вважається вже практично нормою. Недоліком такого пристрою є низька продуктивність та неможливість використання цього методу в кліматичних умовах України. Відома опріснювальна установка (Б.С. Колычев. Атом утоляет жажду. - М.: Атомиздат, 1970) з заморожуванням льоду в бунти, яка складається з насосної станції для подачі солоної води на бунти, які в подальшому, після замерзання води накриваються теплоізоляційним матеріалом; резервуара прісної води; майданчиків для заморожування і накопичення розсолу або майданчики для його випаровування. Майданчики для заморожування бунтів льоду являють собою басейни глибиною 50-60 см з дном, який має нахил до випускного патрубка. Над дном басейна на висоті 20-30 см розміщується дірчасте дно із залізобетонних колосників або дощок, укладених на ребро. Дірчасте дно дозволяє стікати розсолу і воді з бунта в басейн, а з нього в резервуар прісної води або в накопичувачі розсолу. В стінках басейну мають місце вікна, які закриваються, для вентиляції піддренажного простору і подачі теплого повітря для прискорення танення льоду. Над басейном монтуються труби з отворами або форсунками, які забезпечують розподіл і розбризкування солоної води під час заморожування бунта льоду. Недоліками цієї установки є: - сезонне використання холоду в зимовий період; - низька продуктивність; - не може бути використана в південних районах, де порівняно коротка зима з низькими 3 температурами. Наприклад, для одержання 1000 л (1 м ) прісної води на добу при температурі 2 2 10 °C потрібен майданчик близько 15 м , а при -5 °C вже 20-25 м . Відома також установка безперервної дії із виморожуванням солоної води штучним холодом (Б.С. Колычев. Атом утоляет жажду. - М.: Атомиздат, 1970). Солона вода до того, як надійти в апарат для виробництва льоду, охолоджується холодним розсолом, який утворюється при розтаванні льоду, а також самим льодом. Охолодившись в теплообміннику, вона надходить в генератор, по змійовиках якого тече рідина з низькою температурою з холодильної установки. В генераторі утворюється суспензія льоду. Така концентрація досягається, коли 1/3 солоної води перетворюється в лід. Одержаний уже частково опріснений лід разом із незамерзлим розсолом, який залишився, через розвантажувальний люк попадає на сітчастий транспортер. Після відділення незамерзлого розсолу в першій частині конвеєра лід надходить в камери танення, де обдувається теплим повітрям, яке подається компресором. Лід частково розтає, і з утворюваним розсолом виходить ще значна частина солі. Одержаний на першій і останній частині конвеєра розсіл надходить в теплообмінник, де проходить попереднє охолодження вихідною солоною водою. Лід, який залишається, утримує уже тільки 0,5 г/л солі, що відповідає нормі для питної води. Опріснений лід зсипається в ізольовану головну частину теплообмінника, через яку проходять трубопроводи з вихідною солоною водою, де і тане. Недоліком установки є складність конструкції і значні габаритні розміри. Найближчим аналогом є "Опріснювач солоної води" по патенту України № 43256, М.Кл. C02F 1/04, опубл. в Бюл. № 15 за 2009 p., який містить вертикально установлену ємність, що забезпечена охолоджуючими її морозильними трубками, ізольованими із зовнішньої сторони теплоізоляційним матеріалом і під'єднаними до морозильної установки. Морозильна установка обладнана кришкою з центральним патрубком, який з'єднаний з трубопроводом, і похилим в бік патрубка з пробковим краном днищем, продовженням яких є площина такого ж нахилу, що закрита з верхньої сторони паралельно розміщеним з проміжком кожухом. При цьому нахилена площина закінчується закругленим до низу ребром, над яким закруглення кожуха переходить в нахилену в зворотний бік перегородку, перфоровану отворами над секціями, яка закінчується 1 UA 87363 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 консольною площиною такого ж нахилу в наступній секції, стінка якої обладнана вікном. Над вікном розміщена термокамера паралельно консольній площині, яка ізольована з верхньої сторони теплоізоляційним матеріалом і забезпечена в бокових стінках відповідно вхідним патрубком з пробковим краном, теплоізоляцією і вихідним патрубком, а секції - загальним днищем з розміщеними в ньому, відповідно, вихідними патрубками з пробковими кранами. Недоліками найближчого аналога є: - значні габарити установки; - додаткові витрати енергії на живлення морозильної камери. Задачею демінералізаційної установки є економія енергії та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що демінералізаційна установка містить вертикально встановлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з пробковим краном та днищем, встановленим на амортизаторах, а також обладнаним центральним вихідним патрубком з пробковим краном. Всередині ємності у верхній частині розміщена нахилена перегородка, яка є основою верхньої секції для накопичення засоленої або морської води, в нижній частині якої має місце патрубок з пробковим краном, під'єднаний до спірального трубопроводу з відкритим протилежним кінцем, що виходить за межі горизонтальної камери і подає засолену воду в нижню секцію ємності. В горизонтальну камеру за допомогою штуцера подається пара, яка видаляється через штуцер з іншого боку камери. Між цією камерою і верхньою нахиленою перегородкою, паралельно останній, у верхній частині ємності розміщена перегородка з отворами в верхній її частині і штуцером в крайній нижній частині, який забезпечений пробковим краном і виведений за межі ємності. Таким чином, між верхньою і нижньою нахиленими перегородками утворюється середня камера для збирання прісної води. Ознаками демінералізаційної установки, які співпадають з найближчим аналогом, є вертикально установлена ємність, яка забезпечена запірно-роздавальною арматурою для введення морської води, виведення ропи і прісної води та теплообмінником. Конструктивні рішення демінералізаційної установки забезпечують ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Введення частково нових ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: циліндрична ємність; теплообмінник, у який можливо подавати такі відходи виробництва, як водяну пару чи нагріті гази, гарячу воду або будь-яку нагріту рідину. 