На сегодняшний день в связи с глобальным потеплением и таянием ледников происходит повышение мирового океана, что в свою очередь повышает ценность такого ресурса как пресная вода. Увеличение численности населения земли также ведет к увеличению её потребности. Пресная вода — одна из самых необходимых субстанций для жизни. В последнее время чаще и чаще приходится сталкиваться с её дефицитом, например, вдоль побережий, когда поверхностных вод для жизнедеятельности недостаточно, а грунтовые являются подсолёнными вследствие близости солёной морской воды.
Существуют следующие известные способы опреснения солёной воды: испарение, замораживание, ионный обмен, электродиализ, обратный осмос, прямой осмос; гидродинамический, электрохимический. Однако до настоящего времени все виды опреснителей воды не являются полноценными для обеспечения жизнедеятельности организмов людей, животных, растений. Поэтому те страны, которые занимаются опреснением морской воды используют её только для технических нужд, а для питья экспортируют её.
Это устройство уникально тем что, оно обладает функцией нагрева, с другой стороны в вихревой камере, в области слияния конкурирующих потоков, то есть в зоне интенсивной кавитации молекулярные структуры солей будут взаимодействовать с молекулярными агрегатами воды. В этом случае кавитационная область обеспечит преобразование и разделение веществ на микроуровне, а поле центробежных сил произведёт их последующее дополнительное гидродинамическое разделение. С учётом перспективности рассматриваемой конструкции кавитационного теплогенератора установлена целесообразность дальнейшего развития его конструкции.
Особенность кавитационного теплогенератора Потапова состоит в том, что он состоит из вихревой камеры, в которой создаётся упругий сигнал за счёт конкурирующего взаимодействия тангенциального входного потока с его же частью, совершившей почти полный оборот, и цилиндрического корпуса, который за счёт создания в нём стоячей волны удваивает амплитуду давления в создаваемой звуковой волне.
Рис. 1. Принципиальная схема
Повышение эффективности опреснения солевых растворов на вихревом кавитаторе может улучшить производительность самого процесса опреснения. Обеспечение более эффективного перемешивания солевого раствора позволяет более эффективно осаждать соль и отделять чистую опресненную воду. Для увеличения интенсивности кавитации в корпус улитки был внедрен пьезокерамический излучатель. Мощностью 25Вт работающий на частоте 19кГц.
Рис. 2. Механизм образования звуковых сигналов
Оценка доказательства или опровержения заявленной модернизации сводилась к обработке каждой из порций растворов на теплогенераторе в режиме замкнутой циркуляции, отбора проб из центральной его части (для каждой порции и режима) с последующим измерением концентраций косвенным способом по изменению электропроводимости раствора;
Процесс обработки раствора включает заполнение теплогенератора раствором на основе поваренной соли с концентрациями С 0 = 1; 2; 3; 4; 5 % 0 .
Ограничение проведённого эмпирического исследования состоит в том, что в качестве соли в исследуемых растворах использовалась не опасная, доступная, не дорогая, но в части растворимости отражающая основные свойства других солей — морских солей, солей для гальванических производств и т. д.
После получения проб обработанных растворов соли они были подвергнуты следующему виду оценки. Перед обработкой, а так же после кавитационной обработки у каждой пробы замерялась концентрация с троекратной повторностью прибором Cond/TDSAZ8361 выпуска 2020 года, принцип действия которого основан на изменении электрической проводимости раствора при различных концентрациях. Значения концентраций соответствуют количеству промилей (% 0 ). Результаты экспериментов отражены в графической интерпретации.
Рис. 3. Характер изменения концентрации соли в растворе от степени обработки для разных исходных концентраций С 0 =1÷5 % 0 при отборе проб из центра установки без пьезокерамического излучателя
Рис. 4. Характер изменения концентрации соли в растворе от степени обработки для разных исходных концентраций С 0 =1÷5 % 0 при отборе проб из центра установки с установленным пьезокерамическим излучателем
На основании полученных экспериментальных результатов можно утверждать, что повышение эффективности опреснения растворов в кавитационном теплогенераторе Потапова с использованием пьезокерамического излучателя в его рабочей камере подтверждается. Причём, протекание этого процесса на различных режимах работы теплогенератора неоднозначно.
— с ростом температурного режима концентрация обрабатываемого раствора падает;
— зависимости концентрации температурного режима с большей интенсивностью изменяются у растворов с высокой начальной концентрацией
— изменение концентрации происходит за счет поглощения загрязнителя (соли) в микротрещины металла
Выводы следующие:
- Теплогенератор Потапова пригоден для кавитационного опреснения растворов.
- Имеет смысл увеличивать мощность пьезокерамического излучателя для увеличения интенсивности кавитации.
