Metode dobijanja vode iz vazduha. Novi uređaj za prikupljanje vode iz vazduha: jeftin i efikasan. Prednosti atmosferske vode
Ime pronalazača: Ladygin A.V.
Ime vlasnika patenta: Društvo sa ograničenom odgovornošću "Adekvatne tehnologije"
Adresa za korespondenciju: 119435, Moskva, Novodevichy pr-d, 2, stan 70, A.V. Ladyginu
Datum početka patentiranja: 1999.08.05
Pronalazak se odnosi na metode za autonomno dobijanje svježa voda kvaliteta pića od vlage iz okoline atmosferski vazduh i može se koristiti u svakodnevnom životu i za potrebe Nacionalna ekonomija. Tehnički rezultat izuma je proizvodnja slatke vode u nedostatku ili nepristupačnosti njenih tradicionalnih izvora. Metoda uključuje formiranje protoka zraka koji sadrži vodenu paru, umjetno hlađenje toka zraka i kondenzaciju vodene pare. Rezultirajuća svježa voda-kondenzat se dovodi u rezervoar za prikupljanje vode, a ohlađeni zrak se dovodi u kondenzator kako bi se osigurao način rada rashladnog uređaja. Formirani protok vazduha prolazi kroz filter za usis vazduha pod određenim uslovima okruženje With relativna vlažnost od 70 do 100% i temperature od +15 do +50 o C, a zatim kroz elektrostatičko polje. Dobijeni ohlađeni vazduh se dovodi kroz spojnu suknju do kondenzatorskog radijatora, dok zapremina vazduha koja prolazi kroz radijator pod uslovom 20 g vlage po 1 m 3 vazduha i prosečne dnevne produktivnosti instalacije do 250 l /dan se kreće u rasponu od 12-13 hiljada m 3 dnevno.
OPIS PRONALASKA
Pronalazak se odnosi na metode za autonomno dobijanje slatke vode pijaćeg kvaliteta iz vlage okolnog atmosferskog vazduha i može se koristiti u svakodnevnom životu za zadovoljavanje potreba stanovništva za prečišćenim pije vodu, kao i za potrebe nacionalne privrede tokom njene industrijske upotrebe.
Trenutno je vrlo hitan zadatak nabavke svježe vode u nedostatku ili nepristupačnosti tradicionalnih izvora.
Jedan od moguće metode Rješenje problema je kondenzacija vode sadržane u atmosferskom zraku.
Tako je poznat metod i aparat za uklanjanje vode iz zraka, u kojem se voda uklanja iz zraka ponavljanjem ciklusa od četiri faze. U prvoj fazi, kondenzator akumulacije topline se hladi hladnim zrakom koji se dovodi izvana, a reagens koji povećava higroskopnost se vlaži. U drugoj fazi, voda se uklanja iz navedenog reagensa strujom zagrijanog zraka sunčevo zračenje, i dovedite ga do kondenzatora za pohranu topline. U trećoj fazi, dodatni kondenzator akumulacije topline se hladi zrakom koji dolazi izvana, a reagens koji povećava higroskopnost se vlaži. U četvrtoj fazi, voda se uklanja iz navedenog reagensa zrakom zagrijanim sunčevom energijom / francuski patent N 2464337, kl. E 03 B 3/28, 1981/.
Ne umanjujući prednosti ove metode i uređaja za njenu implementaciju, ipak je potrebno napomenuti njenu složeniju implementaciju.
Poznata je metoda i uređaj za izdvajanje vode iz atmosferskog vazduha, od kojih je jedan generator vazduh-voda prema američkom patentu N 5203989 prema klasi. E 03 B 3/28, 1987.
Prema ovom patentu, formira se mlaz zraka koji sadrži vodenu paru, hladi se na temperaturu ispod točke rose, vodena para se kondenzira u vodu, a dehidrirani zrak se ispušta u atmosferu.
Poznati uređaj sadrži kućište u koje je ugrađena rashladna mašina i sredstvo za transport protoka vazduha. Donji dio kućište je u komunikaciji sa kolektorom kondenzata.
