Патент на изобретение №2196111
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОЙ ВОДЫ ИЗ НЕОЧИЩЕННОЙ ВОДЫ
(57) Реферат: Устройство для получения чистой воды из неочищенной воды включает в себя испарительную систему (10), имеющую первый контур (101) для циркуляции неочищенной воды, второй контур (102) для циркуляции жидкого охладителя и мембранные элементы, предназначенные для отделения циркулирующей неочищенной воды от циркулирующего жидкого охладителя и для получения из неочищенной воды чистой воды посредством мембранной перегонки сквозь мембранные элементы. С первым контуром (101) соединяется одна сторона (111) теплообменника (11), предназначенного для повышения температуры неочищенной воды перед тем, как указанная вода поступит в испарительную систему (10). Устройство содержит также тепловой насос (12), предназначенный для понижения температуры жидкого охладителя перед тем, как охладитель поступит в испарительную систему (10). Высокотемпературная сторона (121) вакуумного насоса соединяется с входной стороной (1021) второго контура (102) через другую сторону (112) теплообменника (11) и охлаждающего устройства (13). Низкотемпературная сторона (122) теплового насоса соединяется с выходной стороной (1022) второго контура (102). В устройстве используются практически все доступные в процессе работы теплового насоса тепло и холод, что ведет к низкому расходу энергии. 1 ил. Изобретение относится к устройству для получения чистой воды из неочищенной воды и, более конкретно, к такому устройству, включающему в себя испарительную систему, состоящую из первого контура, в котором циркулирует неочищенная вода, и второго контура, в котором циркулирует жидкий охладитель, а также мембранные элементы, предназначенные для разделения циркулирующей неочищенной воды и циркулирующего жидкого охладителя и для получения чистой воды из неочищенной воды посредством мембранной перегонки сквозь среду мембранных элементов, ограничивающих циркулирующую неочищенную воду. Известно применение для очистки воды различных видов способов перегонки и известно также получение с помощью мембранной перегонки, например, пресной воды из соленой воды, например, в описании изобретения к шведским патентам 408637 и 411446. В описании изобретения к шведскому патенту 448085 выражено стремление к максимальному использованию энергии, расходуемой на процесс. В способе используется оборудованный мембраной перегонный блок, первый блок, применяемый для нагревания предназначенной для перегонки воды и для отвода указанной воды к одной стороне мембраны, и второй блок, предназначенный для отвода более холодной, чем упомянутая выше, воды к другой стороне мембраны. Два блока соединяются между собой посредством соединительной линии, так что вода передается из второго блока в первый или отдельными порциями, или непрерывно. Воду в первом блоке нагревают до нужной температуры, пропуская эту воду через теплообменник, соединенный с источником энергии. Энергия передается от второго блока к первому блоку посредством теплового насоса и двух дополнительных теплообменников. Возможность доступа к воде, пригодной для питья, имеет ключевое значение для выживания всего человечества. Однако, к сожалению, обеспеченность пригодной для питья водой резко отличается в различных частях мира. В тех местах, где снабжение питьевой водой является недостаточным для удовлетворения преобладающих потребностей, возникает необходимость получать питьевую воду искусственным путем, при издержках, приемлемых для людей и этих мест. Многие из способов, приспособлений и устройств, применяемых ранее для получения пригодной для питья воды, например, из соленой воды, имеют серьезные недостатки. Так, например, такие процессы и устройства обладают высоким потреблением энергии, генерируют сильный и раздражающий шум и производят воду со слишком высокой температурой, в результате чего цена литра оказывается слишком высокой для многих людей. Задачей настоящего изобретения является стремление к максимально возможному устранению этих и других недостатков и в результате к получению требующего небольших затрат энергии устройства, работающего со слабым шумом и дающего чистую воду и с подходящей для питьевой воды температурой около 8-10oС. Согласно настоящему изобретению предлагается устройство указанного типа, которое включает в себя испарительную систему, первый контур для неочищенной воды и второй контур для жидкого охладителя