Ученые ЮУрГУ создали уникальное опреснительное устройство
Патент на разработанное и изготовленное ими опреснительное устройство, использующее для работы низкопотенциальные источники тепла, получили ученые с кафедр «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» и «Промышленная теплоэнергетика» Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), 26 сентября сообщает пресс-служба вуза.
Устройство, которое разработали ученые ЮУрГУ для сокращения недостатка пресной воды на Земле, просто в применении, недорого при изготовлении, работает на солнечной энергии и может использоваться для опреснения морской воды и для очистки грунтовых вод.
Директор Международного инновационного центра «Альтернативная Энергетика», профессор ЮУрГУ, доктор технических наук Евгений Соломин рассказал о выборе темы проекта:
«Очевидно, что потребности в чистой воде практически безграничны. С учетом того, что запасы морской соленой воды и грунтовых подземных вод исчисляются тысячами кубических километров, очистка этой воды от солей могла бы стать решением вопроса водоснабжения».
При том что существует множество систем опреснения, проблема обеспечения пресной водой в глобальном масштабе до сих пор так и не решена. Одной из причин является длительное время цикла опреснения при использовании методов дистилляции и обратного осмоса. Другой причиной стала недостаточно качественная очистка опресняемой воды.
Решить эти проблемы способно предложенное челябинскими учеными изобретение, так как оно позволяет достаточно быстро получать из морской воды качественную чистую воду.
Конструкция опреснителя, предложенная специалистами ЮУрГУ, представляет собой поршневой цилиндр, состоящий из двух отделов и работающий по принципу двигателя внутреннего сгорания.
Когда поршень поднимается, из нижнего в верхний отдел цилиндра поступает подогретая соленая вода. После того как ее количество там достигает расчетного значения, а снижение давления воды — нужного уровня, вода закипает при менее чем 100 °C (возможен подвод дополнительного тепла от опциональных нагревательных элементов для ускорения процесса), и начинается ее испарение.
После превращения жидкости в пар поршень быстро движется вниз, повышая выше атмосферного уровня давление в отделе с паром. При этом производится сброс рассола в отдельную емкость, пар же перемещается в нижний отдел устройства, где под избыточным давлением от продолжающего движения поршня вниз пар с повышенной температурой ускоренно конденсируется в пресную воду.
На следующем этапе процесса конденсат под давлением через теплообменник (отдающий тепло соленой воде) вытесняется в емкость для сбора дистиллята, после чего весь цикл повторяется.
Поршневая система упрощает конструкцию дистиллятора, приводит к экономии подводимой для испарения энергии, ускоряет сам процесс испарения при низком давлении и конденсацию пара при высоком давлении. Эти достоинства новой конструкции позволяют увеличить производительность установки.
Так, по расчетам, устройство при небольших габаритах 1×0,2×0,2 м, работая в автоматическом режиме, производит питьевую воду в количестве, достаточном для одного человека в сутки (2–3 литра), расходуя при этом всего порядка 1 кВт/час энергии. Такое устройство легко масштабировать, увеличивая количество производимой чистой воды, по расчетам, до 15 тонн в сутки, оставаясь полностью автономным, поскольку вся необходимая энергия поступает от солнечного модуля.
Чтобы элементы устройства не страдали от корродирующего воздействия морской соленой воды, разработчики сделали их из нержавеющей стали, в этом случае срок эксплуатации оборудования будет составлять более чем десять лет.
Изготовленный разработчиками из имеющихся на рынке деталей прототип, имеет себестоимость около 12 000 рублей, однако его серийное изготовление может снизить себестоимость в 5–10 раз.
Авторы изобретения намерены протестировать прототип устройства на работу с различными составами морской и минеральной воды. В случае получения положительных результатов они предложат реализацию данного продукта на рынке юридическим и/или частным лицам. В настоящее время устройство проходит первые испытания.
Разработчики надеются, что в будущем их установка будет использоваться при необходимости и в домашних условиях, и для ликвидации недостатка пресной воды в отдаленных регионах планеты, где эта проблема существует.