Prilikom pumpanja struje atmosferskog zraka koji sadrži vodenu paru, oni se kondenziraju na rashladnom elementu rashladne mašine i istovremeno hlade struju zraka koja se ispušta u atmosferu.
Poznatu metodu i uređaj karakteriše niska efikasnost u korišćenju rashladnog kapaciteta rashladne mašine, jer se samo mali deo koristi za kondenzaciju vodene pare, posebno pri niskoj vlažnosti vazduha. Gde večina rashladni kapacitet se troši na hlađenje dehidriranog zraka ispuštenog u atmosferu.
Poznata je metoda za izdvajanje vode iz vazduha /WO, 93/04764, kl. E 03 B 3/28, 1993/, koji se sastoji u formiranju vazdušnog toka koji sadrži vodenu paru, veštačkom hlađenju toka vazduha u jednom delu drugog toka, organizovanju prenosa toplote između delova vazdušnog toka koji se nalaze sa obe strane veštačkog rashladni dio, kondenziraju vodenu paru u onom dijelu strujanja zraka čija je temperatura ispod točke rose i ispuštaju dehidrirani zrak u atmosferu.
IN poznata metoda vrši se jednokratno predhlađenje ulaznog protoka vazduha odlaznim protokom vazduha, čime se poboljšava efikasnost korišćenja rashladnog kapaciteta rashladne mašine.
Istovremeno, složena putanja strujanja vazduha stvara veliki gasnodinamički otpor.
Poznata instalacija za proizvodnju pitke vode iz vlažnog vazduha, koja koristi sunčevu energiju /DE 3313711, klas. E 03 B 3/28, 1984/.
Zbog električne energije dobivene od solarnih panela, rashladna jedinica proizvodi hladnoću, koja se oslobađa na izmjenjivaču topline isparivača. Vlažan vazduh se uduvava ventilatorom kroz vazdušni kanal u kome se nalazi isparivač. Kao rezultat kontakta s površinom izmjenjivača topline isparivača, zrak se hladi, para koja se nalazi u njemu postaje zasićena, djelomično se kondenzira na površini izmjenjivača topline i teče u kolektor vode.
Nedostaci ove instalacije su visoka potrošnja energije i niska produktivnost.
Poznata je instalacija u kojoj se akumulira hladnoća za upotrebu noću /EP 0430838, kl. E 03 B 3/28, 1991/.
Tokom dana, električna energija sa solarnih panela se dovodi do rashladne jedinice koja proizvodi hladnoću. Pomoću ventila rashladna jedinica je povezana sa termoizolovanom posudom. Tekućina koja se nalazi u njemu se pumpa kroz rashladnu jedinicu pomoću hidrauličke pumpe i hladi, kao rezultat toga, hladnoća se akumulira u termoizoliranoj posudi. Zatim se termoizolirani spremnik odvaja od rashladne jedinice pomoću ventila i spaja na izmjenjivač topline-kondenzator. Kada vlažnost zraka dostigne vrijednost blizu 100%, uključuje se hidraulična pumpa i ventilator. Uz njihovu pomoć, hladna tečnost i vlažan vazduh prolazi kroz kondenzator. Vodena para sadržana u zraku kondenzira se na njegovoj površini, a kapljice sadržane u njoj se hvataju eliminatorom kapljica i zarobljena vlaga teče u kolektor vode.
Nedostatak ove instalacije je potreba za potrošnjom energije i nedostatak autonomije tokom rada instalacije.
Poznat je uređaj za proizvodnju slatke vode, koji sadrži površinu za izmjenu topline na kojoj se kondenzira vlaga iz vanjskog atmosferskog zraka, a kondenzat koji pada skuplja se u posudu za sakupljanje kondenzata. Uređaj sadrži generator energije vjetra koji pokreće cirkulacijsku jedinicu koja uklanja toplinu. Površina za izmjenu topline i generator energije vjetra smješteni su na plutajućoj površini noseća konstrukcija. Cirkulaciona jedinica, koja odvodi toplotu, ima izmjenjivač topline smješten na određenoj udaljenosti ispod površine vode za korištenje hladnoće iz dubokih slojeva vode / Njemačka aplikacija N 3319975, cl. E 03 B 3/28, 1984/.
