УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕСНЕНИЯ СОЛЁНОЙ ВОДЫ

Установка для опреснения соленой воды относится к обработке воды и может быть использована для водоснабжения пресной водой жилых, общественных и промышленных зданий.
Известен опреснитель соленой воды, содержащий камеру испарения соленой воды, камеру конденсации паров пресной воды, замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества и содержащий размещенный в объеме нагреваемой для испарения соленой воды в камере испарения соленой воды теплообменник «рабочее вещество - соленая вода» нагрева соленой воды, установленный в камере конденсации паров пресной воды теплообменник «рабочее вещество - пары пресной воды» конденсации паров пресной воды, при этом вход и выход линии замкнутого контура рабочего вещества соединен с компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, а на линии контура рабочего вещества между теплообменником «рабочее вещество - соленая вода» и теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды» установлен дроссельный вентиль, систему подвода поступающей на опреснение воды, оснащенную насосом, систему отвода соленой воды с повышенной концентрацией солей, систему подачи обрабатываемого воздуха и удаления отработанного воздуха, и сборник пресной воды [Патент РФ №2363662, МПК C02F 1/00 (первый вариант) - прототип].
Недостатком прототипа является низкая эффективность работы установки в следствии низкого коэффициента массообмена при капельной обработке воздуха в скруббере.
Недостатком установки являются ее большие габаритные размеры и занимаемая площадь, что вызвано необходимостью создания взвешенной поверхности контакта капель жидкости с обрабатываемым воздухом.
Недостатком установки также является низкая эксплуатационная надежность из-за зарастания форсунок солевыми отложениями, что требует дополнительного времени и экономических затрат на ее обслуживание.
Недостатком установки также является высокое потребление электроэнергии, связанное с гидравлическим сопротивлением форсунок.
Технический результат - повышение эффективности работы установки.
Техническая задача - повышение эффективности работы установки за счет повышения массообменных процессов при обработке воздуха соленой водой, при одновременном повышении надежности и долговечности.
Решение технической задачи
Техническая задача решается тем, что установка для опреснения соленой воды, содержащая замкнутый контур рабочего вещества, оснащенный компрессором перемещения и сжатия рабочего вещества, входящую в замкнутый контур рабочего вещества камеру нагрева поступающей на опреснение соленой воды с размещенным внутри теплообменником «соленая вода - рабочее вещество», дроссельный вентиль, установленный на линии контура рабочего вещества, систему подвода поступающей на опреснение соленой воды, оснащенную насосом, систему отвода соленой воды с повышенной концентрацией солей, систему подачи воздуха и удаления отработанного воздуха, и сборник пресной воды; которая дополнительно снабжена кондиционером, выполненным в виде металлического корпуса с входным патрубком поступающего в кондиционер воздуха и выходным патрубком отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру с размещенным внутри фильтром для очистки от механических примесей поступающего воздуха, камеру увлажнения воздуха, с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально плоскими гладкими дисками, выполненными из хорошо смачиваемого материала, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещенным внутри камеры поддоном с нагретой соленой водой, при этом диски нижней своей частью погружены в поддон с нагретой водой, камеру конденсации паров пресной воды с размещенным внутри теплообменником «рабочее вещество - пары пресной воды», входящим также в замкнутый контур рабочего вещества, а также поддон для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором для улавливания остаточной капельной жидкости, и камеру с установленным в ней вентилятором, предназначенным для перемещения воздуха в кондиционере и удаления отработанного воздуха в атмосферу, при этом выход из камеры подогрева соленой воды замкнутого контура рабочего вещества трубопроводами через трехходовой клапан соединен с резервуаром с соленой водой для сброса излишков соленой воды, поступающей в камеру подогрева и одновременно выход из камеры подогрева соленой воды замкнутого контура рабочего вещества также через трехходовой клапан соединен трубопроводом с входным отверстием поддона камеры увлажнения воздуха, размещенной в кондиционере, а выходное отверстие поддона камеры увлажнения воздуха соединено трубопроводом для отвода воды с повышенной концентрацией солей в резервуар с соленой водой, помимо этого поддон камеры конденсации паров пресной воды соединен трубопроводом с резервуаром для сбора пресной воды, при этом в качестве рабочего вещества используется фреон, а роторный вал в камере увлажнения воздуха выполнен с возможностью вращения от электропривода.
