Вся соль в давлении

1e333868 1a22 4e59 be47 01668a1620a0 Инженеры АО «Металлист-Самара» в содружестве с учеными Самарского университета создали мобильную установку для опреснения морской воды. Оригинальные технические решения, в основе которых лежит опыт проектирования авиационных и ракетных двигателей, обеспечили ей высокую энергоэффективность и универсальность. Установка опресняет воду в широком диапазоне солености и может работать в разных регионах мира.

 

Везде, где нужна вода

По данным ООН, каждый пятый житель Земли постоянно живет в условиях дефицита пресной воды. В России сосредоточено более трети ее мировых запасов. Но и у нас много мест, где пресной воды не хватает. Прежде всего, это Крымский полуостров.
«Перед защитой докторской диссертации я хотел уехать работать в Крым. К сожалению, этого не случилось, но я не раз бывал там, - говорит профессор Самарского университета Владимир Бирюк, один из разработчиков инновационной опреснительной установки. - Регион остро нуждается в пресной воде. Например, в Евпатории летом на четвертых этажах домов воды нет. Никакой. Теплая вода дается по расписанию».
При этом буквально в двух шагах - целое Черное море воды. Но она соленая. Значит, нужна опреснительная установка. Но какая? Компактная, мобильная, автономная, а главное - энергоэффективная. Ведь чтобы получить из морской воды дистиллированную, ее надо нагреть до кипения, превратить в пар, то есть потратить огромное количество энергии.
Задача очень сложная. Но у ученых Самарского университета были наработки, позволяющие ее решить. Вуз в содружестве с АО «Металлист-Самара» выиграл конкурс министерства образования и науки РФ (сейчас министерство науки и высшего образования. - Прим. ред.) и получил финансирование в рамках постановления федерального правительства №218. Сейчас оригинальная опреснительная установка уже собрана. Она проходит доводочные испытания на заводе. Оборудование смонтировано в двух контейнерах, которые можно доставить автотранспортом куда угодно, в том числе в зону бедствий, природных и техногенных катастроф.
«От существующих установок нашу отличает модульная конструкция. Это позволяет перебрасывать ее практически в любую точку земного шара. От доставки на место до запуска в работу уйдет не более трех суток», - рассказывает заместитель главного конструктора АО «Металлист-Самара» Юрий Кирсанов, руководивший проектом со стороны предприятия.

Оригинально и эффективно

К разработке опреснительной установки привлекли молодежь. Работа над проектом превратила группу молодых специалистов АО «Металлист-Самара» и Самарского университета в квалифицированную, сплоченную команду. Их учили разрабатывать авиационные и ракетные двигатели, и благодаря этим знаниям инженеры предложили оригинальные технические решения, которые пока не имеют аналогов в практике проектирования опреснительных установок.
«Существуют две технологии опреснения: обратный осмос, то есть очистка воды при помощи мембран, и опреснение за счет выпаривания воды, - объясняет инженер-конструктор Александр Грошев, заместитель руководителя проекта. - У нас вода тоже опресняется выпариванием, но не при атмосферном давлении, как принято, а при пониженном. Технология достаточно новая и эффективная, но она требует высокой квалификации и культуры производства».
«В нашей установке применен метод вакуумной дистилляции, - продолжает Владимир Бирюк. - Мы соединили аэрокосмические технологии с технологиями опреснительных установок. Спроектировали особый парокомпрессор, который и является ядром всей системы».
Как же работает установка? На ее вход подается предварительно отфильтрованная подогретая морская вода, которая потом поэтапно проходит через пять испарительных каскадов. Парокомпрессор создает в этих каскадах разрежение, и при давлении в 0,2 атм вода в них испаряется. Пар конденсируется - и вот вам дистиллированная вода. Ее уже нетрудно довести до состояния питьевой. А не испарившаяся морская вода, своего рода концентрированный «рассол», отправляется обратно в море или на переработку.
Вести процесс при пониженном давлении - вот ключевое решение, которое сделало опреснительную установку Самарского университета и «Металлиста» энергоэффективной. Вода в ней кипит не при +1000C, а при +50...+600C, и за счет этого экономится немалое количество энергии. А кроме того, пар, получаемый на каждом каскаде, в процессе конденсации отдает свое тепло следующему каскаду. И это дополнительно повышает энергоэффективность.
Базовый вариант установки, который сейчас испытывают, рассчитан на выработку 2 кубометров пресной воды в час, или 48 тонн в сутки. Такого количества хватает жилому дому со 120 жильцами. Для этого через испарительные каскады ежечасно прокачивается четыре кубометра соленой морской воды. В стандартных условиях, когда ее температура +150C...+200C, установка потребляет по 10 кВт-часов на каждую тонну опресненной воды. Это вполне конкурентоспособный результат.

Новые планы

Разработка самарских инженеров и ученых уже доказала свою эффективность. Она удобна в эксплуатации, может работать автономно, обеспечивая пресной водой удаленные объекты на побережье. Для этого нужны только морская вода и электроэнергия.
«За процессом опреснения с единого пульта управления следят два оператора. Причем они могут контролировать работу установки дистанционно, даже из другого региона», - говорит Александр Грошев.
По словам инженера лаборатории энергосберегающих и энергоэффективных технологий Самарского университета Алексея Горшкалева, индивидуальные настройки позволяют эксплуатировать установку в различных климатических зонах - от аравийской пустыни до Севера. Для опреснения годится вода из любого моря, любой солености - от небольшой, 2 грамма солей на литр, до 10 г/л и выше.
Как сообщил Владимир Бирюк, установка рассчитана на непрерывную работу в течение 10 тыс. часов, а это больше года. Конечно, за это время придется проводить профилактические работы, но это не займет много времени. В планах у разработчиков создание опреснительных установок большей мощности - производительностью 120 т/сутки (это 5 куб. м/час пресной воды) и 240 т/сутки (10 куб. м/час).

Разработанная специалистами АО «Металлист-Самара» и Самарского университета мобильная установка может давать пресную воду практически непрерывно в течение 10 тысяч часов, то есть больше года, лишь с несколькими кратковременными остановками на профилактику

 

4621afef a63b 4509 9a47 01668a1621e8

Владимир Бирюк,
профессор кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета:

- Установки предложенного нами типа могут применяться не только для опреснения морской и океанической воды. Их можно использовать в химической, нефтехимической и атомной промышленности, а также в медицине, фармацевтике. Везде, где нужна чистая дистиллированная вода.

 

Источник

http://www.vkonline.ru/content/view/212408/vsya-sol-v-davlenii
Постановление Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. №218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства, в рамках подпрограммы «Институциональное развитие научно-исследовательского сектора» государственной программы Российской Федерации «Развитие науки и технологий» на 2013-2020 годы»

Официальный интернет-ресурс 218 постановления правительства РФ
Дизайн и и разработка © NineDesign