Nedostatak ovog uređaja je prisustvo generatora energije vjetra, što dovodi do složenosti dizajna i smanjuje pouzdanost rada, što otežava održavanje. Aplikacija zatvoreni sistem cirkulacija rashladne vode i lokacija izmjenjivača topline unutar dubine uranjanja plutajuće potporne konstrukcije ne dozvoljavaju hlađenje cirkulirajuće vode do niske temperature, što smanjuje efikasnost uređaja u cjelini i ne dozvoljava njegove visoke performanse.
Poznat je uređaj za kondenzaciju rose koji sadrži nosač na kojem se nalazi kondenzaciona površina. Površina je električno izolirana od tla, što osigurava stvaranje elektrostatičkog naboja na površini. Pod određenim klimatskim uslovima Vlaga u zraku se kondenzira na površini. Postoji kolekcija u koju kondenzat teče sa površine, kao i uređaj za pumpanje kondenzata u rezervoar. U jednom od dizajna, kondenzaciona površina je napravljena u obliku vertikale metalni lim, a kolektor je kanal duž ivice lima. List se može rotirati oko nosača za ugradnju na vjetar. U drugom dizajnu, kondenzirajuća površina je napravljena u obliku obrnutog konusa, podijeljenog na trokutaste segmente. Površina se može povećati rebrima. Rezervoar, koji se može ugraditi pod zemlju, može imati plastičnu vrećicu od propusnog materijala. Vreća se postavlja na donji kraj cijevi za dovod kondenzata iz kolektora /GB 1603661, klas. E 03 B 3/28, 1981/.
Međutim, ovaj uređaj nije dovoljno efikasan za rad zbog velike potrošnje metala.
Najbliži tehničko rješenje Zatražena kombinacija karakteristika je metoda dobivanja vode iz zraka, koja se sastoji u formiranju protoka zraka koji sadrži vodenu paru, umjetnom hlađenju strujanja zraka, kondenzaciji vodene pare i nastali svježi kondenzat vode se dovodi u spremnik za prikupljanje vode /RU 2081256, kl. E 03 B 3/28, 1997/.
Ne umanjujući prednosti najbližeg metoda i uređaja za njegovu implementaciju, navedeni metod je i dalje industrijski najprimenljiviji, jer ima niz prednosti u odnosu na poznate tradicionalnim načinima i instalacije za njihovu implementaciju za dobijanje vode iz vazduha, i to:
Proizvodi visokokvalitetnu (kišnicu) vodu koja se može dugo skladištiti;
Obezbeđuje ekološka čistoća operacija;
Instalacija za implementaciju metode je prenosiva, jednostavna i izdržljiva u radu, ima težinu od 60 kg, male dimenzije i cijenu.
Cilj pronalaska je dobijanje slatke vode u odsustvu ili nedostupnosti tradicionalnih izvora kondenzacije vode sadržane u atmosferskom vazduhu.
Problem je riješen činjenicom da se u metodi dobivanja vode iz zraka, koja se sastoji u formiranju strujanja zraka koji sadrži vodenu paru, umjetno hlađenje toka zraka, kondenzira vodenu paru i dovodi nastalu svježu kondenzovanu vodu u sabirni spremnik. voda, a ohlađeni vazduh - do kondenzatora da bi se obezbedio režim rada rashladnog uređaja, generisani protok vazduha prolazi kroz filter za usis vazduha u uslovima okoline sa relativnom vlažnošću od 70 do 100% i temperaturom od +15 do +50 o C, a zatim se kroz elektrostatičko polje nastali ohlađeni vazduh dovodi kroz spojnu suknju do radijatora kondenzatora, dok zapremina vazduha koja prolazi kroz radijator pod uslovom 20 g vlage na 1 m 3 vazduha i prosečno dnevno Produktivnost instalacije do 250 l/dan je u rasponu od 12-13 hiljada m 3 dnevno.
