Metode memperoleh air dari udara. Alat baru untuk menampung air dari udara: murah dan efektif. Manfaat air atmosfer
Nama penemu: Ladygin A.V.
Nama pemilik paten: Perseroan Terbatas “Teknologi Memadai”
Alamat korespondensi: 119435, Moskow, Novodevichy pr-d, 2, apt.70, A.V. Ladyginu
Tanggal mulai paten: 1999.08.05
Invensi ini berkaitan dengan metode untuk memperoleh secara mandiri air tawar kualitas minum dari kelembaban lingkungan udara atmosfer dan dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan untuk kebutuhan ekonomi Nasional. Hasil teknis dari penemuan ini adalah produksi air tawar tanpa adanya atau tidak dapat diaksesnya sumber tradisionalnya. Metode ini melibatkan pembentukan aliran udara yang mengandung uap air, mendinginkan aliran udara secara artifisial, dan mengembunkan uap air. Kondensat air tawar yang dihasilkan disuplai ke tangki pengumpul air, dan udara dingin disuplai ke kondensor untuk memastikan mode pengoperasian perangkat pendingin. Aliran udara yang terbentuk dilewatkan melalui filter pemasukan udara dalam kondisi tertentu lingkungan Dengan kelembaban relatif dari 70 hingga 100% dan suhu dari +15 hingga +50 o C, dan kemudian melalui medan elektrostatis. Udara dingin yang dihasilkan disuplai melalui rok penghubung ke radiator kondensor, sedangkan volume udara yang melewati radiator pada kondisi 20 g kelembaban per 1 m 3 udara dan produktivitas harian rata-rata instalasi hingga 250 l /hari terletak pada kisaran 12-13 ribu m 3 per hari.
DESKRIPSI INVENSI
Invensi ini berkaitan dengan metode untuk memperoleh air bersih berkualitas minum secara mandiri dari kelembaban udara atmosfer sekitar dan dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk memenuhi kebutuhan penduduk akan pemurnian. air minum, serta untuk kebutuhan perekonomian nasional dalam rangka keperluan industri.
Saat ini, tugas mendapatkan air bersih di tengah ketiadaan atau tidak dapat diaksesnya sumber-sumber tradisional sangatlah mendesak.
Satu dari metode yang mungkin Solusi dari masalah tersebut adalah dengan mengembunnya air yang terkandung di udara atmosfer.
Dengan demikian, diketahui metode dan peralatan untuk menghilangkan air dari udara, di mana air dihilangkan dari udara dengan mengulangi siklus empat tahap. Pada tahap pertama, kondensor pengumpul panas didinginkan dengan udara dingin yang disuplai dari luar, dan reagen yang meningkatkan higroskopisitas dibasahi. Pada tahap kedua, air dikeluarkan dari reagen tertentu dengan aliran udara panas radiasi sinar matahari, dan bawa ke kapasitor penyimpan panas. Pada tahap ketiga, kondensor akumulasi panas tambahan didinginkan dengan udara yang berasal dari luar, dan reagen yang meningkatkan higroskopisitas dibasahi. Pada tahap keempat, air dikeluarkan dari reagen yang ditentukan dengan udara yang dipanaskan oleh energi matahari / kelas paten Perancis N 2464337. E 03 B 28/3, 1981/.
Tanpa mengurangi kelebihan metode ini dan perangkat penerapannya, namun perlu diperhatikan penerapannya yang lebih kompleks.
Telah diketahui metode dan alat untuk mengekstraksi air dari udara atmosfer, salah satunya adalah generator udara-air menurut paten AS N 5203989 menurut kelasnya. E 03 B 28/3, 1987.
Menurut paten ini, aliran udara yang mengandung uap air terbentuk, didinginkan hingga suhu di bawah titik embun, uap air dikondensasi menjadi air, dan udara dehidrasi dilepaskan ke atmosfer.
Perangkat yang dikenal berisi rumah di mana mesin pendingin dan sarana untuk mengangkut aliran udara dipasang. Bagian bawah perumahan berkomunikasi dengan pengumpul kondensat.
Ketika aliran udara atmosfer yang mengandung uap air dipompa, mereka mengembun pada elemen pendingin mesin pendingin dan sekaligus mendinginkan aliran udara yang dilepaskan ke atmosfer.
