УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ

Устройство относится к техническим средствам для получения пресной воды из морской за счет использования возобновляемых источников энергии.
Известно устройство «Солнечный плавучий опреснитель и понтон для него (варианты)». (патент РФ №2278821, кл. C02F 1/14). Плавучий опреснитель, предназначенный для получения пресной воды из морской за счет энергии солнечного излучения. Однако данное устройство довольно сложно в изготовлении, требует использования источников электрической и механической энергии для работы механизмов, переключающих устройств и механизмов. Необходимость удаления рассола и обслуживания механизмов. Сложность управления требует наличия обслуживающего персонала.
Известен «Способ получения воды и устройство для его осуществления» (авторское свидетельство СССР №1798311, кл. C02F 1/14). Данный способ основан на получении пресной воды из приповерхностных слоев атмосферы на плавучем устройстве. В данном устройстве использование солнечной энергии осуществляется не напрямую, а косвенным способом - использование ветра. Однако данное устройство требует для своего обслуживания персонал и дополнительные источники энергии. Для размещения необходимо относительно крупное плавучее сооружение.
Известно устройство для получения пресной воды из соленой, относящееся, в частности, к плавучим опреснителям с использованием солнечной энергии. (авторское свидетельство СССР №1761682, кл. C02F 1/14).
Данное устройство недостаточно эффективно. Энергия восходящих потоков воздуха, нагретых солнцем в небольшом коллекторе и используемых для подъема холодной воды, небольшая. Оно не может обеспечить приток достаточного количества воды, необходимого для интенсификации процесса конденсации влаги в теплообменнике и повышения производительности опреснителя.
Предлагаемое устройство для опреснения морской воды, включающее: заборник воздуха с брызгоотбойником (1), воздухопровод (2), теплообменник (3), центральную трубу (4), светопрозрачный корпус (5), вал (6), дефлектор (7), ветроколесо (8), несущую раму (9), патрубок (10), поплавки (11), насос (12), экран (13).
Суть изобретения заключается в том, что используется энергия солнечного излучения и ветра для получения пресной воды из морской и перекачка ее в накопительную емкость.
На фиг.1 показана конструкция Устройства для опреснения морской воды.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство спускается в море, как в прибрежной зоне так в открытое море. Устройство может быть плавучим и закрепляться на месте с помощью якорного устройства, а может устанавливаться на опорах на дно.
3
2
2
Светопрозрачный корпус ограничивает воздушное пространство, но оно не герметично. Воздух может проникать под корпус через щели между корпусом и поплавками. В результате солнечной радиации морская вода нагревается и испаряется. Внутри корпуса образуется атмосфера с повышенной влажностью до 100% и температурой 30-35°С. При такой температуре в 1 м воздуха может раствориться до 40 граммов водяного пара. На земную поверхность поступает от 7,2 МДж/м до 21,4 МДж/м* сутки в зависимости от широты местности. Такого количества энергии достаточно чтобы испарить от 3 до 9 литров воды при 100% использовании этой энергии. Однако этот коэффициент можно увеличить более чем 100%, если учесть, что энергия, затраченная на испарение, возвращается обратно при конденсации. Кроме того имеется возможность использовать ветровую энергию, которая образована за пределами устройства.
Внутри корпуса расположено несколько трубок, в зависимости от размеров устройства. Концы трубок защищены от попадания в них капель воды брызгоотбойником. Трубки из надводной части проходят через воду в виде змеевиков - теплообменников и заканчиваются в центральной трубе.
При движении воздуха (ветре) создается разрежение на выходе из центральной трубы за счет размещения на ней дефлектора. Через трубу высасывается воздух из под светопрозрачного корпуса и удаляется в атмосферу. Воздух при этом проходит по теплообменнику. Эффект получения дистиллированной воды из морской основан на разной степени насыщения воздуха водяными парами при разных температурах.
Содержание водяного пара в воздухе при насыщении в зависимости от температуры при нормальном давлении равно.
Температура, °С
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Содержание
6,8
9,4
12,8
17,3
23,0
30,4
39,6
51,1
65,4
пара, г/м<sup>3</sup>
3
Стенки теплообменника снаружи омываются морской водой. Так как теплообменник расположен на глубине не менее 500-700 мм, то температура воды ниже температуры засасываемого воздуха на 15-25°С. Количество влаги, которое может быть растворено в воздухе, снижается примерно на 20 г/м. Излишняя влага выделяется на стенках теплообменников. Сконденсированная влага стекает в цилиндрическую трубу. В трубе размещается насос, который работает от ветроколеса. Насос откачивает воду из центральной трубы по патрубку к потребителю (накопительную емкость). Ветроколесо крепиться к поплавкам с помощью несущей рамы. Ветроколесо вращает вал, который проходит через дефлектор. На другом конце вала крепиться крыльчатка насоса. При вращении ветроколеса насос откачивает воду, накопившуюся в центральной трубе по патрубку в накопительную емкость.
При конденсации пара в теплообменнике, морская вода, омывающая внешние стенки теплообменника нагревается и поднимается к поверхности. В результате вода под светопрозрачным корпусом нагревается еще сильнее, повышается температура газовой среды и увеличивается парообразование. К теплообменнику на место нагретой воды подходит холодная вода из глубины, увеличивая степень извлечения воды из воздуха - конденсацию. Энергия солнца практически полностью используется в данном устройстве и к тому же накапливается в течение дня. Потери происходят в основном за счет обмена воды под устройством. Для сокращения этих потерь устанавливается экран, препятствующий теплообмену воды под устройством с внешними водами. Это дает возможность поднять температуру под корпусом и увеличить производительность устройства. Особенно это эффективно при больших размерах конструкции (занимаемой устройством площади). Как показывают приблизительные расчеты, температура поверхностного слоя воды и воздуха над ним может дополнительно повыситься на 10°С и более.