Metoda se provodi na sljedeći način: nasilno se formira strujanje atmosferskog zraka koji sadrži vodenu paru, na primjer ventilatorom, koji nakon prolaska kroz filter za usis zraka i elektrostatičko polje jačine električno polje E=1,5 V, ulazi u kondenzator, gde se hladi ispod tačke rose. Dobivena svježa kondenzirana voda teče niz ladicu u posudu za sakupljanje vode. Ohlađeni vazduh se dovodi kroz spojnu suknju do hladnjaka kondenzatora kako bi se osigurao režim rada rashladnog uređaja.
Normalan rad metode za proizvodnju vode iz zraka odvija se pod sljedećim osnovnim uvjetima okoline:
Relativna vlažnost vazduha od 70 do 100%;
Temperatura od +15 do +50 o C.
Efikasnija proizvodnja vode iz vazduha javlja se u okruženju sa povećanom apsolutna vlažnost zraka i značajne dnevne promjene temperature.
Granični (neradni) uslovi metode za izvlačenje vode iz vazduha i instalacije za sprovođenje metode, pod kojima se mora zaustaviti njen rad, su:
Smanjenje temperature okoline ispod +15 o C;
Povećanje temperature okoline iznad +50 o C;
Smanjenje vlažnosti ambijentalnog vazduha ispod 70% na +20 o C;
Povećanje sadržaja prašine u ambijentalnom vazduhu iznad 0,5 g/m 3 ;
Odstupanje tijela kondenzatora od vertikale za ugao veći od 5 o.
Ako se metoda vađenja vode odvija direktno uz more, u crnogoričnoj šumi ili na cvjetnoj livadi, tada će nastala voda imati ljekovita svojstva.
Mineralizacija nastale vode postiže se na dva načina. Jednostavna mineralizacija - stavljanjem komada krečnjaka u tacnu ili posudu za prikupljanje vode, zamjenom krečnjaka svakih pet godina. Kompleksna mineralizacija (za stvaranje programabilnog mineralni sastav) - uvođenjem mikroprocesora i posuda sa solima u dizajn.
TVRDITI
Metoda dobivanja vode iz zraka, koja se sastoji u formiranju protoka zraka koji sadrži vodenu paru, umjetnom hlađenju protoka zraka, kondenzaciji vodene pare i dovodu nastale svježe kondenzirane vode u spremnik za prikupljanje vode, a ohlađenog zraka u kondenzator za obezbeđuju rad rashladnog uređaja, koji se karakteriše time što se generisani protok vazduha propušta kroz filter za usis vazduha u uslovima okoline sa relativnom vlažnošću od 70 do 100% i temperaturom od +15 do +50 o C, a zatim kroz elektrostatički polju, dobijeni ohlađeni vazduh kroz spojnu suknju se dovodi u kondenzatorski radijator, dok se zapremina vazduha koja prolazi kroz radijator pod uslovom 20 g vlage na 1 m 3 vazduha i prosečna dnevna produktivnost instalacije povećava do 250 l / dan nalazi se u rasponu od 12 - 13 hiljada m 3 dnevno.
Ako ste se ikada našli u ekstremnim uslovima ostanite, možda ste upoznati s problemom vađenja vode. Na primjer, putnici imaju sve šanse da se nađu u situaciji da je voda nestala, a u blizini nema ni rijeke ni izvora. A svi od djetinjstva znaju da čovjek može živjeti mnogo duže bez hrane nego bez vode. Ako se nađete bez vode duže vrijeme, možda nećete dobiti pomoć.
Ali postoji način da se dobije malo vode iz zraka, jer može kondenzirati. Da biste dobili količinu vode koja je dovoljna za održavanje tijela u funkcionalnom stanju, potrebno je napraviti poseban uređaj. Pravi se od onih predmeta koje obično nosite sa sobom na put. Za izradu kondenzacijskog uređaja trebat će vam:
- Lopata
- Komad polietilena
- Tanka cijev koja se koristi u IV
- Stones
Faze izgradnje
![](https://i2.wp.com/notperfect.ru/wp-content/uploads/2018/12/04-20.jpg)
Voda iz vazduha će se dugo kondenzovati. Može proći više od jednog dana prije nego što se prikupi pola litre vode. Stoga se preporučuje napraviti nekoliko takvih "zamki" za vodu. Noću se proces kondenzacije odvija mnogo brže nego tokom dana - polietilen se brzo hladi, ali tlo ispod njega ne.
