ВЕТРОВОЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ
WIND-DRIVEN DEMINERALISER

Изобретение относится к использованию ветровой энергии для опреснения соленой воды. Известен роторный массообменный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса, вала, стаканов, прикрытых сверху отбуртовкой цилиндра, турбулизаторов, соединенных со стаканом, карманов, переточных труб и питателя (АС №398257, СССР).
Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском, причем он через вертикальный вал соединен с ветродвигателем (АС №1627790, СССР). Наиболее близким по технологической сущности к заявленному решению является солнечно-ветровой опреснитель, содержащий емкость для опресняемой воды, установленный над ней прозрачный конденсатор с патрубком для выхода паровоздушной смеси в верхней части, в котором установлен нагнетатель, выполненный в виде крыльчатки, закрепленной на валу ветродвигателя и непрозрачный конденсатор, расположенный над прозрачным, сверху которого на валу установлена крыльчатка, верхняя часть непрозрачного конденсатора через теплообменник сообщена циркуляционным трубопроводом с зачерненным змеевиком, расположенным в емкости под уровнем воды, и фрикционный нагреватель (патент РФ №2354895).
Недостатками известного опреснителя являются: усложнение его конструкции при наличии прозрачного и непрозрачного конденсаторов, наддув (превышение давления воздуха над атмосферным внутри опреснителя) препятствует парообразованию и конденсации паров; недостаточный нагрев опресняемой воды в емкости.
Для устранения указанных недостатков предлагается ветровой опреснитель, содержащий цилиндрический корпус, сверху крышку и днище. В центре корпуса установлена труба, имеющая сверху фланец приема мощности, а внизу закреплена в подвижном диске пятой, цилиндрическая часть которой размещена в отверстии неподвижного диска, прикрепленного сверху днища. Согласно изобретению над подвижным диском, на трубе закреплено контактное устройство роторного массообменного аппарата, состоящего из стаканов с отверстиями вертикальными и горизонтальными, прикрепленных к трубе, цилиндров и турбулизаторов. Под крышкой на трубе прикреплен круглый стакан, сообщенный гидравлически через трубопровод в крышке и вентиль с системой подачи соленой воды. Ниже стакана на трубе радиально через кронштейны прикреплены лопатки в виде полуцилиндров поярусно внутри корпуса. Снаружи корпуса прикреплена тороидальная емкость, сообщенная с ним и имеющая козырек внутри корпуса. К емкости сверху прикреплены вертикальные трубки, сообщенные с атмосферой, а с помощью наклонных трубок - сообщенные с внутренней частью корпуса. Труба по всей высоте внутри заполнена теплоаккумулярующим веществом с фазовым переходом, со стаканом она снаружи сообщена с помощью отверстий. Внутри вертикальных трубок сверху установлены съемные каплеуловители, выполненные в виде изогнутых или скрученных пластин.
На чертеже (фиг.1) схематически изображен ветровой опреснитель. Вертикальный цилиндрический корпус 1 имеет сверху крышку 2 и днище 3. В центре корпуса 1 установлена труба 4, имеющая сверху фланец 5 приема мощности, а внизу закреплена в подвижном диске 6 пятой 7, цилиндрическая часть 8 которой размещена в отверстии 9 неподвижного диска 10, прикрепленного сверху днища 3. Над подвижным диском 6, на трубе 4, закреплено контактное устройство роторного массообменного аппарата, состоящее из стаканов 11 с отверстиями, вертикальными 12 и горизонтальными 13, прикрепленные к трубе 4, цилиндров 14 и турбулизаторов 15. Над поверхностью зеркала испарения, на трубе 4, закреплена крыльчатка 16, а в верхней части к ней над крышкой 2 прикреплен круглый стакан 17, сообщенный гидравлически через трубопровод 18 в крышке 2 и вентиль 19 с системой подачи соленой воды (не показана). Ниже стакана 17, на трубе 4, радиально через кронштейны 20 прикреплены лопатки 21, в виде полуцилиндров поярусно внутри корпуса 1. Труба 4 по всей высоте внутри заполнена теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом 22, со стаканом 17 сообщена снаружи с помощью отверстий 23. Снаружи корпуса 1 прикреплена тороидальная емкость 24, сообщенная с ним и имеющая козырек 25 внутри корпуса. К емкости 24 сверху прикреплены вертикальные трубки 26, сообщенные с атмосферой, и, с помощью наклонных трубок 27, с внутренней частью корпуса 1. Внутри трубок 26 сверху установлены съемные каплеуловители 28, выполненные в виде изогнутых или скрученных пластин. Справа, в нижней части корпуса 1 установлено смотровое стекло 29 с подсветкой 30 и солемер, а слева вентиль 32, сообщающий корпус 1 с системой сбора рассола (не показана). Емкость 24 через вентиль 33 и трубопровод 34 связана гидравлически с системой сбора опресненной воды (не показана).