и предназначено для получения чистой воды посредством мембранной перегонки сквозь мембранные элементы, содержит также теплообменник, предназначенный для повышения температуры неочищенной воды перед тем, как указанная вода поступит в испарительную систему, причем указанный первый контур соединен с одной стороной теплообменника, а также содержит тепловой насос, предназначенный для понижения температуры жидкого охладителя перед тем, как охладитель поступит в испарительную систему, причем высокотемпературная сторона теплового насоса соединена с входной стороной второго контура через другую сторону теплообменника и охлаждающего устройства, и в котором низкотемпературная сторона теплового насоса соединена с выходной стороной второго контура. Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж, иллюстрирующий устройство, изготовленное согласно настоящему изобретению. Показанное на чертеже устройство включает в себя испарительную систему 10, которая содержит первый контур 101, в котором циркулирует неочищенная вода из резервуара для неочищенной воды, второй контур 102, в котором циркулирует жидкий охладитель (вода), и мембранные элементы для отделения циркулирующей неочищенной воды от циркулирующего жидкого охладителя и для получения из неочищенной воды чистой воды посредством мембранной перегонки сквозь мембранные элементы. Сама мембранная перегонка хорошо известна из упомянутых выше описаний изобретений к патентам и не нуждается в дополнительном описании здесь. Показанное на чертеже устройство включает в себя теплообменник 11, предназначенный для повышения температуры неочищенной воды перед тем, как указанная вода поступает в испарительную систему 10, и соединенный одной стороной 111 с первым контуром 101. В проиллюстрированном случае первоначальная температура воды равна 67oС, в то время как температура воды, поступающей в испаритель 10, составляет 70oС. Температуру жидкого охладителя понижают перед тем, как охладитель поступает в испарительную систему 10, с помощью теплового насоса 12. Высокотемпературная сторона 121 теплового насоса соединяется с входной стороной 1021 второго контура через другую сторону 112 теплообменника 11 и охлаждающего устройства 13. Низкотемпературная сторона 122 теплового насоса 12 соединяется с выходной стороной 1022 второго контура 102. Охлаждающее устройство 13 включает в себя конденсатор 131, влагоотделитель 132 и капиллярную трубку 133 и предназначено для понижения температуры жидкого охладителя с 70oС до 5oС. Температура охладителя, покидающего испарительную систему 10, равна 8oС. Способ работы схематически показанного устройства следующий. В начале процесса очистки тепловой насос 12 запускают таким образом, чтобы подводить тепло к теплообменнику 11 и охлаждать испарительную систему 10. Одновременно происходит активация водяного насоса 14, который всасывает неочищенную воду из резервуара с неочищенной водой в теплообменник 11, в котором неочищенная вода нагревается и затем перекачивается в первый контур 101 испарительной системы 10. Когда горячая вода циркулирует между мембранами в испарителе 10 и оказывается поблизости от жидкого охладителя, пропускаемого в охлаждающих пластинах, возникает давление насыщенного пара, вызывающее прохождение молекул воды сквозь мембраны и их конденсацию на охлаждающих пластинах, с которых происходит отекание полученного конденсата вниз и его накопление на выходе 103. В устройстве описанной конструкции будут использоваться практически все доступные в процессе работы теплового насоса тепло и холод, т.е. генерируемое тепло используется для нагревания неочищенной воды одновременно с использованием генерируемого холода для поддержания давления насыщенного пара с целью осуществления способа, что ведет к низкому расходу энергии. Способность нового устройства к очистке воды была проверена с одновременным осуществлением ряда аналитических измерений. Концентрация в воде некоторых веществ до и после осуществления очистки: бактерии – от 14000 до 0; соли – 31000 до 1 млн-1; радон – 380 до 4 Бк/л; плутоний – от 2,4 до 0,1 Бк. Самая высокая и самая низкая степень очистки по результатам трех различных измерений по каждому веществу, %: Хлороформ – 99,8-98,6 1,1,1-Трихлорэтан – 99,9-99,6 Трихлорэтилен – 99,7-99,4 Дихлорбромметан – 99,8-98,7 Тетрахлорид углерода – 99,7-98,7 Дибромхлорметан – 99,7-98,7 Бромоформ – 99,6-97,8. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
