Меню Рубрики

Установка левина по добыче воды из воздуха

Самарский «Вихревой родник» — бесплатная вода из воздуха

  • © samaralife.files.wordpress.com

Самарские ученые собрали установку «Вихревой родник», которая добывает питьевую воду из воздуха за счет ветра.

Инженеры уже получили патент на свое изобретение, сообщили в пресс-службе Самарского госуниверситета.

Автономная энергонезависимая установка «Вихревой родник» для получения пресной воды из атмосферного воздуха отличается компактными размерами: высота: 6-10 м, диаметр: 1-2 м, выполнена она из пластмассы. Установка основана на принципе конденсации. Атмосферный воздух содержит влагу, при его охлаждении влага конденсируется, в результате чего образуется чистая, дистиллированная вода. В природе есть наглядный пример конденсации — роса.

Разработчики установки — сотрудники кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета — отмечают, что она незаменима в пустынных и засушливых районах. Как ни парадоксально, но именно в сухом горячем воздухе пустынь и степей содержится больше всего влаги, то есть «Вихревой родник» наиболее эффективен там, где наиболее востребован. Принципиальным отличием установки Самарского университета, награжденной в номинации «100 лучших изобретений России −2017», от аналогов является использование вихревых эффектов для получения воды и электроэнергии.

На исследование вихревых потоков ученых Самарского университета натолкнули инженерные решения, известные с древних времен.

«Идея добывать воду из воздуха не нова. Она известна со времен, когда караваны торговцев шли нескончаемым потоком по Великому шелковому пути. Записки арабских путешественников свидетельствуют, что на всем протяжении каравана были созданы колодцы, в каждом из которых было достаточно воды, чтобы напоить путников и верблюдов, — рассказал один из разработчиков установки, профессор кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета Владимир Бирюк. — Конструкция колодца и используемые материалы создавали внутри температурный перепад, формируя тем самым вихревые потоки. Благодаря им раскаленный пустынный воздух превращался в холодную воду».

«Вихревой родник» отличается от колодцев древности, но также использует вихревые потоки. Получение влаги из атмосферного воздуха происходит за счет использования ветра, закрученного с помощью «генератора вихря» в вихревой поток. Далее он охлаждается до «точки росы» с помощью «вихревого холодильника». В результате резкого перепада температур на гидрофобных стенках установки образуется конденсат, влага стекает и накапливается в блоке водосборника. Осушенный воздух подается наверх и уходит в атмосферу через трубу вентури, в которой установлен вентилятор, вырабатывающий электроэнергию для насоса, подающего воду потребителям.Для удобства сбора пресной воды водосборник с конденсатором росы размещают под установкой ниже линии грунта. По мере накопления воды в водосборнике вода отводится потребителю.

В течение суток «Вихревой родник» продуцирует чуть более 0,8 м³ чистой холодной воды. «Очень важно, что вода, добываемая из атмосферы, по стоимости получается самой недорогой в сравнении с другими способами. Кроме того, наша установка не требует средств на эксплуатацию. Необходимы лишь разовые минимальные вложения на ее сборку и монтаж», — говорит Владимир Бирюк. Кроме того, функционирование установки благодаря естественным ресурсам — ветру и солнечной энергии — делает «Вихревой родник» полностью экологичными и работающими бесперебойно.

Проблема дефицита пресной воды не теряет своей актуальности по причине роста населения планеты, загрязнения водных ресурсов, а также из-за климатических изменений, в частности, роста пустынь. По мнению разработчиков, добыча воды из атмосферного воздуха с использованием природных энергетических факторов в ближайшее время станет приоритетным способом, так как для этого есть ряд предпосылок. Это огромные пустынные области, расположенные в зонах, где плотность солнечной энергии максимальная. Кроме того, территории для сбора рассеянной солнечной энергии и объемы воздуха, используемого для добычи воды, практически не ограничены. Также атмосферный воздух является наиболее чистым и восстанавливаемым источником воды, а ресурс пресной воды в атмосфере постоянно обновляется, при этом качество конденсата остается высоким.

Автономная энергонезависимая установка «Вихревой родник» для получения пресной воды из атмосферного воздуха получила патент Федеральной службы интеллектуальной собственности № 2620830.

источник

Воздушный источник

Выход из ситуации и предложили ученые Всероссийского института механизации (ВИМ) сельского хозяйства. Ими создана установка, которая получает воду из атмосферного воздуха. Принцип работы знает каждый школьник: это конденсация горячего воздуха в холодной среде. Например, так на вентиляционных трубах холодных погребов летом оседают капли воды, а у входов в холодные пещеры влага висит на каменном своде.