2. Введення нових ознак, що теж вказує на наявність суттєвих відмінностей: горизонтальні і нахилені перегородки; змійовик для нагрівання морської чи засоленої води; кульковий клапан для підтримання постійного рівня води. 3. Враховуючи пп. 1 і 2, конструктивні рішення демінералізаційної установки забезпечують нові взаємоположення ознак, нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками, що теж вказує на наявність суттєвих відмінностей. На кресленні наведена демінералізаційна установка у поперечному розрізі. Демінералізаційна установка містить вертикально встановлену циліндричну ємність 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з пробковим краном 4 та днищем 5, встановленим на амортизаторах 6, а також обладнаним центральним вихідним патрубком 7 з пробковим краном 8. Всередині ємності у верхній частині розміщена нахилена перегородка 9, яка є основою верхньої секції для накопичення засоленої або морської води, в нижній частині якої має місце патрубок 10 з пробковим краном 11, під'єднаний до спірального трубопроводу 12 з відкритим протилежним кінцем 13, що виходить за межі горизонтальної камери 14 і подає засолену воду в нижню секцію ємності 1. В горизонтальну камеру 14 за допомогою штуцера 15 подається пара, яка видаляється через штуцер 16 з іншого боку камери. Між цією камерою і верхньою нахиленою перегородкою 9, паралельно останній, у верхній частині ємності 1 розміщена перегородка 17 з отворами 18 в верхній її частині і штуцером 19 в крайній нижній частині, який забезпечений пробковим краном 20 і виведений за межі ємності 1. Таким чином, між верхньою і нижньою нахиленими перегородками утворюється середня камера для збирання прісної води. Демінералізаційна установка працює таким чином. При закритих коркових кранах 8 і 20 і відкритих коркових кранах 4 і 11 по патрубку подають засолену або морську воду, яка по патрубку 10 надходить в спіральний трубопровід 6 і через відкритий його кінець 13 заповнює ємність знизу до розрахункового рівня, який фіксується будьяким відомим приладом (не показаний) для встановлення постійного рівня в ємності 1, що повинен бути нижче отворів 18 нахиленої перегородки 17. Одночасно по патрубку 15 подають пару, яка видаляється потім по патрубку 16, нагріваючи спіральний трубопровід (змійовик) 6 і солону воду в ньому. 2 UA 87363 U 5 10 15 20 25 30 Нагріта в спіральному патрубку 12 вода випаровується на поверхні заповненої нею ємності і через отвори 18 піднімається до нижньої поверхні нахиленої перегородки 9, охолоненої засоленою водою, що знаходиться над нею, конденсується і стікає вниз по перегородці 17 до патрубка 19. Частковим відкриттям коркового крана 20, видаляють опріснену воду в ємність (не показана) для зливання обезсоленої води, а частковим відкриттям коркового крана 8 регулюють видалення розсолу, який утворився при випаровуванні прісної води 6, і який за рахунок концентрації солей опускається в нижню частину ємності. Видалені прісна вода і розсіл поновлюються таким же об'ємом солоної води в ємності до заданого рівня і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи перекривають корковий кран 4, і установку промивають прісною водою аналогічним чином, після чого закривають коркові крани 8 і 20 та відключають подачу пари по патрубку 15 в горизонтальну камеру 14. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Демінералізаційна установка, що містить вертикально встановлену ємність із запірнороздавальною арматурою для введення засоленої чи морської води, виведення прісної води і ропи та теплообмінник, яка відрізняється тим, що вона містить вертикально встановлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з пробковим краном та днищем, встановленим на амортизаторах і також обладнаним центральним вихідним патрубком з пробковим краном, всередині ємності у верхній частині розміщена нахилена перегородка, яка є основою верхньої секції для накопичення засоленої або морської води, в нижній частині якої має місце патрубок з пробковим краном, під'єднаний до спірального трубопроводу з відкритим протилежним кінцем, що виходить за межі горизонтальної камери і подає засолену воду в нижню секцію ємності, в горизонтальну камеру за допомогою штуцера подається пара, яка видаляється через штуцер з іншого боку камери, між цією камерою і верхньою нахиленою перегородкою, паралельно останній, у верхній частині ємності розміщена перегородка з отворами в верхній її частині і штуцером в крайній нижній частині, який забезпечений пробковим краном і виведений за межі ємності. 3 UA 87363 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4