УДК 761

ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ ХОЛОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Ивонтьев Иван Александрович1, Фирсова Екатерина Васильевна.1
1Оренбургский государственный университет

Аннотация
В статье рассматривается процесс опреснения воды с получением холода и электроэнергии.

Ключевые слова: опреснение воды


DESALINATION OF WATER TO GIVE COLD AND ELECTRICITY

Ivontev Ivan Aleksandrovich1, Firsova Ekaterina Vasilevna1
1Orenburg State University

Abstract
This article is about desalination of water to give cold and electricity.

Библиографическая ссылка на статью:
Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В. Опреснение воды с получением холода и электроэнергии // Современная техника и технологии. 2014. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/01/2956 (дата обращения: 27.05.2017).

Загрязнение водных ресурсов с каждым годом увеличивается, что ставит под угрозу ресурс пресной воды. Для решения этой проблемы существуют различные опреснительные установки. Самыми распространенными являются дистилляционные установки, на их долю приходится 96 % опреснённой воды мира. Дистилляция воды основана на конденсации пара, выработанного в генераторе пара. Полученный конденсат по химическому составу соответствует нормам и требованиям, если после конденсатора поступает в минерализатор.

По мимо чистой питьевой воды человек нуждается в поддержании микроклимата  рабочих помещений, но это условие не всегда выполняется. Для кондиционирования помещений используют компрессорные холодильные машины, но в районах с высокими пиковыми нагрузками на систему электроснабжения их применение зачастую затруднено.  Одним из предложений по снижению нагрузки на систему электроснабжения зданий, сделанных в последние годы, было применение абсорбционных холодильных машин (АБХМ). В этих машинах охлаждение достигается за счет затрат не электрической (как в компрессорных холодильных машинах), а тепловой энергии. При выработке холода абсорбционными холодильными машинами, работающими с использованием вторичных тепловых ресурсов, сберегается тепло.

Процесс дистилляции, и работа АБХМ, возможна как при сжигании топлива, так и при использовании вторичных источников энергии. Самым общедоступным и неисчерпаемым источником вторичной энергии является солнечное излучение. С помощью солнечного коллектора можно выпаривать воду в генераторе пара.

Чтобы ускорить процесс выпаривания, мы предлагаем понизить давление в камере с помощью вакуумного насоса. При этом условии жидкость начнёт испаряться при более низкой температуре.

В нашей установке (рисунок 1) реализовано выполнение задач кондиционирования и получения пресной воды. В ней процесс дистилляции соединён с процессом получением холода, а также вырабатывается электроэнергия.

 

 1-насос, 2-морская вода, 3-генератор пара, 4-осмотическая ёмкость, 5-сепаратор пара,  6-вакуумный насос, 7-солнечный коллектор, 8-солнечное излучение, 9-конденсатор, 10-регулирующий вентиль,  11-испаритель, 12-насос, 13-минирализатор, 14-потребитель, 15-турбина, 16-электрогенератор, 17-отработанная вода,18-насос, 19-охлаждаемый объект, 20-подающий трубопровод, 21-потребитель, 22-обратный трубопровод.
Рисунок 1  – Опреснение воды с получением холода и электроэнергии.

Представленная схема работает следующим образом.

Нагретый теплоноситель солнечным излучением 8 в солнечном коллекторе 7 циркулирует по системе с помощью насоса 18, что обеспечивает теплообмен с морской водой 2 в генераторе пара 3. Морская вода 2 транспортируется в установку с помощью насоса 1. Вакуумный насос 6 создаёт разряжение в генераторе пара 3, что способствует парообразованию при невысоких температурах. Пар проходит через сепаратор пара 5  и поступает в конденсатор 9, где конденсируется, отдавая своё тепло морской воде 2, поступающей с помощью насоса 1 в генератор пара 3. Из конденсатора 9, проходя регулирующий вентиль 10, понижая своё давление, конденсируемый пар поступает в испаритель 11, где происходит теплообмен между теплоносителями испарителя 11 и охлаждаемого объекта 19. Из охлаждаемого объекта 19 теплоноситель по подающему трубопроводу 20 направляется к потребителям 21 и возвращается по обратному трубопроводу 22 в охлаждаемый объект 19. Из испарителя 11 пары хладагента с помощью насоса 12 отсасываются и, конденсируясь, вода, проходя минерализатор 13, поступает к потребителю 14. По мере выпаривания пресной воды из генератора пара 3 раствор воды становится все более концентрированным. При повышении концентрации воды в генераторе пара 3 происходит её постепенный сброс и набор новой порции морской воды 2. Сброс воды происходит постепенно, чтобы не потерять весь запас тепла, накопленный в нагретой воде. Сбрасываемая концентрированная вода поступает в осмотическую ёмкость 4. В одну из частей ёмкости, разграничённой полупроницаемой мембраной поступает морская вода 2, в другую концентрированный рассол из генератора пара 3. Поток морской воды, проникающий сквозь поры мембраны, наращивает давление в резервуаре с концентрированным рассолом, тем самым позволяя раскручивать турбину 15. Турбина раскручивает генератор 16 и вырабатывается электрический ток. Отработанная  вода сбрасывается в море 17.

Таким образом, наша установка позволяет объединить три технических процесса:

1) опреснение воды

2) получение холода

3)получение электроэнергии


Библиографический список
  1. Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В., «Опреснение воды с получением холода»
  2. Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В., «Использование Абсорбционных холодильных машин, работающей от тепла выхлопа ДВС»
  3. Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В., «Использование Абсорбционных холодильных машин для охлаждения помещений ТЭЦ.»


Все статьи автора «Menko»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Один комментарий к “Опреснение воды с получением холода и электроэнергии”

  1. 04.08.2014 в 16:57

    Здравствуйте!

    В настоящее время я с партнерами прорабатываю проект, согласно которому мы хотим представить на выставке в Эль-Рияде конецнтраторную солнечную энергостанцию. При этом мы полагаем, что предлагаемая нами технология помимо чисто энергетических задач очень хорошо подходит для реализации комплексных решений по производству пресной воды. Опреснение воды – это стратегическое направление в планах развития Саудовской Аравии, обеспечивающее гарантированное снабжение питьевой водой жителей королевства.
    В настоящее время Саудовская Аравия производит 18% опресненной воды в мире, и потребность в ней постоянно растет в связи с увеличением населения и развитием экономики. Проблема водоснабжения в саудовском королевстве усугубляется тем, что природные источники питьевой воды в стране практически отсутствуют. С другой стороны, производство опресненной воды энергозатратно. Использование солнечной энергии, которая в условиях Саудовской Аравии доступна круглый год, позволит снизить затраты на производство 1 кубического метра питьевой воды в 3,6 раза. Данный подход позволит королевству сократить расходы на водоснабжение и производство электроэнергии почти на 40%. Реализация проекта позволит также резко снизить затраты нефти и газа на производство опреснённой воды. В настоящее время на эти нужды тратится около 1,5 млн. баррелей нефти в сутки. В то время как солнечная энергия находится в изобилии, и она фактически дармовая. Более того, саудовцы выдвигают амбициозные планы: со временем (через 5 – 10 лет) не только перевести своё внутреннее хозяйство главным образом на солнечную энергетику, но и начать экспортировать электроэнергию, получаемую от солнца, точно так же, как они сейчас делают это с нефтью.

    По нашим каналам мы интенсивно прорабатываем возможность “вписать” наш проект в данную концепцию. И если Ваши опреснители действительно так хороши, как это описано тут http://bvpgroup.com/aquatics.php , предлагаем Вам подумать о возможности сотрудничества. Согласитесь, было бы интересно предложить саудитам помимо разработок американцев (а они активно работают сейчас с IBM) изучить возможность создания комплексных установок по опреснению с помощью солднечной энергии на основе Ваших опреснителей и наших солнечных энергетических установок! Хорошо то, что мы, с одной стороны, предлагаем им то, что они и сами УЖЕ РЕШИЛИ делать, а с другой – предлагаем делать это более эффективными – нашими с Вами (если, конечно, мы найдем взаимоинтересные варианты сотрудничества) – способами!

    А параллельно мы уже начали прорабатывать выходы на нужных людей в ОАЭ – там они то же самое хотя делать и, что главное, ИЩУТ ПАРТНЕРОВ! Один из руководителей их института науки и техники сказал, что одним из основных вопросов является необходимость обеспечения непрерывной мощности для запуска заводов по опреснению воды. А другой вопрос связан с повышением эффективности существующих технологий опреснения и создания более совершенных технологий в этой сфере. И если все так, как Вы написали в Вашей презентации, то у нас с Вами есть поводы для сотрудничества.
    И, кстати, посмотрите, пожалуйста, как можно Вашу установку наилучшим образом скомпановать с нашей энергетической технологией, которая описана в файле по этой вот ссылке:
    https://drive.google.com/file/d/0B0Z7ZeCqgn3lTnFVeWg3N0J1cVk2dVhqOXAwNGFuWU9sYkpF/edit?usp=sharing
    В ссылке приведены расчеты для установки на 1 МВт, но в принципе мыможем создать такую же и на 25, и на 50 МВт.

    Поиски партнеров для привлечения в этот проект в ОАЭ будут продолжатся до конца 2015 года. Их основная цель заключается в создании к 2020 году масштабной коммерчески жизнеспособной опреснительной установки, которая будет работать на возобновляемых источниках энергии. Так почему это должны сделать не мы вместе с Вами?

    Суважением, Константин Утолин

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: