[go: up one dir, main page]

RU2648796C1 - Method and device for fresh water extraction from atmospheric air - Google Patents

Method and device for fresh water extraction from atmospheric air Download PDF

Info

Publication number
RU2648796C1
RU2648796C1 RU2016141411A RU2016141411A RU2648796C1 RU 2648796 C1 RU2648796 C1 RU 2648796C1 RU 2016141411 A RU2016141411 A RU 2016141411A RU 2016141411 A RU2016141411 A RU 2016141411A RU 2648796 C1 RU2648796 C1 RU 2648796C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
vortex
water collector
dew
cooled
Prior art date
Application number
RU2016141411A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рудольф Анатольевич Серебряков
Сергей Содномович Доржиев
Елена Геннадьевна Базарова
Лариса Сергеевна Базарова
Содном Сергеевич Доржиев
Original Assignee
Сергей Содномович Доржиев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Содномович Доржиев filed Critical Сергей Содномович Доржиев
Priority to RU2016141411A priority Critical patent/RU2648796C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648796C1 publication Critical patent/RU2648796C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03BINSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: form a stream of atmospheric air and cool the formed airflow by means of a vortex effect. Generate the airflow entering with the speed of 2 to 20 m/s, passing through an air intake (7) of the "vortex generators". A laminarized swirling flow cooled to the dew point is formed at a speed exceeding the initial wind speed by 5 to 7 times, and thereby injecting a single swirling flow of air environment into a water collector filled with a dew condenser in which the fresh water is extracted. Create an exhaust draft with an exhaust "vortex generator" and drain the dried air out of the water collector. The device contains a water collector with a dew condenser and an input and an exhaust "vortex generators". The input "vortex generators" consist of n+1 module located devices to generate the airflow, incoming at a speed from 2 to 20 m/s. Each "vortex generator" is executed in the form of at least two hollow elements (10 and 11) coaxially installed in the device, placed one in another. The lower and the upper hollow elements (10 and 11) are in the form of truncated cone-shaped hyperboloids of rotation. The internal radiuses of each hollow element are referred to as rlower=⋅ 0.4375rupper, where rlower is the radius of the lower element, rupper is the radius of the upper element. The external radiuses of the elements forming the air intake (7) are referred to as Rai = 5⋅rupper, where Rai is the external radius of the hollow element, rupper is the radius of the upper element. In the cavity of each hollow element (10 and 11) vertical blade-walls (12) are placed, curved along the spiral of Archimedes, to generate cooled laminarized swirling flow to the dew point in the spiral vortex-forming channels (13). The channels (13) have a spiral shape and taper as they approach the cylindrical channel (14) and form a single cooled swirling flow in the cylindrical channel. The input "vortex generators" are connected by the air ducts to the water collector and inject the cooled air to the dew point into the water collector filled with the dew condenser. The exhaust "vortex generator" pulls the dehumidified air into the environment through the air duct connected to the water collector. The water collector with the dew condenser is placed under a bulkhead above the ground line at a height equal to the depth of soil warming, depending on the climatic conditions of the specific area.
EFFECT: increase the reliability and durability of the device.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха с использованием возобновляемых источников энергии.The invention relates to installations for producing fresh water from atmospheric air using renewable energy sources.

Известно с глубокой древности способ получения воды из воздуха путем его конденсации на холодной поверхности. Город Феодосия еще в средние века снабжался водой, которую собирали в сооружениях, заполненных щебнем, на поверхности которого в засушливые летние месяцы конденсировалась вода, которая через систему гончарных труб диаметром 5-7 см подавалась в питьевые фонтаны города (Евсеев А.А. - О водоснабжении города Феодосии в конце XVIII-начале XX в. http://www.liveinternet.ru/users/kancstc/post365986337/).It has been known since ancient times how to obtain water from air by condensing it on a cold surface. The city of Feodosia back in the Middle Ages was supplied with water, which was collected in structures filled with crushed stone, on the surface of which water condensed during the dry summer months, which was supplied through the system of pottery pipes with a diameter of 5-7 cm to drinking fountains of the city (Evseev A.A. - O water supply of the city of Feodosia at the end of the XVIII-beginning of XX centuries. http://www.liveinternet.ru/users/kancstc/post365986337/).

Недостатком известного способа является низкая эффективность и громоздкость сооружений.The disadvantage of this method is the low efficiency and cumbersome structures.

Известны установки получения воды из атмосферного воздуха, использующие возобновляемые источники энергии, в частности солнечную энергетику (патенты: RU №2261958 С1, опубл. 20.12.2003; RU 2131000 С1, опубл. 27.05.1999; RU 2149957, опубл. 27.05.2000).Known installations for producing water from atmospheric air using renewable energy sources, in particular solar energy (patents: RU No. 2261958 C1, publ. 12.20.2003; RU 2131000 C1, publ. 05.27.1999; RU 2149957, publ. 27.05.2000) .

Недостатками известных установок является то, что для экстракции пресной воды из окружающей среды необходимы большие энергозатраты для работы охладительного элемента, что приводит к низкой производительности, особенно в зимнее время.The disadvantages of the known installations is that for the extraction of fresh water from the environment requires large energy consumption for the operation of the cooling element, which leads to low productivity, especially in winter.

Известны установки получения воды из атмосферного воздуха, использующие ветровую энергетику (Патент RU №2526628, опубл. 27.08.2014; http://eco-energiya.blogspot.ru/2015/06/eolewater.html, http://derevnyaonline.ru/community/46/3532).Known installations for producing water from atmospheric air using wind energy (Patent RU No. 2526628, published on 08.27.2014; http://eco-energiya.blogspot.ru/2015/06/eolewater.html, http://derevnyaonline.ru / community / 46/3532).

Недостатки данных установок: для запуска и работы ветровой турбины минимальная скорость ветра составляет 7 м/с и выше, установки требуют периодического обслуживания и ремонта (минимум раз в месяц), высокая материалоемкость и низкая производительность экстракции влаги из воздуха.The disadvantages of these installations: for the start and operation of a wind turbine, the minimum wind speed is 7 m / s and higher, the installations require periodic maintenance and repair (at least once a month), high material consumption and low productivity of moisture extraction from air.

Известно, что в кубическом метре воздуха содержится (в зависимости от влажности) от 4 до 25 граммов водяных паров (Шметер С.М. Влажность воздуха // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - Т. 1. - С. 285-286. - 704 с.). Этот объем от 12 до 16 тыс. км3 влаги (или 0,000012% всей воды на Земле) можно сравнить с количеством воды в Великих озерах Северной Америки. Разработанные установки по экстракции пресной воды из атмосферного воздуха могут собрать в среднем около 20-30% от этого количества. Самые лучшие условия для них (высокие влажность и температура) - в странах, расположенных в пределах 30 градусов широты от экватора. Здесь расположены самые бедные и густонаселенные страны мира, где на душу населения приходится менее 5 тысяч куб. м воды.It is known that in a cubic meter of air contains (depending on humidity) 4 to 25 grams of water vapor (Shmeter S.M. Humidity // Physical Encyclopedia / Edited by A.M. Prokhorov. - M .: Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1. - S. 285-286. - 704 p.). This volume of 12 to 16 thousand km 3 of moisture (or 0.000012% of all water on Earth) can be compared with the amount of water in the Great Lakes of North America. Developed installations for the extraction of fresh water from atmospheric air can collect on average about 20-30% of this amount. The best conditions for them (high humidity and temperature) are in countries located within 30 degrees of latitude from the equator. Here are the poorest and most densely populated countries in the world, where per capita accounts for less than 5 thousand cubic meters. m of water.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка Water Seer для конденсации влаги из атмосферного воздуха, содержащая ветровую турбину, загоняющую воздух в специальную камеру (водосборник), закопанную в землю, где из-за пониженной температуры вода конденсируется на стенках камеры и накапливается, из водосборника воду можно получать с помощью шланга или помпы (http://www.energy-fresh.ru/ekosfera/water/?id=13743).The closest in technical essence to the present invention is a Water Seer installation for condensation of moisture from atmospheric air, containing a wind turbine that drives air into a special chamber (water collector) buried in the ground, where due to the low temperature, water condenses on the walls of the chamber and accumulates, water can be obtained from the catchment with a hose or pump (http://www.energy-fresh.ru/ekosfera/water/?id=13743).

Недостатком данной системы является низкая эффективность ветровой турбины из-за низких сроков службы опорных узлов, за счет высоких динамических нагрузок на них со стороны ротора, усложненной технологии производства закрученных лопастей, что сказывается на увеличении их стоимости, и относительно высокая материалоемкость. Коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) данной ветровой турбины не более 40%, поэтому производительность установки по получению пресной воды очень низкая. Кроме того, отсутствует вытяжной генератор, что влияет на изменение соотношения температур, необходимых для образования точки росы в водосборнике, тем самым понижая производительность экстракции пресной воды.The disadvantage of this system is the low efficiency of the wind turbine due to the low life of the support nodes, due to the high dynamic loads on them from the rotor, the complicated production technology of swirling blades, which affects the increase in their cost, and the relatively high material consumption. The coefficient of utilization of wind energy (KIEV) of this wind turbine is not more than 40%, therefore, the productivity of the plant for producing fresh water is very low. In addition, there is no exhaust generator, which affects the change in the ratio of temperatures required for the formation of the dew point in the catchment, thereby reducing the productivity of fresh water extraction.

Задачей предлагаемого изобретения является создание эффективного способа экстракции пресной воды из атмосферного воздуха с помощью установки относительно простой по конструкции, использующей вихревой эффект, что влияет на существенное повышение объема воздуха в единицу времени, проходящего через установку, тем самым увеличивая экстракцию пресной воды из атмосферного воздуха, при этом не используя какой-либо внешний энергетический источник (аккумулятора холода).The objective of the invention is to provide an effective method for extracting fresh water from atmospheric air using a relatively simple design that uses a vortex effect, which affects a significant increase in air volume per unit time passing through the installation, thereby increasing the extraction of fresh water from atmospheric air, without using any external energy source (cold accumulator).

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществлять эффективную экстракцию пресной воды путем генерирования набегающего воздушного потока и формирования охлажденного до точки росы закрученного потока для нагнетания единого закрученного потока в водосборник для экстракции пресной воды из атмосферного воздуха, за счет входных и вытяжных «генераторов вихря» для формирования охлажденного ламинаризированного закрученного потока до точки росы, соединенных воздуховодами с водосборником, и нагнетания охлажденного до точки росы воздуха в водосборник для экстракции пресной воды. Для удобства сбора полученной пресной воды и улучшения эксплуатационных характеристик установки водосборник с конденсатором росы размещают под насыпным холмом выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности.As a result of using the present invention, it becomes possible to efficiently extract fresh water by generating an incident air stream and forming a swirl flow cooled to the dew point to pump a single swirl flow into the water collector for extracting fresh water from atmospheric air, due to the input and exhaust “vortex generators” for the formation of a cooled laminarized swirling flow to the dew point, connected by air ducts to the catchment, and pump Ia cooled to the dew point in the water box for fresh water extraction. For the convenience of collecting the obtained fresh water and improving the operational characteristics of the installation, a water collector with a dew condenser is placed under a mound hill above the soil line with a height equal to the soil warming depth depending on the climatic conditions of a particular area.

Повышается надежность и долговечность установки за счет отсутствия вращающихся деталей и узлов, сохраняя работоспособность и эксплуатационные характеристики в течение длительного времени. Эффективность работы установки и интенсивность экстракции зависят только от скорости ветрового потока. Конструирование установок различных размеров позволит использовать их как индивидуально, так и для снабжения водой целых поселений, а также для создания искусственных водоемов в засушливых районах для улучшения земель, подверженных опустыниванию и деградации.Improves the reliability and durability of the installation due to the absence of rotating parts and assemblies, while maintaining operability and performance for a long time. The efficiency of the installation and the intensity of extraction depend only on the speed of the wind flow. The construction of plants of various sizes will make it possible to use them both individually and to supply water to entire settlements, as well as to create artificial reservoirs in arid regions to improve lands prone to desertification and degradation.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе экстракции пресной воды из атмосферного воздуха для получения пресной воды из влажного воздуха, включающем формирование потока атмосферного воздуха и охлаждение сформированного потока воздуха с помощью вихревого эффекта, генерируют набегающий со скоростью от 2 до 20 м/с воздушный поток, проходящий через воздухозаборник «генераторов вихря», и формируют охлажденный до точки росы ламинаризированный закрученный поток со скоростью, превышающей начальную скорость ветра в 5-7 раз, и тем самым нагнетают единый закрученный поток воздушной среды в водосборник, заполненный конденсатором росы, в котором экстрагируют пресную воду, а затем создают вытяжную тягу вытяжным «генератором вихря» и отводят из водосборника осушенный воздух.The above technical result is achieved in that in the proposed method for the extraction of fresh water from atmospheric air to produce fresh water from moist air, including forming a stream of atmospheric air and cooling the formed air stream using a vortex effect, they generate a free flowing speed from 2 to 20 m / s air flow passing through the air intake of the "vortex generators" and form a laminarized swirl flow cooled to the dew point at a speed exceeding the initial velocity Wind st 5-7 times, and thereby pumped single swirling flow of air in the water collector, condenser filled with dew, wherein the extracted fresh water, and then create thrust exhaust fume "vortex generator" and withdrawn from the sump dehumidified air.

Технический результат достигается также тем, что предлагаемая установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая водосборник с конденсатором росы, содержит входные и вытяжной «генераторы вихря», при этом входные «генераторы вихря» состоят из n+1 модульно расположенных устройств для генерации воздушного потока, набегающего со скоростью от 2 до 20 м/с, а каждый «генератор вихря» выполнен в виде по меньшей мере двух коаксиально установленных в устройстве полых элементов, размещенных один в другом нижний и верхний в форме усеченных конусообразных гиперболоидов вращения, причем внутренние радиусы каждого полого элемента относятся как rнижн=0,4375⋅rверх, где rнижн - радиус нижнего элемента, rверх - радиус верхнего элемента, а наружные радиусы элементов, формирующие воздухозаборник, относятся как Rвз=5⋅rверх, где Rвз - наружный радиус полого элемента, rверх - радиус верхнего элемента, в полости каждого полого элемента размещены вертикальные лопасти-перегородки, изогнутые по спирали Архимеда, для формирования охлажденного ламинаризированного закрученного потока до точки росы в спиральных вихреобразующих каналах, имеющих спиральную форму и сужающихся по мере приближения к цилиндрическому каналу и образования единого охлажденного закрученного потока в цилиндрическом канале, при этом входные «генераторы вихря» соединены воздуховодами с водосборником и нагнетают охлажденный до точки росы воздух в водосборник, заполненный конденсатором росы, а вытяжной «генератор вихря» отводит через соединенный с водосборником воздуховод осушенный от влаги воздух в окружающую среду, причем водосборник с конденсатором росы размещают под насыпным холмом выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности.The technical result is also achieved by the fact that the proposed installation for the extraction of fresh water from atmospheric air, containing a water collector with a dew condenser, contains input and exhaust "vortex generators", while the input "vortex generators" consist of n + 1 modularly located devices for generating air flow running at a speed of 2 to 20 m / s, and each “vortex generator” is made in the form of at least two hollow elements coaxially installed in the device, placed one in the other lower and upper in the shape of conical sectional hyperboloids of rotation, the inner radius of each hollow element is treated as the bottom r = 0,4375⋅r top, where the lower r - the radius of the bottom member, top r - the radius of the upper member and the outer radii of the elements forming the air inlet, are taken as the R = 5⋅r top, where r taken - the outer radius of the hollow element, r top - the radius of the top element in the cavity of each hollow element has vane-vertical walls, curved along the Archimedean spiral to form a swirling of the cooled laminarized eye to the dew point in spiral vortex-forming channels, which have a spiral shape and taper as they approach the cylindrical channel and form a single cooled swirl flow in the cylindrical channel, while the input “vortex generators” are connected by air ducts to the water collector and pump the air cooled to the dew point into the water collector filled with dew condenser, and the exhaust "vortex generator" discharges through the air duct connected to the water collector the air drained from moisture into the environment, and the water collector with dew condensers placed under artificial mound above the soil line height equal to the depth of heating of the soil, depending on climatic conditions specific locality.

Входные «генераторы вихря» нагнетают охлажденный до точки росы воздух в водосборник, заполненный конденсатором росы, а вытяжной «генератор вихря» отводит осушенный от влаги воздух в окружающую среду, дополнительно увеличивая скорость прохождения воздуха через установку.The input “vortex generators” inject air cooled to the dew point into the water collector filled with a dew condenser, and the exhaust “vortex generator” draws air drained from moisture into the environment, further increasing the speed of air passing through the unit.

В установке экстракции пресной воды из атмосферного воздуха для удобства сбора полученной пресной воды и улучшения эксплуатационных характеристик установки водосборник с конденсатором росы размещают под насыпным холмом выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности.In the installation for extracting fresh water from atmospheric air for the convenience of collecting the obtained fresh water and improving the operational characteristics of the installation, a water collector with a dew condenser is placed under a mound hill above a soil line with a height equal to the depth of soil heating depending on the climatic conditions of a particular area.

Предлагаемое изобретение основано на использовании явления «вихревого эффекта», открытого Ж. Ранком и примененного в промышленности А.П. Меркуловым (Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике, М.: Машиностроение, 1969).The present invention is based on the use of the phenomenon of "vortex effect", discovered by J. Rank and applied in industry A.P. Merkulov (Merkulov A.P. Vortex effect and its application in technology, M .: Mechanical Engineering, 1969).

«Вихревой эффект» проявляется в закрученном потоке вязкой сжимаемой жидкости или газа и практически может быть реализован в устройстве, называемом вихревой трубой. Приосевые слои закрученного (вихревого) потока среды охлаждаются, а периферийные нагреваются. Преобразование свободного вихря в вынужденный вихрь осуществляется в «генераторе вихря» (в вихревой трубе) за счет вязкости и теплопроводности движущегося по спиральной траектории потока и среды. В настоящее время разработаны и широко используются в технике конструкции термостабилизирующих (холод - тепло) установок, принцип работы которых основан на использовании вихревого эффекта.The “vortex effect” is manifested in a swirling flow of a viscous compressible liquid or gas and can practically be implemented in a device called a vortex tube. The paraxial layers of the swirling (vortex) medium flow are cooled, and the peripheral ones are heated. The conversion of a free vortex into a forced vortex is carried out in a “vortex generator” (in a vortex tube) due to the viscosity and thermal conductivity of the flow and medium moving along a spiral path. Currently developed and widely used in the construction technology of thermostabilizing (cold - heat) installations, the principle of operation of which is based on the use of the vortex effect.

Сущность предлагаемого способа и установки экстракции влаги из атмосферного воздуха поясняется фиг. 1, 2, 3 и 4.The essence of the proposed method and installation of extraction of moisture from atmospheric air is illustrated in FIG. 1, 2, 3 and 4.

На фиг. 1 представлена общая схема установки экстракции пресной воды из атмосферного воздуха.In FIG. 1 shows the general scheme of the installation of fresh water extraction from atmospheric air.

На фиг. 2 показана принципиальная схема «генератора вихря», продольный разрез.In FIG. 2 shows a schematic diagram of a “vortex generator”, a longitudinal section.

На фиг. 3 представлен вид «генератора вихря» по стрелке А фиг. 2.In FIG. 3 is a view of the “vortex generator” in the direction of arrow A of FIG. 2.

Установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха содержит n+1 модулей входных «генераторов вихря» 1, водосборник 2, конденсатор росы 3, вытяжной генератор 4, направляющие воздуховоды 5, соединяющие входные 1 и вытяжной «генераторы вихря» 4 с водосборником 2, канал 6 для отвода воды к потребителю.A fresh water extraction unit from atmospheric air contains n + 1 modules of input “vortex generators” 1, a water collector 2, a dew condenser 3, an exhaust generator 4, guide ducts 5 connecting the input 1 and exhaust “vortex generators” 4 with a water collector 2, channel 6 to divert water to the consumer.

Для генерации и формирования закрученного потока применяется «генератор вихря» 1, содержащий коаксиально связанную между собой систему воздухозаборников 7, устройства генерации закрученного потока 8 и эжектор 9. При этом каждое устройство для генерации закрученного потока 8 состоит из двух полых 10 и 11, коаксиально установленных элементов в виде гиперболоида вращения, с размещенными в их полости вертикальными разделяющими лопастями-перегородками 12 спиралеобразной формы. Внутренняя поверхность усеченного гиперболоида вращения и взаимообращенные поверхности лопастей-перегородок в совокупности образуют каналы 13 для генерации потоков воздушной среды, причем каждая криволинейная лопасть-перегородка 12 пронизывает все полые гиперболоиды вращения, независимо от их количества (количества модулей). Ввиду того, что каналы 13 имеют спиральную форму и сужаются по мере приближения к цилиндрическому каналу 14, происходит закрутка (в каждом канале) отдельных струй набегающего потока сплошной среды и образование единого вихря (закрученного потока) в цилиндрическом канале 14, насыпной холм 15.To generate and form a swirling flow, a “vortex generator” 1 is used, containing a coaxially connected air intake system 7, swirling flow generating devices 8 and an ejector 9. Moreover, each swirling flow generating device 8 consists of two hollow 10 and 11 coaxially mounted elements in the form of a hyperboloid of revolution, with vertical separating blades-partitions 12 of a spiral shape placed in their cavity. The inner surface of the truncated rotational hyperboloid and the mutually inverted surfaces of the septum blades collectively form channels 13 for generating air flow, each curved septum blade 12 permeating all hollow rotational hyperboloid, regardless of their number (number of modules). Due to the fact that the channels 13 have a spiral shape and taper as they approach the cylindrical channel 14, there is a swirl (in each channel) of individual jets of the continuous flow of a continuous medium and the formation of a single vortex (swirling flow) in a cylindrical channel 14, bulk hill 15.

Установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха работает следующим образом.Installation of fresh water extraction from atmospheric air works as follows.

Набегающий поток ветра, начиная со скорости 2-3 м/с, через воздухозаборник 7 «генераторов вихря» 1 поступает в спиральные вихреобразующие каналы 13, имеющие спиральную форму и сужающиеся по мере приближения к цилиндрическому каналу 14, образует поток единый, охлажденный закрученный поток в цилиндрическом канале 14 с радиальной скоростью более 10 м/с. Далее, этот закрученный и охлажденный до точки росы поток через направляющие воздуховоды 5 нагнетается в водосборник 2 с конденсатором росы 3, где происходит экстракция пресной воды, затем вытяжной «генератор вихря» 4 отводит осушенный от влаги воздух в окружающую среду, дополнительно увеличивая скорость прохождения воздуха через установку.The incoming wind flow, starting from a speed of 2-3 m / s, through the air intake 7 of the “vortex generators” 1 enters the spiral vortex-forming channels 13, which have a spiral shape and taper as they approach the cylindrical channel 14, forming a single, cooled swirling stream in a cylindrical channel 14 with a radial velocity of more than 10 m / s. Further, this swirling and cooled to the dew point flow through the guide ducts 5 is pumped into the water collector 2 with a dew condenser 3, where fresh water is extracted, then the exhaust “vortex generator” 4 removes the air dried from moisture into the environment, further increasing the air velocity through installation.

Эффективность работы установки и интенсивность экстракции в этом случае зависят только от скорости ветрового потока. При этом для удобства сбора полученной пресной воды и улучшения эксплуатационных характеристик установки водосборник 2 с конденсатором росы 3 размещают под насыпным холмом выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности. По мере накопления воды в водосборнике 2 вода отводится потребителю через канал 6. Водосборник 2 с конденсатором росы 3 размещают под насыпным холмом 15 выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности.The efficiency of the installation and the intensity of extraction in this case depend only on the speed of the wind flow. At the same time, for the convenience of collecting the obtained fresh water and improving the operational characteristics of the installation, a water collector 2 with a dew condenser 3 is placed under an embankment hill above a soil line with a height equal to the depth of soil heating depending on the climatic conditions of a particular area. As water accumulates in the catchment 2, water is discharged to the consumer through the channel 6. A catchment 2 with a dew condenser 3 is placed under the filling hill 15 above the soil line with a height equal to the heating depth of the soil depending on the climatic conditions of a particular area.

ПримерExample

Сравнительный расчет объемов экстракции пресной воды из атмосферного воздуха предлагаемым способом и прототипом представлены в таблице.A comparative calculation of the volume of fresh water extraction from atmospheric air by the proposed method and prototype are presented in the table.

Исходные данные: скорость набегающего потока ветра - Vв; площадь цилиндрического канала - S; температура окружающего воздуха - t; абсолютная влажность воздуха - Са; относительная влажность воздуха - Rн; кпд установок - η=30%.Initial data: free wind speed - V in ; the area of the cylindrical channel - S; ambient temperature - t; absolute humidity - Ca; relative air humidity - Rн; the efficiency of the installations is η = 30%.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (2)

1. Способ экстракции пресной воды из атмосферного воздуха для получения пресной воды из влажного воздуха, включающий формирование потока атмосферного воздуха и охлаждение сформированного потока воздуха с помощью вихревого эффекта, отличающийся тем, что генерируют набегающий со скоростью от 2 до 20 м/с воздушный поток, проходящий через воздухозаборник «генераторов вихря», и формируют охлажденный до точки росы ламинаризированный закрученный поток со скоростью, превышающей начальную скорость ветра в 5-7 раз, и тем самым нагнетают единый закрученный поток воздушной среды в водосборник, заполненный конденсатором росы, в котором экстрагируют пресную воду, а затем создают вытяжную тягу вытяжным «генератором вихря» и отводят из водосборника осушенный воздух.1. A method of extracting fresh water from atmospheric air to produce fresh water from moist air, comprising forming a stream of atmospheric air and cooling the formed air stream using a vortex effect, characterized in that they generate an air stream running at a speed of 2 to 20 m / s, passing through the air intake of “vortex generators” and form a laminarized swirl flow cooled to a dew point at a speed exceeding the initial wind speed by 5–7 times, and thereby pump a single scientist flow of air in the water collector, condenser filled with dew, wherein the extracted fresh water, and then create thrust exhaust fume "vortex generator" and withdrawn from the sump dehumidified air. 2. Установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая водосборник с конденсатором росы, отличающаяся тем, что содержит входные и вытяжной «генераторы вихря», при этом входные «генераторы вихря» состоят из n+1 модульно расположенных устройств для генерации воздушного потока, набегающего со скоростью от 2 до 20 м/с, а каждый «генератор вихря» выполнен в виде по меньшей мере двух коаксиально установленных в устройстве полых элементов, размещенных один в другом, нижний и верхний в форме усеченных конусообразных гиперболоидов вращения, причем внутренние радиусы каждого полого элемента относятся как rнижн=0,4375⋅rверх, где rнижн - радиус нижнего элемента, rверх - радиус верхнего элемента, а наружные радиусы элементов, формирующие воздухозаборник, относятся как Rвз=5⋅rверх, где Rвз - наружный радиус полого элемента, rверх - радиус верхнего элемента, в полости каждого полого элемента размещены вертикальные лопасти-перегородки, изогнутые по спирали Архимеда, для формирования охлажденного ламинаризированного закрученного потока до точки росы в спиральных вихреобразующих каналах, имеющих спиральную форму и сужающихся по мере приближения к цилиндрическому каналу, и образования единого охлажденного закрученного потока в цилиндрическом канале, при этом входные «генераторы вихря» соединены воздуховодами с водосборником и нагнетают охлажденный до точки росы воздух в водосборник, заполненный конденсатором росы, а вытяжной «генератор вихря» отводит через соединенный с водосборником воздуховод осушенный от влаги воздух в окружающую среду, причем водосборник с конденсатором росы размещают под насыпным холмом выше линии грунта высотой, равной глубине прогревания грунта в зависимости от климатических условий конкретной местности.2. Installation for the extraction of fresh water from atmospheric air, containing a catchment with a dew condenser, characterized in that it contains the input and exhaust "vortex generators", while the input "vortex generators" consist of n + 1 modularly located devices for generating air flow at a speed of 2 to 20 m / s, and each “vortex generator” is made in the form of at least two hollow elements coaxially mounted in the device, placed one in the other, lower and upper in the form of truncated cone-shaped hyperboloids rotation, the inner radii of each hollow element is treated as the bottom r = 0,4375⋅r top, where the lower r - the radius of the bottom member, top r - the radius of the upper member and the outer radii of the elements forming the air inlet, are taken as an R = 5⋅ r top, where R taken - the outer radius of the hollow element, the top r - the radius of the top element in the cavity of each hollow element has vane-vertical walls, curved along the Archimedean spiral to form a swirling flow laminarized cooled to a dew point in the spiral vihreob the flowing channels having a spiral shape and tapering as they approach the cylindrical channel, and the formation of a single cooled swirling flow in the cylindrical channel, while the input "vortex generators" are connected by air ducts to the water collector and pump cooled air to the dew point into the water collector filled with a dew condenser, and the exhaust “vortex generator” discharges the air drained from moisture into the environment through a duct connected to the water collector, and the water collector with the dew condenser is placed under the embankment hill above the soil line with a height equal to the depth of soil heating, depending on the climatic conditions of a particular area.
RU2016141411A 2016-10-21 2016-10-21 Method and device for fresh water extraction from atmospheric air RU2648796C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141411A RU2648796C1 (en) 2016-10-21 2016-10-21 Method and device for fresh water extraction from atmospheric air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141411A RU2648796C1 (en) 2016-10-21 2016-10-21 Method and device for fresh water extraction from atmospheric air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648796C1 true RU2648796C1 (en) 2018-03-28

Family

ID=61866984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141411A RU2648796C1 (en) 2016-10-21 2016-10-21 Method and device for fresh water extraction from atmospheric air

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648796C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681282C1 (en) * 2018-06-29 2019-03-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Vortex extractor of atmospheric moisture
RU2683552C1 (en) * 2018-06-29 2019-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Moisture condensation from atmospheric air vortex unit
RU2686224C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Apparatus for producing fresh water from sea-based atmospheric air
WO2020246904A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-10 Рудольф Анатольевич СЕРЕБРЯКОВ Installation for generating electrical energy and extracting moisture from the atmosphere
RU2751004C1 (en) * 2020-08-18 2021-07-07 Рудольф Анатольевич Серебряков Autonomous atmospheric moisture extractor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2278929C1 (en) * 2005-01-20 2006-06-27 Вячеслав Викторович Алексеев Vortex system for condensing moisture from atmospheric air
US20110088552A1 (en) * 2004-05-26 2011-04-21 Hidetoshi Ike Method for extracting water from air, and device therefor
RU2463410C2 (en) * 2010-12-02 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Power-independent plant for condensation of atmospheric air moisture
CN202530502U (en) * 2012-04-16 2012-11-14 肖瑶 Vortex water preparing device utilizing air
CN103132560A (en) * 2011-11-29 2013-06-05 朱杰 Wind power air condensing water taking devices
CN103237943A (en) * 2010-08-13 2013-08-07 戴维·斯滕豪斯 Water Extraction Systems for Residential Use
RU138543U1 (en) * 2013-09-23 2014-03-20 Александр Геннадьевич Ермолаев WELL
RU160016U1 (en) * 2015-10-05 2016-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) INSTALLATION FOR WATER

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110088552A1 (en) * 2004-05-26 2011-04-21 Hidetoshi Ike Method for extracting water from air, and device therefor
RU2278929C1 (en) * 2005-01-20 2006-06-27 Вячеслав Викторович Алексеев Vortex system for condensing moisture from atmospheric air
CN103237943A (en) * 2010-08-13 2013-08-07 戴维·斯滕豪斯 Water Extraction Systems for Residential Use
RU2463410C2 (en) * 2010-12-02 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Power-independent plant for condensation of atmospheric air moisture
CN103132560A (en) * 2011-11-29 2013-06-05 朱杰 Wind power air condensing water taking devices
CN202530502U (en) * 2012-04-16 2012-11-14 肖瑶 Vortex water preparing device utilizing air
RU138543U1 (en) * 2013-09-23 2014-03-20 Александр Геннадьевич Ермолаев WELL
RU160016U1 (en) * 2015-10-05 2016-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) INSTALLATION FOR WATER

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686224C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Apparatus for producing fresh water from sea-based atmospheric air
RU2681282C1 (en) * 2018-06-29 2019-03-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Vortex extractor of atmospheric moisture
RU2683552C1 (en) * 2018-06-29 2019-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Moisture condensation from atmospheric air vortex unit
WO2020246904A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-10 Рудольф Анатольевич СЕРЕБРЯКОВ Installation for generating electrical energy and extracting moisture from the atmosphere
RU2751004C1 (en) * 2020-08-18 2021-07-07 Рудольф Анатольевич Серебряков Autonomous atmospheric moisture extractor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2648796C1 (en) Method and device for fresh water extraction from atmospheric air
RU2649890C1 (en) Installation of fresh water extraction from atmospheric air
CN101535638B (en) ducted atmospheric vortex engine
Ming et al. Numerical analysis of seawater desalination based on a solar chimney power plant
US6532740B1 (en) Generator employing the Coriolis effect
Nasir Design of high efficiency cross-flow turbine for hydro-power plant
US6116034A (en) System for producing fresh water from atmospheric air
US7987677B2 (en) Radial counterflow steam stripper
EP2457319B1 (en) Generating electrical power utilizing surface-level hot air as the heat source, high atmosphere as the heat sink and a microwave beam to initiate and control air updraft
Wu et al. Large-scale freshwater generation from the humid air using the modified solar chimney
JP2009197783A (en) Various energy conservation cycle combined engine
Mohamad et al. Use of Solar Chimney in renewable energy applications–A review
WO2020246904A1 (en) Installation for generating electrical energy and extracting moisture from the atmosphere
CN104074236A (en) Volatilization type sewage cleanup and atmosphere form transformation type water collecting device
US9938963B2 (en) Power generation from atmospheric air pressure
WO2012140405A1 (en) Water supply systems
CN206232423U (en) A kind of solar power generation and sea water desalinating unit for combining wind pressure type ventilation unit
RU2751004C1 (en) Autonomous atmospheric moisture extractor
KR100938538B1 (en) Solar vortex chimney power plant with solar chimney
Mustafa et al. A survey on performance enhancement of solar updraft tower power plants
Mamadjanov et al. Study on the optimization of the basin’s design parameters of the gravitational water vortex microhydropower plant
WO2009060245A1 (en) Solar power plant with short diffuser
CN107269450A (en) Method and device for low-temperature steam high-potential energy waste heat wind energy integrated comprehensive power generation
El-Ghonemy Solar chimney power plant without collector
Oo et al. Design of blade for 5 kW propeller turbine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191022

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210209