Metode dan perangkat yang diketahui dicirikan oleh rendahnya efisiensi dalam penggunaan kapasitas pendinginan mesin pendingin, karena hanya sebagian kecil yang digunakan untuk mengembunkan uap air, terutama pada kelembaban udara rendah. Di mana kebanyakan kapasitas pendinginan dihabiskan untuk mendinginkan udara dehidrasi yang dilepaskan ke atmosfer.
Ada metode yang dikenal untuk mengekstraksi air dari udara /WO, kelas 93/04764. E 03 B 28/3, 1993/, yaitu membentuk aliran udara yang mengandung uap air, mendinginkan aliran udara secara artifisial pada salah satu bagian aliran kedua, mengatur perpindahan panas antar bagian aliran udara yang terletak pada kedua sisi aliran buatan. bagian pendingin, Mereka mengembunkan uap air di bagian aliran udara yang suhunya di bawah titik embun dan melepaskan udara dehidrasi ke atmosfer.
DI DALAM metode yang diketahui dilakukan pra-pendinginan tunggal terhadap aliran udara masuk dengan aliran udara keluar, yang meningkatkan efisiensi penggunaan kapasitas pendinginan mesin pendingin.
Pada saat yang sama, lintasan aliran udara yang kompleks menciptakan hambatan gas-dinamis yang besar.
Instalasi terkenal yang memproduksi air tawar dari udara lembab, menggunakan energi matahari /DE 3313711, kelas. E 03 B 28/3, 1984/.
Karena listrik yang diterima dari panel surya, unit pendingin menghasilkan dingin, yang dilepaskan ke penukar panas evaporator. Udara lembab dihembuskan oleh kipas melalui saluran udara tempat evaporator berada. Akibat kontak dengan permukaan penukar panas evaporator, udara menjadi dingin, uap yang terkandung di dalamnya menjadi jenuh, sebagian mengembun di permukaan penukar panas dan mengalir ke pengumpul air.
Kerugian dari instalasi ini adalah konsumsi energi yang tinggi dan produktivitas yang rendah.
Ada instalasi yang diketahui di mana dingin diakumulasikan untuk digunakan pada malam hari /EP 0430838, kelas. E 03 B 28/3, 1991/.
Pada siang hari, listrik dari panel surya disuplai ke unit pendingin, yang menghasilkan dingin. Dengan menggunakan katup, unit pendingin dihubungkan ke wadah berinsulasi termal. Cairan yang terkandung di dalamnya dipompa melalui unit pendingin menggunakan pompa hidrolik dan didinginkan, akibatnya dingin terakumulasi dalam wadah berinsulasi termal. Kemudian wadah berinsulasi termal diputuskan dari unit pendingin menggunakan katup dan dihubungkan ke kondensor penukar panas. Ketika kelembaban udara mencapai nilai mendekati 100%, pompa hidrolik dan kipas angin akan menyala. Dengan bantuan mereka, cairan dingin dan udara basah melewati kapasitor. Uap air yang terkandung di udara mengembun di permukaannya, dan tetesan yang terkandung di dalamnya ditangkap oleh alat penghilang tetesan dan uap air yang ditangkap dialirkan ke pengumpul air.
Kekurangan dari instalasi ini adalah kebutuhan akan konsumsi energi dan kurangnya otonomi selama pengoperasian instalasi.
Alat yang diketahui untuk menghasilkan air tawar, mengandung permukaan pertukaran panas di mana uap air dari udara atmosfer eksternal mengembun dan kondensat yang jatuh dikumpulkan dalam bejana untuk mengumpulkan kondensat. Perangkat tersebut berisi generator energi angin untuk menggerakkan unit sirkulasi yang menghilangkan panas. Permukaan pertukaran panas dan generator energi angin terletak di atas terapung struktur pendukung. Unit sirkulasi yang membuang panas mempunyai penukar panas yang terletak pada jarak tertentu di bawah permukaan air untuk memanfaatkan dinginnya lapisan dalam air / Aplikasi Jerman N 3319975, cl. E 03 B 28/3, 1984/.
Kerugian dari perangkat ini adalah adanya generator energi angin, yang menyebabkan kompleksitas desain dan mengurangi keandalan pengoperasian, sehingga menyulitkan pemeliharaan. Aplikasi sistem tertutup sirkulasi air pendingin dan lokasi penukar panas dalam kedalaman perendaman struktur pendukung terapung tidak memungkinkan pendinginan air yang bersirkulasi menjadi suhu rendah, yang mengurangi efisiensi perangkat secara keseluruhan dan tidak memungkinkan kinerjanya yang tinggi.
Alat untuk kondensasi embun telah diketahui, berisi penyangga di mana permukaan kondensasi berada. Permukaannya diisolasi secara elektrik dari tanah, yang memastikan terciptanya muatan elektrostatis di permukaan. Di bawah tertentu kondisi iklim Kelembaban di udara mengembun di permukaan. Ada pengumpul di mana kondensat mengalir dari permukaan, serta alat untuk memompa kondensat ke dalam tangki. Pada salah satu desainnya, permukaan kondensasi dibuat berbentuk vertikal lembaran logam, dan kolektor adalah saluran di sepanjang tepi lembaran. Lembaran dapat diputar di sekitar penyangga untuk pemasangan di angin. Pada desain lain, permukaan kondensasi dibuat dalam bentuk kerucut terbalik, dibagi menjadi segmen-segmen segitiga. Luas permukaan dapat ditingkatkan dengan menggunakan tulang rusuk. Tangki, yang dapat dipasang di bawah tanah, mungkin memiliki kantong plastik yang terbuat dari bahan yang dapat menyerap air. Kantong tersebut diletakkan di ujung bawah pipa suplai kondensat dari kolektor /GB 1603661, kelas. E 03 B 28/3, 1981/.
Namun, perangkat ini tidak cukup efisien untuk dioperasikan karena konsumsi logamnya yang tinggi.
Paling dekat solusi teknis Kombinasi fitur yang diklaim adalah metode memperoleh air dari udara, yang terdiri dari pembentukan aliran udara yang mengandung uap air, pendinginan aliran udara secara artifisial, kondensasi uap air dan kondensat air tawar yang dihasilkan dimasukkan ke dalam wadah pengumpul air /RU 2081256, kelas. E 03 B 28/3, 1997/.
Tanpa mengurangi keunggulan metode dan perangkat terdekat untuk penerapannya, metode yang diklaim masih paling banyak diterapkan secara industri, karena memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan metode yang diketahui. cara-cara tradisional dan instalasi pelaksanaannya untuk memperoleh air dari udara, yaitu:
Menghasilkan air (hujan) berkualitas tinggi yang dapat disimpan dalam jangka waktu lama;
Menyediakan kebersihan lingkungan operasi;
Instalasi untuk penerapan metode ini dapat diangkut, sederhana dan tahan lama dalam pengoperasiannya, memiliki berat 60 kg, dimensi dan biaya kecil.
Tujuan dari penemuan ini adalah untuk memperoleh air tawar tanpa adanya atau tidak dapat diaksesnya sumber tradisional kondensasi air yang terkandung di udara atmosfer.
Masalahnya terpecahkan karena metode memperoleh air dari udara, yang terdiri dari pembentukan aliran udara yang mengandung uap air, mendinginkan aliran udara secara artifisial, mengembunkan uap air dan memasok air kondensat segar yang dihasilkan ke wadah pengumpul. air, dan udara dingin - ke kondensor untuk memastikan mode pengoperasian perangkat pendingin, aliran udara yang dihasilkan dilewatkan melalui filter pemasukan udara dalam kondisi lingkungan dengan kelembaban relatif dari 70 hingga 100% dan suhu dari +15 hingga +50 o C, kemudian melalui medan elektrostatis udara dingin yang dihasilkan disuplai melalui rok penghubung ke radiator kondensor, sedangkan volume udara yang melewati radiator pada kondisi 20 g kelembaban per 1 m 3 udara dan rata-rata harian produktivitas instalasi sampai dengan 250 l/hari berada pada kisaran 12-13 ribu m 3 per hari.
Cara yang diterapkan sebagai berikut: aliran udara atmosfer yang mengandung uap air dibentuk secara paksa, misalnya oleh kipas angin, yang setelah melewati filter pemasukan udara dan medan elektrostatik dengan kekuatan Medan listrik E=1,5 V, memasuki kondensor, lalu didinginkan di bawah titik embun. Air kondensat segar yang dihasilkan dialirkan ke bawah baki ke dalam wadah penampung air. Udara dingin disuplai melalui rok penghubung ke radiator kondensor untuk memastikan mode pengoperasian perangkat pendingin.
Pengoperasian normal metode produksi air dari udara terjadi pada kondisi lingkungan dasar berikut:
Kelembaban relatif dari 70 hingga 100%;
Suhu dari +15 hingga +50 o C.
Produksi air dari udara yang lebih efisien terjadi di lingkungan dengan peningkatan kelembaban mutlak udara dan perubahan suhu harian yang signifikan.
Kondisi pembatas (tidak berfungsi) dari metode pengambilan air dari udara dan instalasi untuk penerapan metode tersebut, yang mengharuskan penghentian pengoperasiannya, adalah:
Penurunan suhu lingkungan di bawah +15 o C;
Peningkatan suhu lingkungan di atas +50 o C;
Penurunan kelembaban udara sekitar di bawah 70% pada +20 o C;
Peningkatan kandungan debu di udara sekitar di atas 0,5 g/m 3 ;
Penyimpangan badan kapasitor dari vertikal dengan sudut lebih dari 5 o.
Jika cara pengambilan air dilakukan langsung melalui laut, di hutan jenis konifera, atau di padang bunga, maka air yang dihasilkan akan memiliki khasiat penyembuhan.
Mineralisasi air yang dihasilkan dicapai dengan dua cara. Mineralisasi sederhana - dengan menempatkan sepotong batu kapur dalam nampan atau wadah untuk menampung air, mengganti batu kapur setiap lima tahun. Mineralisasi kompleks (untuk membuat yang dapat diprogram komposisi mineral) - dengan memperkenalkan mikroprosesor dan wadah berisi garam ke dalam desain.
MENGEKLAIM
Suatu metode untuk memperoleh air dari udara, yang terdiri dari pembentukan aliran udara yang mengandung uap air, mendinginkan aliran udara secara artifisial, mengembunkan uap air dan menyuplai air kondensat segar yang dihasilkan ke tangki pengumpul air, dan udara dingin ke kondensor ke memastikan mode pengoperasian perangkat pendingin, ditandai dengan aliran udara yang dihasilkan dilewatkan melalui filter pemasukan udara dalam kondisi lingkungan dengan kelembaban relatif 70 hingga 100% dan suhu dari +15 hingga +50 o C, dan kemudian melalui elektrostatis lapangan, udara dingin yang dihasilkan melalui rok penghubung disuplai ke radiator kondensor, sedangkan volume udara yang melewati radiator pada kondisi 20 g kelembaban per 1 m 3 udara dan produktivitas harian rata-rata instalasi naik hingga 250 l/hari terletak pada kisaran 12 – 13 ribu m 3 per hari.
Jika Anda pernah menemukan diri Anda di dalamnya kondisi ekstrim ngomong-ngomong, Anda mungkin sudah tidak asing lagi dengan masalah ekstraksi air. Misalnya, para pelancong mempunyai peluang besar untuk berada dalam situasi di mana air telah habis, dan tidak ada sungai atau mata air di dekatnya. Dan semua orang tahu sejak kecil bahwa seseorang bisa hidup lebih lama tanpa makanan dibandingkan tanpa air. Jika Anda tidak mendapatkan air dalam waktu lama, Anda mungkin tidak mendapatkan bantuan.
Namun ada cara untuk mendapatkan air dari udara, karena dapat mengembun. Untuk memperoleh jumlah air yang cukup untuk menjaga tubuh tetap berfungsi, perlu dibuat alat khusus. Itu terbuat dari barang-barang yang biasa Anda bawa dalam perjalanan. Untuk membangun perangkat kondensasi Anda akan perlu:
- Sekop
- Sepotong polietilen
- Sebuah tabung tipis yang digunakan dalam infus
- Batu
Tahapan konstruksi
![](https://i2.wp.com/notperfect.ru/wp-content/uploads/2018/12/04-20.jpg)
Air dari udara akan mengembun dalam waktu yang lama. Mungkin diperlukan waktu lebih dari satu hari sebelum setengah liter air tertampung. Oleh karena itu, disarankan untuk membuat beberapa “perangkap” untuk air. Pada malam hari, proses kondensasi terjadi jauh lebih cepat dibandingkan pada siang hari - polietilen mendingin dengan cepat, tetapi tanah di bawahnya tidak.
Anda tidak bisa memeras jus dari batu, tapi Anda bisa mendapatkan air dari langit gurun, berkat perangkat baru yang menggunakan... sinar matahari untuk menyedot uap air dari udara bahkan pada kelembapan rendah. Alat tersebut dapat menghasilkan hingga 3 liter air per hari dan menurut peneliti, teknologi ini akan menjadi lebih efisien di masa depan. Artinya, rumah-rumah di daerah kering akan segera mendapat sumber listrik air bersih pada baterai surya, yang akan membantu meningkatkan taraf hidup penduduk secara signifikan.
Ada sekitar 13 triliun liter air di atmosfer, yang setara dengan 10% dari seluruh air tawar di danau dan sungai di planet kita. Selama bertahun-tahun, para peneliti telah mengembangkan teknologi untuk mengembunkan air dari udara, namun sebagian besar teknologi tersebut memerlukan listrik dalam jumlah yang tidak proporsional, sehingga kemungkinan besar teknologi tersebut tidak akan digunakan oleh sebagian besar orang di negara-negara berkembang.
Untuk menemukan solusi universal, para peneliti yang dipimpin oleh Omar Yaghi, seorang ahli kimia di Universitas California, Berkeley, beralih ke keluarga bubuk kristal yang disebut kerangka logam organik, atau MOFs. Yagi mengembangkan kristal MOF pertama yang membentuk jaringan tiga dimensi sekitar 20 tahun lalu. Struktur jaringan ini didasarkan pada atom logam, dan partikel polimer lengket menghubungkan sel-sel menjadi satu. Dengan bereksperimen dengan bahan organik dan neoorganik, ahli kimia dapat berkreasi Berbagai jenis MOF dan mengontrol gas apa yang bereaksi dengannya dan seberapa kuat gas tersebut menahan zat tertentu.
Selama dua dekade terakhir, ahli kimia telah mensintesis lebih dari 20.000 MOF, masing-masing memiliki sifat unik dalam memerangkap molekul. Misalnya, Yagi dan yang lainnya baru-baru ini mengembangkan Kementerian Keuangan yang menyerap dan kemudian melepaskan metana, menjadikannya semacam tangki gas berkapasitas tinggi untuk Kendaraan, beroperasi dengan gas alam.
Pada tahun 2014, Yagi dan rekannya mensintesis MOF-860 berbasis zirkonium, yang sangat baik dalam menyerap air bahkan dalam kondisi kelembapan rendah. Hal ini membawanya ke Evelyn Wang, seorang insinyur mesin di Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, yang sebelumnya pernah bekerja sama dengannya dalam proyek penggunaan MOF untuk AC mobil.
Sistem yang dikembangkan oleh Wang dan murid-muridnya terdiri dari satu kilogram kristal MOF seperti debu yang ditekan ke dalam lembaran tipis tembaga berpori. Lembaran ini ditempatkan di antara penyerap cahaya dan pelat kapasitor di dalam ruangan. Pada malam hari, ruangan dibuka, memungkinkan udara sekitar berdifusi melalui MOF yang berpori, menyebabkan molekul air menempel padanya. permukaan bagian dalam, berkumpul dalam kelompok yang terdiri dari delapan orang dan membentuk tetesan kubik kecil. Di pagi hari, ruangan ditutup dan sinar matahari masuk melalui jendela di atas perangkat, memanaskan MOF dan melepaskan air, yang mengubah tetesan menjadi uap dan memindahkannya ke kondensor yang lebih dingin. Perbedaan suhu dan kelembaban tinggi di dalam ruangan uap dipaksa mengembun dalam bentuk air cair, yang menetes ke kolektor. Pembangkit ini bekerja dengan sangat baik sehingga ketika beroperasi terus menerus, ia menyedot 2,8 liter air dari udara per hari, demikian laporan tim Berkeley dan MIT hari ini.
Perlu dicatat bahwa instalasi masih memiliki ruang untuk berkembang. Pertama, zirkonium berharga $150 per kilogram, membuat alat pemanen air terlalu mahal untuk diproduksi massal dan dijual dengan harga murah. Yagi mengatakan kelompoknya telah berhasil merancang MOF yang mampu menampung air yang menggantikan zirkonium dengan aluminium yang 100 kali lebih murah. Hal ini dapat membuat mesin pemanen air di masa depan tidak hanya cocok untuk menghilangkan dahaga orang-orang di daerah kering, tetapi bahkan mungkin untuk memasok air kepada petani di gurun.