Ne možete iscijediti sok iz kamena, ali možete dobiti vodu iz pustinjskog neba, zahvaljujući novom uređaju koji koristi... sunčeva svetlost za usisavanje vodene pare iz vazduha čak i pri niskoj vlažnosti. Uređaj može proizvesti do 3 litre vode dnevno i, prema istraživačima, tehnologija će postati još efikasnija u budućnosti. To znači da bi domovi u sušnim područjima uskoro mogli imati izvor čista voda on solarna baterija, što će pomoći da se značajno poboljša životni standard stanovništva.
U atmosferi se nalazi oko 13 triliona litara vode, što je ekvivalentno 10% sve slatke vode u jezerima i rijekama naše planete. Tokom godina, istraživači su razvili tehnologije za kondenzaciju vode iz vazduha, ali većina njih zahteva neproporcionalnu količinu električne energije, tako da je malo verovatno da će ih koristiti većina u zemljama u razvoju.
Kako bi pronašli univerzalno rješenje, istraživači predvođeni Omarom Yaghijem, hemičarem sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju, okrenuli su se porodici kristalnih prahova koji se nazivaju metalni organski okviri ili MOF. Yagi je razvio prve MOF kristale koji formiraju trodimenzionalne mreže prije otprilike 20 godina. Struktura ovih mreža zasniva se na atomima metala, a ljepljive polimerne čestice povezuju ćelije zajedno. Eksperimentirajući s organskim i neoorganskim tvarima, kemičari mogu stvarati Razne vrste MOF i kontroliraju koji plinovi reagiraju s njima i koliko čvrsto drže određene tvari.
Tokom protekle dvije decenije, hemičari su sintetizirali više od 20.000 MOF-ova, od kojih svaki ima jedinstvena svojstva hvatanja molekula. Na primjer, Yagi i drugi su nedavno razvili MOF-ove koji apsorbiraju, a zatim ispuštaju metan, čineći ih svojevrsnim rezervoarima za plin velikog kapaciteta za Vozilo, radi na prirodni gas.
Godine 2014. Yagi i kolege su sintetizirali MOF-860 na bazi cirkonija, koji je bio odličan u apsorpciji vode čak i u uvjetima niske vlažnosti. To ga je dovelo do Evelyn Wang, mašinskog inženjera na Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu, s kojom je prethodno radio na projektu korištenja MOF-a za klimatizaciju automobila.
Sistem koji su razvili Wang i njeni studenti sastoji se od kilograma MOF kristala nalik prašini utisnutih u tanak list poroznog bakra. Ovaj list se postavlja između apsorbera svjetlosti i kondenzatorske ploče unutar komore. Noću, komora se otvara, dozvoljavajući ambijentalnom zraku da difundira kroz porozni MOF, uzrokujući da se molekuli vode prianjaju za njega. unutrašnje površine, okupljaju se u grupe od po osam i formiraju sitne kubične kapljice. Ujutro je komora zatvorena i sunčeva svjetlost ulazi kroz prozor na vrhu uređaja, zagrijavajući MOF i oslobađajući vodu, koja pretvara kapljice u paru i transportuje je u hladniji kondenzator. Temperaturna razlika i visoka vlažnost unutar komore para je prisiljena da se kondenzira u obliku tečna voda, koji kaplje u kolektor. Postrojenje radi tako dobro da pri neprekidnom radu izvlači 2,8 litara vode iz zraka dnevno, izvještavaju danas timovi iz Berkeleya i MIT-a.
Vrijedi napomenuti da instalacija još uvijek ima prostora za rast. Prvo, cirkonijum košta 150 dolara po kilogramu, što čini uređaje za prikupljanje vode preskupim da bi se masovno proizvodili i prodavali za skromnu količinu. Yagi kaže da je njegova grupa već uspješno dizajnirala MOF za prikupljanje vode koji zamjenjuje cirkonij 100 puta jeftinijim aluminijumom. Ovo bi moglo učiniti buduće kombajne za vodu pogodnim ne samo za gašenje žeđi ljudi u sušnim područjima, već možda čak i za snabdijevanje vodom poljoprivrednika u pustinji.