Две трети поверхности нашей планеты составляет гидросфера. Питьевой водой является, в лучшем случае, пятая ее часть, но с каждым годом обеспечение населения качественным водным ресурсом, соответствующим санитарным требования для бытового использования, затрудняется из-за постоянного роста населения, совершенствования производственных процессов, развитие сельского хозяйства и т.д.
Общий годовой расход воды в мире составляет более 3000 км3, что равно 70 % мировых пресноводных ресурсов. Изменение климатических условий, наблюдаемых на Земле, становится ещё одной причиной возникновения дефицита в воде. Также большой урон наносит загрязнение сточными водами и биологически опасными сбросами предприятий.
Весь комплекс этих причин приводит к затруднениям в решении вопросов водоснабжения, как населения, так и промышленности. Покрытие возрастающих расходов воды, возможно, решить опреснением и обессоливанием морской и солоноватых вод.
Морскую воду можно отделить от растворенных в ней солей дистилляцией (перегонкой). Дистилляция воды основана на способности воды, при нагревании испаряться и распадаться на пресный пар и солёный рассол. При нагревании солёной воды до температуры более высокой, чем температура кипения, вода начинает кипеть. Образованный пар конденсируется и получается пресная вода.
Процесс дистилляции можно соединить с получением холода, путём внедрения в схему эжектора. В пароэжекторной холодильной машине получения холода совершается без совершения механической работы и состоит в эжекции пара из испарителя. В такой установке хладагентом является вода. Охлаждение воды в испарителе достигается в процессе кипения воды под вакуумом. Вода кипит в испарителе при температуре 5°С.
Пароэжекторные холодильные машины применяются для охлаждения воды в различных производствах и в установках кондиционирования воздуха. Также эти установки используют на судах, поскольку небольшое число движущихся частей упрощает их обслуживание и ремонт.
Принципиальная схема опреснения с получением холода показана на рисунке 1.
1-генератор пара, 2-сепаратор , 3-эжектор, 4-конденсатор,
5- регулирующий вентиль, 6-испаритель.
Рисунок 1 – Принципиальная схема опреснения с получением холода
Представленная схема работает следующим образом:
Морская вода поступает в генератор пара (1), где происходит выпаривание воды от источника нагрева. Образовавшийся пар проходит сепаратор (2) и поступает в эжектор (3). В эжекторе водяной пар расширяется, создавая разряжение в испарителе (6) и смешивается с отсасываемым из испарителя паром, затем поступает в конденсатор (4), где конденсируется. Конденсат частично подаётся в испаритель (6), проходя регулирующий вентиль (5) для восполнения потерь, а его основная масса поступает потребителю в виде дистиллята. Конденсатор (4) охлаждается морской водой, которая поступает в генератор пара (1). В генераторе (1) по мере выпаривания пресной воды раствор воды становится все более концентрированным. При повышении концентрации воды в генераторе происходит её постепенный сброс и набор новой порции морской. Сброс воды происходит постепенно, чтобы не потерять весь запас тепла, накопленный в нагретой морской воде. Сбрасываемая концентрированная вода сливается в море.
Использование пароэжекторного трансформатора тепла в данной схеме имеет следующие преимущества:
- простота конструкции и обслуживания
- низкая первоначальная стоимость оборудования
- высокая надежность в длительной и непрерывной эксплуатации
- сравнительно небольшие массы и габаритные размеры
- возможность использования теплоты низкого потенциала
Данную установку можно использовать в прибрежных поселениях для обеспечения жителей, пресной водой высокого качества, и кондиционированием. Также эту установку можно использовать на предприятиях, которые потребляют большой объём чистой воды и в которых требуется кондиционирование помещений.
Библиографический список
- Холодильные машины: Учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика низких температур»/А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, Л. С. Тимофеевский: Под общ. ред. Л. С. Тимофеевского.- СПб.: Политехника, 1997 г.- 992с.
- Бараненко АВ., Тимофеевский Л.С., Долотов А. Г., Попов А. В. Абсорбционные преобразователи теплоты // СП6, 2005. – 337с. ”Бытовые машины и приборы” : учебное пособие ч.1/ Б.Е.Кочегаров, В.В. Лоцманенко, Г.В. Опарин – Владивосток