Вопросы опреснения минерализованных вод с использованием энергетических отходов и солнечной энергии | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 20 марта, печатный экземпляр отправим 24 марта.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Вардияшвили, А. А. Вопросы опреснения минерализованных вод с использованием энергетических отходов и солнечной энергии / А. А. Вардияшвили, С. Э. Каримова, К. Т. Абдуллаева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 20 (258). — С. 86-88. — URL: https://moluch.ru/archive/258/59063/ (дата обращения: 09.03.2021).



В статье рассматриваются вопросы опреснения и очищения составе воды от минерализованных смесей, обосновываются удобства использования солнечной энергии в данной отрасли.

Ключевые слова: солнечная энергия, пресной воды, гелиоопреснение, теплообменник, производительность установки, дистиллят, солнечное опреснение, концентратор.

Население ряда районов мира и республик Средней Азии испытывает острый дефицит пресной воды и это ощущается на территории более 40 стран, расположенных главным образом в аридных, а также засушливых областях и составляет около 60 % всей поверхности земной суши и по расчётам, к началу 21 века достигло 120–150·109 м3 в год. Этот дефицит может быть покрыт опреснением солёных (солесодержание более 10 г/л) и солоноватых (2–10 г/л) океанических, морских и подземных вод [1, 2].

В связи с этим, разработка и создание эффективной комбинированной солнечной установки предназначенной для получения пресной воды, теплохладоснабжения теплицы и овощехранилища является актуальной задачей.

Стремление увеличить производительность опреснителей привело к созданию многоступенчатых систем. В них теплота конденсации пара многократно используется для выпаривания рассолов с отдельных цистерн и резервуаров. У нас и за рубежом ведутся исследования по отысканию как конструкционных материалов, снижающих стоимость опреснения, так и способов, повышающих эффективность процесса гелиоопреснения.

Уже в настоящее время недостаток пресной воды термозит развитие многих экономических районов. Положение усугубляется тем, что решение проблемы опреснения соленых вод наиболее затруднительно в условиях строительства из-за отсутствия достаточной энергетической базы. Одним из вариантов комплексного решения водо- и энергоснабжения является строительство опреснителей, работающих на выхлопе газовых турбин. Преимущества такой установки несомненны. Газовая турбина не требует качественной воды, много дешевле паровой по капитальным затратам, может быть пущена в более короткий срок. Что касается опреснителей, работающих на тепле продуктов сгорания топлива, то в практике опреснения такие установки известны [1].

Принцип работы установки заключался в следующем: в раскаленные продукты сгорания топлива с помощью форсунки впрыскивалась соленая вода и практически мгновенно испарялась. После очистки на электрофильтре парогазовая смесь поступала в конденсатор, охлаждаемый исходной соленой водой.

Для работы в блоке с газовой турбиной может быть применена многоступенчатая установка мгновенного вскипания, у которой в качестве головного подогревателя применен контактный аппарат каскадного или барбатажного типа в зависимости от давления выхлопа. Исходная вода только нагревается газами, затем само испаряется, что исключает из процесса обработку парогазовой смеси [1].

Собственно опреснитель может быть выполнен в виде многоступенчатого аппарата с трубчатыми теплообменниками или в виде установки с гидрофобным теплоносителем.

Применение опреснителя с гидрофобным теплоносителем позволяет опреснять воды любого солевого состава без боязни отложений накипи.

Существенный научный и практический интерес представляет изыскание гидрофобного теплоносителя, который мог бы быть использован в качестве рабочей жидкости в контактном аппарате, что значительно повысит экономичность установки.

Как показывает расчет, 12-ти ступенчатый опреснитель работающий на выхлопе серийной газовой турбины ГТ-100–750–2 может дать до 880 тонн пресной воды в час при работе с рециркуляцией выхлопных газов после контактного аппарата для приготовления рабочей смеси турбины [1].

При работе без рециркуляции выхлопных газов может быть достигнута производительность установки 450–500 т/час. Еще большие перспективы открываются при использовании специальных газовых турбин с повышенными параметрами выхлопа. В этом случае на тепле выхлопа может работать парогенератор или водогрейный котел, а опреснитель будет замыкать цепочку.

Возможность получения пресной воды по изложенному способу была проверена на опытном стенде в г. Шевченко при испытаниях головной ступени опытно-промышленной опреснительной установки при работе на воде? Каспийского моря [1].

Приведенный анализ по экономике солнечного опреснения указывает на отсутствие единого подхода при определении себестоимости дистиллята. Сопоставления экономических показателей солнечного опреснения с показателями других способов водоопреснения, приведенные в работах, [1, 2, 3] подтвердили экономические преимущества солнечного опреснения перед такими наиболее распространенными способами, как мгновенное вскипание, многоступенчатая выпарка и парокомпрессионная дистилляция в тех сходных случаях, когда производительность установок небольшая, т.е предназначенных для питьевого водоснабжения малочисленных и рассредоточенных потребителей.

Расчеты показали, что солнечное опреснение экономически выгоднее доставки пресной воды авто водовозами в местах: а) где минерализация исходной воды 10 г/л и источник пресной воды находится на расстоянии более 35 км; б) где минерализация исходной воды доходит 40 г/л и расстояние от пресного источника больше 45 км. Таким образом, из многочисленных рассмотренных регенеративных солнечных опреснителей наиболее рациональным является опреснитель, состоящий из солнечно парового котла с параболоцилиндрическим концентратором, работающим в блоке с опреснительной установкой с термодинамическим тепловым контуром [2, 3].

Установлено, что для некоторых районов Средней Азии опреснение воды с использованием солнечной энергии более рентабельно, чем опреснение на базе привозного топлива [1, 3].

Таким образом, многофункциональная комбинированная солнечная установка «гелиотеплица- опреснитель- овощехранилище» на основе принципиально новой технологии для получения пресной воды, теплохлодоснабжения теплицы и овощехранилища позволяет сэкономить 35–45 % топлива- энергетических ресурсов при выращивании и хранение овощей, а также обеспечить горячей водой и дисстилятом (пресной водой) [4].

Литература:

  1. Горшенев В. Г. и др. Гелиоопреснительная установка индивидуального пользования // Теплоэнергетика. –М.: № 2.2001.-С. 14–16.
  2. Вардияшвили Асф.А. Теплофизика испарения и конденсации в гелоопреснителе с термодинамическим контуром. Республика Кыргызстан. Ош. междн. журнал 2009 г. № 1 –с. 71–73.
  3. Асф. А.Вардияшвили, А. Абдурахмонов, А. Б. Вардияшвили. Расчёты моделирования тепло-и массообменных процессов в параболоцилиндрическом гелиоопреснителе. //Кимёвий технология назорат ва бошқарув. Халқаро илмий-техникавий журнал. Тошкент № 5/2010 г. 30–30 бетлар.
  4. Асф.А.Вардияшвили, А. А. Абдурахмонов и др. Расчет солнечной комбинированной установки «теплица-опреснитель-овощехранилище» с применением математического моделирования. Материали сборника респуб. научно-прак. конф. ТАТУ Каршинский филиал. Г. Карши, -2012г. с. 457–459
Основные термины (генерируются автоматически): пресная вода, солнечное опреснение, гидрофобный теплоноситель, исходная вода, контактный аппарат, солнечная энергия, Азия, газовая турбина, мгновенное вскипание, производительность установки.


Ключевые слова

солнечная энергия, дистиллят, теплообменник, пресной воды, гелиоопреснение, производительность установки, солнечное опреснение, концентратор

Похожие статьи

Опреснение воды: современное состояние и перспективы развития

На рынке пресной воды широкое промышленное применение пока нашли две технологии опреснения воды — мембранная (механическая) и термальная (дистилляция). В мембранной технологии преобладает метод опреснения воды, называемый «обратный осмос».

Теплотехнический расчет солнечно-паровых установок

Расчеты показали, что солнечное опреснение экономически выгоднее доставки пресной воды автоводовозами в местах: а) где минерализация исходной воды 10 г/л и источник пресной воды находится на расстоянии более 35 км; б) где минерализация исходной воды доходит 40...

Парниковый однокаскадный солнечный опреснитель с учетом...

Повышение производительности дистиллированный воды в разработанной установке достигается за счет включения аккумулятора солнечной энергии, который изготовлен из капиллярно-пористого материала и устанавливается внутри камеры опреснительной...

Изъятие пресной воды из подземных грунтовых вод при помощи...

Принцип работы гелиоустановки водонасосного опреснителя: в солнечный день солнечная радиация падает на прозрачную оболочку установки, одна

- основная причина этого в том, что в опреснитель установке минерализованная вода напрямую выливается вглубь установки, а...

О возможности использования солнечных коллекторов для...

В последнее десятилетие солнечная энергия, как альтернативный источник энергии используется все чаще для отопления и обеспечения зданий горячей водой. Основная причина — стремление заменить традиционное топливо доступными, экологически чистыми и...

Разработка решения по обеспечению Джанкойского района...

В данной статье проведен анализ вариантов обеспечения пресной водой Джанкойский район для полива сельскохозяйственных земель и ликвидации возникших пожаров. Исследован рынок электромагнитных установок для вызова искусственного дождя.

Парниковый однокаскадный солнечный водоопреснитель

Парниковые однокаскадные солнечные опреснители воды (ПОСО) имеют простую

Ачилов, Б. М.; Бобровников, Г. Н. Опреснение воды и получение холода с помощью солнечной

дополнительное смачивание, исходная вода, Прозрачная поверхность, соленая вода...

Решение проблем водообеспечения Северного Крыма

В качестве исходной используется вода из Керченского пролива с солесодержанием 16 г/л.

Морская вода на этой установке проходит несколько этапов опреснения по

Экологи Крыма высказываются против процесса опреснения, утверждая, что он наносит вред окружающей...

Эффективность преобразования солнечной энергии

Преобразовав солнечную энергию в электричество, можно обеспечивать освещение зданий, приводить в движение элементы самолётов, автомобилей, космических аппаратов. В данной статье рассматриваются две установки для преобразования солнечной энергии.

Теоретическое исследование процессов тепло- и массообмена...

В данной работе исследовано характеристики солнечных опреснительных установок. На основе тепловой схемы опреснителя записано дифференциальные уравнения теплового баланса и решено с методом преобразования Лапласа.

Похожие статьи

Опреснение воды: современное состояние и перспективы развития

На рынке пресной воды широкое промышленное применение пока нашли две технологии опреснения воды — мембранная (механическая) и термальная (дистилляция). В мембранной технологии преобладает метод опреснения воды, называемый «обратный осмос».

Теплотехнический расчет солнечно-паровых установок

Расчеты показали, что солнечное опреснение экономически выгоднее доставки пресной воды автоводовозами в местах: а) где минерализация исходной воды 10 г/л и источник пресной воды находится на расстоянии более 35 км; б) где минерализация исходной воды доходит 40...

Парниковый однокаскадный солнечный опреснитель с учетом...

Повышение производительности дистиллированный воды в разработанной установке достигается за счет включения аккумулятора солнечной энергии, который изготовлен из капиллярно-пористого материала и устанавливается внутри камеры опреснительной...

Изъятие пресной воды из подземных грунтовых вод при помощи...

Принцип работы гелиоустановки водонасосного опреснителя: в солнечный день солнечная радиация падает на прозрачную оболочку установки, одна

- основная причина этого в том, что в опреснитель установке минерализованная вода напрямую выливается вглубь установки, а...

О возможности использования солнечных коллекторов для...

В последнее десятилетие солнечная энергия, как альтернативный источник энергии используется все чаще для отопления и обеспечения зданий горячей водой. Основная причина — стремление заменить традиционное топливо доступными, экологически чистыми и...

Разработка решения по обеспечению Джанкойского района...

В данной статье проведен анализ вариантов обеспечения пресной водой Джанкойский район для полива сельскохозяйственных земель и ликвидации возникших пожаров. Исследован рынок электромагнитных установок для вызова искусственного дождя.

Парниковый однокаскадный солнечный водоопреснитель

Парниковые однокаскадные солнечные опреснители воды (ПОСО) имеют простую

Ачилов, Б. М.; Бобровников, Г. Н. Опреснение воды и получение холода с помощью солнечной

дополнительное смачивание, исходная вода, Прозрачная поверхность, соленая вода...

Решение проблем водообеспечения Северного Крыма

В качестве исходной используется вода из Керченского пролива с солесодержанием 16 г/л.

Морская вода на этой установке проходит несколько этапов опреснения по

Экологи Крыма высказываются против процесса опреснения, утверждая, что он наносит вред окружающей...

Эффективность преобразования солнечной энергии

Преобразовав солнечную энергию в электричество, можно обеспечивать освещение зданий, приводить в движение элементы самолётов, автомобилей, космических аппаратов. В данной статье рассматриваются две установки для преобразования солнечной энергии.

Теоретическое исследование процессов тепло- и массообмена...

В данной работе исследовано характеристики солнечных опреснительных установок. На основе тепловой схемы опреснителя записано дифференциальные уравнения теплового баланса и решено с методом преобразования Лапласа.

Задать вопрос