Для предлагаемого ветрового опреснителя необходим ветродвигатель существующих конструкций, обеспечивающий работу опреснителя при скорости ветра от 2-3 м/сек и более. Контактных устройств массообменных аппаратов размещаемых один над другим до крыльчатки 16 может быть установлено 2 и более.
Ветровой опреснитель работает следующим образом. Открывают вентиль 19, и холодная соленая вода заполняет стакан 17 и через отверстия 23 струйками стекает по трубе 4 вниз. При заполнении нижней части корпуса 1 до среднего уровня смотрового стекла 29 вентиль 19 перекрывают. К фланцу 5 подключают ветродвигатель (не показан), подвижный диск 6, труба 4, контактное устройство массообменного аппарата, крыльчатка 16 и лопатки 21 начинают вращаться. За счет трения подвижного диска 6 о неподвижный диск 10, цилиндрической части 8 в отверстии 9, а так же вращения контактного устройства массообменного аппарата, происходит преобразование механической энергии в тепловую. Соленая жидкость внизу корпуса 1 начнет нагреваться и частично испаряться. Крыльчатка 16 при своем вращении поднимает паровоздушную смесь вверх, а лопатки 21 отбрасывают смесь на внутреннюю поверхность корпуса 1. Сконденсированный пар капельками стекает по поверхности на козырек 25 и скапливается в емкости 24. Воздух, занесенный соленой водой, скапливается в верхней части корпуса 1 и постепенно через наклонные трубки 27 и вертикальные трубки 26 покидает опреснитель и, тем самым, улучшает процесс парообразования. Влажный воздух оставляет капельки воды на пластинах, которые, скапливаясь, стекают по трубке 26 в емкость 24. При убыли воды внизу корпуса открывают частично вентиль 19 и тем самым восполняют первоначальный средний уровень по смотровому стеклу 29. Если показания солемера приблизятся к предельно допустимому, открывают вентиль 32 и сбрасывают рассол из опреснителя, одновременно полностью открывают вентиль 19. Когда показания солемера 31 приблизятся к нижнему пределу, вентиль 32 закрывают, а вентиль 19 оставляют частично открытым, контролируя уровень воды по смотровому стеклу 29. Процесс опреснения продолжится вплоть до предельно допустимого солесодержания рассола.
При временном прекращении ветра, теплоаккумулирующее вещество 22, внутри трубы 4, отдаст часть своего тепла и процесс конденсации паров будет продолжен. При возобновлении ветра процесс опреснения продолжится в штатном режиме.
Предлагаемый опреснитель при наличии ветра будет работать круглосуточно с периодическим сбросом рассола и пополнением его холодной соленой водой. Процесс опреснения может быть автоматизирован, а потому будет сведено к минимуму число обслуживающего персонала опреснителя, и улучшатся условия его эксплуатации. Его использование целесообразно в любых районах России на берегах соленых озер и морей для получения пресной воды.