Вроде бы, используя такой простой способ, можно создавать самые разные установки извлечения воды из воздуха. И учитывая острейший дефицит жидкости во многих странах — к примеру, в 2015 году 15 миллионов человек по этой причине покинули родные места — в ведущих лабораториях мира пытаются создавать «воздушные поилки». На исследования расходуются огромные деньги, скажем, такие изыскания финансирует Билл Гейтс.

Читайте также:  Установка разной памяти в двухканальном режиме

— Мы начали разработки в 2016 году и сегодня опережаем иностранные аналоги, — рассказал «РГ» заведующий лабораторией ВИМ Сергей Доржиев. — В США, например, за 22 миллиона долларов сделали установку, которая дает три кубометра воды за пять месяцев, а мы столько же получаем примерно за сутки.

Доржиев подчеркивает, что в мире есть установки, которые извлекают воду из воздуха, но все они потребляют значительное количество электроэнергии. «Наша система полностью автономна. У нее ничего не крутится, не вертится, а вода вытекает. Можно ставить в пустыне, и она будет выдавать жидкость», — утверждает Доржиев.

Как устроен этот «родник»? В его верхней части установлен «завихритель». Его лопасти закручивают воздух и под прямым углом направляют в расположенный на глубине под землей блок охлаждения. Здесь находится труба Ранка, где воздух делится на два потока — горячий и холодный. Холодный поток идет внутрь теплообменника, чтобы поддерживать низкую температуру, а горячий — на поверхность теплообменника. Вот из него и получается вода.

«Воздушный родник», так называется экспериментальный модуль, способен получать до 1000 литров пресной воды в сутки, а более мощная установка «Редут» — до 20 000 литров. Правда, для всех установок такого типа есть ограничение. Они эффективны при температуре окружающего воздуха не ниже 25 градусов Цельсия и относительной влажности воздуха не менее 30 процентов.

По словам Доржиева, учеными создана линейка установок, которые могут работать в самых разных условиях, в частности, и при более низких температурах, и при потреблении электроэнергии. К разработке проявили интерес не только наши регионы, но и специалисты ближнего и дальнего зарубежья, она стала одним из «гвоздей» выставки проходившего в Сочи форума Россия — Африка.

С проблемой нехватки пресной воды сегодня уже столкнулись более 80 стран. В государствах Ближнего Востока и Северной Африки как минимум последние 30-40 лет ведут поиск альтернативных источников влаги, пригодных для населения и сельского хозяйства. В Израиле и Объединенных Арабских Эмиратах до 80 процентов воды сегодня получают путем опреснения. В апреле 2014 года в Саудовской Аравии открылся крупнейший в мире завод, производящий 1 миллион кубометров воды и 2,6 тысячи мегаватт электроэнергии в сутки. При этом на опреснение страна ежедневно тратит до 1,5 миллиона баррелей нефти.

источник

В Крыму ученые начали испытания установки для сбора воды из воздуха

Ученые Крымского федерального университета приступили к апробации в полевых условиях установки «Радуга», которая способна за сутки собирать из воздуха более 1000 литров воды. На полуостров, на опытный участок КФУ в Форосе, ее привезли ученые Всероссийского института механизации сельского хозяйства.

— Мы уже давно вышли на внешние рынки, но так как стоит задача испытать «Радугу» именно в Крыму, мы приехали запроектировать установку, которая сначала давала хотя бы 20 кубов воды, — отметил заведующий лабораторией систем применения возобновляемых источников энергии ВИМ Сергей Доржиев.

Принцип действия установки основан на конденсации влажного горячего воздуха в холодной среде. Например, именно так на вентиляционных трубах холодных погребов летом оседают капли воды. По этой же причине у входов в холодные пещеры летом всегда высокая влажность и капли воды на каменном своде.

— В верхней части воздушного родника стоит так называемый «завихритель», в который при температуре свыше 25 градусов попадает ветер, закручивается и двигается в охладительный блок, — рассказал Сергей Доржиев. — В этом блоке находятся труба Ранки и охладительные трубы, закопанные на глубину промерзания. На трубе Ранки воздух раскручивается и делится пополам: горячий в одну сторону, холодный в другую. Горячий воздух, попадая на холодные трубки, выдает воду.

В опытно-промышленную эксплуатацию «Радугу» планируется запустить в июне 2020 года — на подготовительные работы уйдет около года.

В свою очередь, в КФУ сейчас создают инновационную долину развития сельского хозяйства. И опытный участок университета, где будет расположена установка «Радуга», входит в комплекс этих исследований и разработок.

— В России больше нет таких участков земли, где можно было бы выращивать оливковые деревья, инжир, хурму, зизифус и гранат, — рассказал проректор по внешним связям КФУ Михаил Сергеев. — В горах из-за сложной геологии решить вопрос орошения практически невозможно. Как только мы разработаем необходимые протоколы, многие фермеры захотят внедрять эти технологии на свои участки. Таким образом, полуостров не только увеличит урожайность уже существующих сельских угодий, но и введет в эксплуатацию новые земли.