Сущность полезной модели
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке камера увлажнения воздуха выполнена с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально дисками, выполненными из хорошо смачиваемого материала, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещенным внутри камеры поддоном с нагретой соленой водой. При этом диски нижней своей частью погружены в поддон с нагретой соленой водой, которая при вращении дисков в виде пленки размывается по поверхности дисков и испаряется с образованием паров пресной воды. При прохождении воздуха через щелевые каналы между дисками происходит тепло- массопередача поступающему в камеру воздуху, обеспечивая одновременно его нагревание и увлажнение. Таким образом, использование в установке роторного увлажнителя с набором дисков позволяет за счет увеличения площади поверхности, с которой происходит испарение воды, обеспечить повышение тепло-массообменных процессов при увлажнении воздуха парами пресной воды, а именно повышение производительности по выходу опресненной воды и, следовательно, повышение эффективности работы самой установки при сравнительно небольших габаритных размерах камеры увлажнения.
Использование трехходового клапана позволяет регулировать расход нагретой соленой воды, подаваемой в поддон камеры увлажнения, а также поддерживать необходимый ее уровень в поддоне, обеспечивая заданный режим подогрева и увлажнения воздуха в камере увлажнения, а, следовательно, и производительность установки по выходу опресненной воды. Одновременно трехходовой клапан обеспечивает удаление излишков соленой воды из теплообменника «соленая вода - рабочее вещество» камеры подогрева в контуре рабочего вещества, снижая при этом электропотребление компрессора, необходимое на нагрев соленой воды в камере подогрева теплообменником «соленая вода - рабочее вещество» и, следовательно, повышая надежность и эффективность работы установки в целом.
Использование камеры с размещенным в ней фильтром, предназначенным для очистки поступающего в кондиционер воздуха от механических примесей и пыли препятствует их налипанию на диски в камере увлажнения и уменьшению объема воздуха, проходящего через щелевые каналы между дисками, что также обеспечивает повышение производительности по выходу опресненной воды, а также эффективность и надежность работы установки.
Использование сепаратора в камере конденсации паров пресной воды предотвращает попадание капельной жидкости в вентилятор, который обеспечивает интенсивное перемещение воздуха в кондиционере, повышая тем самым эффективность, надежность и долговечность работы установки.
Таким образом, предлагаемая установка, в сравнении с установкой по прототипу, обеспечивает повышение эффективности, а также надежности и долговечности ее работы, что и является новым техническим результатом заявленной полезной модели.
Установка для опреснения соленой воды поясняется графическим материалом:
- на фиг.1 схематично представлен общий вид установки.
Установка для опреснения соленой воды содержит резервуар 1 с соленой водой, замкнутый контур рабочего вещества 2, кондиционер 3, циркуляционный насос 4, трехходовой клапан 5 и резервуар с опресненной водой 6, соединенные между собой трубопроводами.
Замкнутый контур рабочего вещества, в качестве которого используется, например фреон, содержит компрессор 7 для перемещения и сжатия рабочего вещества в замкнутом контуре рабочего вещества, камеру подогрева 8, поступающей на опреснение соленой воды, с размещенным внутри теплообменником 9 «соленая вода - рабочее вещество», камеру конденсации паров пресной воды 10 с размещенным внутри теплообменником 11 «рабочее вещество - пары пресной воды» и дроссельный вентиль 12.
Выход рабочего вещества из компрессора 7 трубопроводом 13 соединен с входом в камеру 8 подогрева соленой воды с теплообменником 9 «соленая вода - рабочее вещество», а выход рабочего вещества из камеры подогрева соленой воды 8 трубопроводами 14 и 15 через дроссельный вентиль 12 соединен с входом рабочего вещества в теплообменник 11 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры конденсации паров пресной воды 10. Выход рабочего вещества из теплообменника 11 «рабочее вещество - пары пресной воды» трубопроводом 16 соединен с входом в компрессор 7.
Кондиционер 3 выполнен в виде металлического корпуса с входным патрубком 17 поступающего в кондиционер воздуха и выходным 18 патрубками отработанного воздуха, содержащий сообщающиеся между собой камеры: камеру 19 с размещенным внутри фильтром 20 для очистки от механических примесей и пыли поступающего воздуха, камеру 21 увлажнения воздуха с установленным внутри роторным валом с закрепленными на нем вертикально плоскими гладкими дисками 22, выполненными из хорошо смачиваемого материала, например, алюминия, с образованием между дисками узких щелевых каналов, и размещенным внутри камеры поддоном 23 с нагретой соленой водой, камеру 10 с теплообменником 11 «рабочее вещество - пары пресной воды», входящую также в замкнутый контур рабочего вещества, и размещенными внутри камеры 10 поддоном 24 для сбора конденсата паров пресной воды и сепаратором 25 для поглощения остаточной капельной жидкости, и камеру 26 с установленным в ней вентилятором 27, предназначенным для перемещения воздуха в кондиционере 3 и удаления отработанного воздуха в атмосферу.
Резервуар 1 с соленой водой трубопроводом 28 через циркуляционный насос 4 соединен с входом в камеру 8 подогрева соленой воды с теплообменником 9 «соленая вода - рабочее вещество», а трубопроводами 29 и 30 через трехходовой клапан 5 выход из камеры 8 подогрева соленой воды соединен с входным отверстием поддона 23 камеры 21 увлажнения воздуха в кондиционере 3, а выходное отверстие поддона 23 камеры 21 увлажнения воздуха соединено трубопроводом 31 с резервуаром 1 с соленой водой для отвода отработанной воды с повышенной концентрацией солей. Кроме этого, выходное отверстие камеры подогрева 8 соленой воды также через трехходовой клапан 5 трубопроводом 32 соединено с резервуаром 1 с исходной соленой водой для отвода ее излишков из камеры 8 подогрева соленой воды. Поддон 24 камеры 10 конденсации паров пресной воды трубопроводом 33 соединен с резервуаром 6 для сбора опресненной воды.
Роторный вал в камере увлажнения 21 воздуха выполнен с возможностью вращения от электропривода (на чертеже не показано).
Установка работает следующим образом.
Исходная соленая вода из резервуара 1 по трубопроводу 28 циркуляционным насосом 4 подается в камеру подогрева 8 соленой воды. Сжатое под большим давлением рабочее вещество, например, фреон, из компрессора 7 по трубопроводу 13 поступает в теплообменник 9 «соленая вода - рабочее вещество», где происходит охлаждение рабочего вещества с выделением теплоты, обеспечивающей нагрев соленой воды в камере 8, которая по трубопроводам 29 и 30 через трехходовой клапан 5 подается в поддон 23 камеры увлажнения 21. Помимо этого, избытки соленой воды из камеры подогрева 8 трубопроводами 29 и 32 также через трехходовой клапан 5 сбрасываются в резервуар 1 с соленой водой.
Воздух через входной патрубок 17 поступает в камеру 19, проходит через фильтр 20 и очищенный от посторонних примесей поступает в камеру 21 увлажнения для обработки в роторном пластинчатом увлажнителе 22. При этом диски роторного пластинчатого увлажнителя 22 нижней своей частью погружены в поддон 23 с нагретой соленой водой, которая, при вращении дисков, в виде пленки размывается по всей поверхности дисков. При прохождении воздуха через щелевые каналы между вращающимися дисками происходит тепло- и массопередача поступающему в камеру 21 воздуху. Нагретый и увлажненный парами воды воздух поступает в камеру 10 конденсации паров с теплообменником 11 «рабочее вещество - пары пресной воды». А отработанная соленая вода с повышенной концентрацией солей по трубопроводу 31 из поддона 23 камеры увлажнения поступает в резервуар 1 с соленой водой. Рабочее вещество из камеры подогрева 8 по трубопроводам 14 и 15 через дроссельный вентиль 12 поступает в теплообменник 11 «рабочее вещество - пары пресной воды» камеры 10 конденсации паров пресной воды. При контакте нагретого и увлажненного воздуха с холодной поверхностью теплообменника 11 «рабочее вещество - пары пресной воды» образуется конденсат паров пресной воды, который собирается в поддоне 24 и по трубопроводу 33 поступает в резервуар 6 с пресной водой. А рабочее вещество из теплообменника 11 по трубопроводу 16 поступает в компрессор 7, процесс прохождения рабочего вещества повторяется.
Перемещение обрабатываемого в кондиционере воздуха осуществляется вентилятором 27, размешенным в камере 26, а сепаратор 25 в камере 10 предотвращает унос капельной жидкости (конденсата) в вентилятор 27, а сам конденсат стекает в поддон 24 с опресненной водой.
Предлагаемая установка для опреснения соленой воды, в сравнении с установкой по прототипу, за счет повышения массообменных процессов между воздухом и соленой водой, обеспечивает повышение производительности по выходу опресненной воды, снижение энергопотребления компрессора за счет отвода излишков воды из камеры нагрева соленой воды при использовании трехходового клапана, а малогабаритность установки позволяет снизить занимаемые производственные площади.