Читайте также:  Установка жалюзийной решетки смета

источник

устройство для получения воды в пустыне

Устройство для получения воды в пустыне содержит ветротурбину и вертикально поставленную трубу, заглубленную в грунт. Устройство снабжено головным буром, на который наращиваются дополнительные трубы. Бур и трубы имеют пазы для металлических стержней, с помощью которых осуществляют круговые движения бура. Верхняя насадка устройства с ветротурбиной содержит крыльчатку, выполненную как компрессор для направления движения входящего в устройство воздуха вдоль стенок труб с целью лучшей конденсации водяных паров. Техническим результатом изобретения является упрощение установки и повышение производительности устройства. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2526628

Изобретение относится к физическим способам получения воды из воздуха с использованием процесса конденсации водяных паров и может быть использовано в пустынях и других засушливых районах для удовлетворения потребности в воде. Наибольший интерес изобретение представляет для изолированных групп военных.

Известны технические решения для получения воды из водяных паров воздуха (Аркадий Левин, Публикация 21.01.2012 22:30).

Устройство представляет из себя трубу, закопанную в грунт. В трубу нагнетается воздух, а водяные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются из-за разницы температур на отметках ниже уровня земли. Конденсационная вода удаляется с помощью насоса по мере накопления. Это изобретение взято в качестве прототипа [однако патент Аркадия Левина я не смог найти в базе данных].

Недостатком этого устройства является продолжительный и утомительный процесс закапывания трубы в грунт на значительную глубину (10 и более метров).

Задачей изобретения является снижение физических усилий для возведения устройства и повышение его производительности.

Технический результат достигается тем, что установка для получения воды в пустыне из воздуха имеет головной бур для проникновения в грунт при его круговых движениях, осуществляемых с помощью металлических стержней, вставляемых в пазы бура на его верхней поверхности. Металлические стержни выполнены с возможностью их многофункционального применения, например они могут быть опорными частями палатки или носилок и быть разборными.

Помимо этого, бур выполнен с несколько большим внешним диаметром, чем следующие за ним трубы, которые навинчиваются на головной бур и друг на друга, подобно известному буру при геологоразведочных работах. Для уменьшения сопротивления в грунте при круговом вращении головной бур покрыт слоем пластика, например фторопласта, который улучшает скольжение.

Удлиняющие колонну трубы выполнены с резьбовыми соединениями, позволяющими верхней трубе ввинчиваться в нижнюю с последующим перекрытием и герметизацией паза для установки стержней, с помощью которых осуществляют круговое движение бура на глубине. Каждая удлиняющая труба снабжена приспособлением, блокирующим развинчивание конструкции при обратном направлении вращения (при выемке устройства из грунта). Это приспособление мы не показываем в данной заявке.

Верхняя, венчающая колонну труба, выполнена (как и у Левина) с ветротурбиной, вращающей пластиковую крыльчатку, но сконструированную как своеобразный компрессор, принуждающий входящий внутрь воздух двигаться вдоль стенки трубы с последующей конденсацией паров воды на стенках и выходом охлажденного воздуха по центру трубы и по центру крыльчатки наружу.

Положительный эффект достигается за счет некоторого сжатия воздуха входящего внутрь устройства и последующего его расширения за пределами крыльчатки внутри устройства на стенках труб, что облегчает конденсацию паров воды. Для откачки конденсационной воды предусмотрена пластиковая трубка, соединенная с насосом, который расположен снаружи устройства.

В кратком выражении мы имеем: устройство для получения воды в пустыне, содержащее ветротурбину и вертикально поставленную трубу, заглубленную в грунт, отличающееся тем, что, с целью сокращения физических усилий на заглубление устройства в грунт, оно снабжено головным буром, на который наращиваются дополнительные трубы, причем сам бур и трубы имеют пазы для металлических стержней, с помощью которых осуществляют круговые движения бура, при этом верхняя насадка устройства с ветротурбиной содержит крыльчатку, выполненную как компрессор для направления движения входящего в устройство воздуха вдоль стенок труб с целью лучшей конденсации водяных паров.

На представленных чертежах показаны принципиальные моменты изобретения: на фигуре 1 представлен основной набор составных частей устройства, а на фигуре 2 показано устройство в сборе и готовое к работе.

Устройство состоит из головного бура 1 (фиг.1) с внутренней резьбой 2 и пазом 3 для размещения стержней 4, с помощью которых осуществляют вращение головного бура. Удлиняющие колонну устройства трубы 5 выполнены также с пазами и резьбами, а последняя труба, находящаяся над поверхностью земли, выполнена с теплоизоляционной оболочкой 6. Насадка 7 устройства выполнена с ветротурбиной 8, стабилизирующим приспособлением 9 (подшипником, втулкой и шайбой) и нижним подшипником 10 для крепежа оси крыльчатки 11. В насадке выполнены также отверстие 12 для входящего через фильтр воздуха и отверстие 13 для свободно выходящего воздуха. На верху крепежной для турбины конструкции (не показана) размещен флюгер 14. Насадка также выполнена с теплоизоляцией по наружной поверхности.

Готовая к работе установка изображена на фиг.2, где показана трубка 15 для откачки воды и насос 16, размещенный в теплоизолирующем кожухе.

Работает устройство для получения воды в пустыне следующим образом.

Вначале саперными лопатками роют яму для размещения бура 1 в первоначальном варианте его крепления в грунте. Затем в пазы 3 вкладывают стержни 4, поверх стержней кладут фанеру или другой материал, на который усаживаются два бойца или двое рабочих, в то время как четверо человек фиксируют бур в вертикальном положении с помощью стержней 4. Затем начинают вращать бур 1 и ввинчивать его в грунт. После того как бур 1 вошел в грунт достаточно глубоко, на него навинчивают удлиняющую трубу 5, перекладывают стержни 4 в новые пазы 3 на вновь установленной трубе 5 и снова ввинчивают конструкцию в грунт. Так, продолжают по достижению буром 1 заданной глубины в грунте. При достижении необходимой глубины погружения устройства в грунт, внутрь устройства опускают трубку 15 для откачивания воды. Верхний конец трубки 15 выводят через отверстие (не показано) на верхней трубе 5 и подсоединяют к насосу 16, а затем устанавливают насадку 7 с ветротурбиной 8 и крыльчаткой 11.

Вращение ветротурбины 8 заставляет вращаться крыльчатку 11, что способствует втягиванию наружного воздуха через приточное отверстие 12 и проталкиванию его вдоль стенок труб 5 вниз, в горизонты с более низкой температурой, где происходит конденсация водяных паров. Освобожденный от водяных паров воздух выходит по центру устройства, достигает верхних отделов насадки 7 и выталкивается наружу через отверстие 13. Скапливающаяся в нижних отделах труб конденсационная вода замыкает контакты автоматики насоса (не показаны), и вода откачивается в емкости для сбора (не показаны).

При подготовке изобретения проанализированы следующие литературные источники:

1. В Израиле собрались добывать воду из воздуха (21.01.2012 22:30),

2. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, Патент РФ № 2056479, Е03В 3/28, 12.04.1993,

3. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, Патент РФ № 2081256, Е03В 3/28, 1997.06.10,

4. ГЕЛИООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, Патент РФ № 2117634, 1996.03.29,

5. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, Патент РФ № 2131000, Е03В 3/28, В01D 5/00, 25.02.1998,

6. УСТАНОВКА ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, Патент РФ № 2131001, 1998.11.23,

7. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАССОВОГО ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ПУТЕМ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЯНЫХ ПАРОВ ИЗ ВОЗДУХА, Патент РФ № 2143033, 1998.08.21,

8. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА, Патент РФ № 2146744, 1999.08.05,

9. ВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННОЙ ПРЕСНОЙ ВОДЫ, Патент РФ № 2169236, Е03В 3/00, C02F 1/12, F25D 1/00, 20.06.2001,

10. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА, Патент РФ № 2169237, ЕОЗВ 3/28, C02F 1/12, F25D 1/00, 20.06.2001,

11. УСТАНОВКА С РАДИАЦИОННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, Патент РФ № 2182623, 2000.01.24,

12. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, Патент РФ № 2185482, 2000.07.25,

13. СОЛНЕЧНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА, Патент РФ № 2200281, 2001.12.24,

14. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА, Патент РФ № 2272877, 2004.07.23,

15. СПОСОБ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА ИЗ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, Патент РФ № 2288021, 24.06.2004.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для получения воды в пустыне, содержащее ветротурбину и вертикально поставленную трубу, заглубленную в грунт, отличающееся тем, что с целью сокращения физических усилий на заглубление устройства в грунт оно снабжено головным буром, на который наращиваются дополнительные трубы, причем сам бур и трубы имеют пазы для металлических стержней, с помощью которых осуществляют круговые движения бура, при этом верхняя насадка устройства с ветротурбиной содержит крыльчатку, выполненную как компрессор для направления движения входящего в устройство воздуха вдоль стенок труб с целью лучшей конденсации водяных паров.

источник

Классы МПК: E03B3/28 из влажного воздуха
Автор(ы): Антуфьев Игорь Александрович (RU)
Патентообладатель(и): Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) (RU),
Антуфьев Игорь Александрович (RU)
Приоритеты: