Аннотация

Изобретение относится к устройствам обессоливания морской воды, очистки промышленных или бытовых сточных вод посредством испарения и последующей конденсации.

Развитие композитных материалов расширяет границы их использования. В лабораториях АНО ВО «Российский новый университет» и НПП «Центр нанотехнологий» были получены супергидрофобные композиты, содержащие многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ) «Деалтом».

Паропроницаемые МУНТ-углеродные и паронепроницаемые МУНТ-фторопластовые супергидрофобные композиты обладают высокими химической стойкостью, термостойкостью, коэффициентом светопоглощения и теплопроводностью. Супергидрофобные нанокомпозиты применимы в опреснителях, дистилляторах, перегонных кубах, парогенераторах, паровых машинах и прочих подобных устройствах для производства, сепарации, конденсации и утилизации пара.

Задачи повышения энергоэффективности, удельной производительности,   качества очистки конденсата и улучшения эксплуатационных свойств решаются в нанокомпозитном опреснителе, состоящем по Фиг.1 из нагревателя (на Фиг.1 не указан); емкости рассола 1; множества МУНТ-углеродных композитных испарительных элементов 2, представляющие собой узкие паропроницаемые гидрофобные стаканы (см. Фиг. 2), частично погруженные в емкость рассола 1 и сообщающиеся внутренними полостями с впускным коллектором пара 3; насоса перекачки паров 4;  выпускного коллектора пара 5, сообщающегося со множеством МУНТ-фторопластовых композитных конденсаторных элементов 6, представляющих собой узкие паронепроницаемые гидрофобные трубки (см. Фиг. 3); емкости конденсата 7; холодильника (на Фиг.1 не указан).

В частном случае устройство по Фиг.4 отличается тем, что МУНТ-фторопластовые композитныe конденсаторныe элементы 6 проходят сквозь емкость рассола 1, чередуясь с МУНТ-углеродными композитными испарительными элементами 2; к нижним концам МУНТ-фторопластовых композитных конденсаторных элементов 6 присоединены конфузорно-диффузорные сопла 8; емкость рассола 1 содержит подвод воды 9 и перелив воды 10.

Технический результат повышения энергоэффективности и удельной производительности устройства обусловлен:

• испарением с большой суммарной поверхности множества МУНТ-углеродных композитных испарительных элементов 2 и отсутствием масложировых пленок внутри объема жидкости;
• конденсацией на большой суммарной площади множества МУНТ-фторопластовых композитных конденсаторных элементов 6 без образования водяных пленок на супергидрофобной поверхности;
• высокой теплопроводностью МУНТ-углеродного и МУНТ-фторопластового композитов;
• высоким светопоглощением МУНТ-углеродного композита (для случая солнечного нагревателя);
• для случая устройства по Фиг.4 — рекуперацией работы, произведенной насосом перекачки паров 4, и рекуперацией теплоты испарения-конденсации посредством теплообмена в емкости рассола 1 и адиабатического охлаждения паро-капельной смеси в конфузорно-диффузорных соплах 8.

Технический результат повышения качества очистки конденсата обусловлен испарением в отсутствие кипения, что исключает образование трудносепарируемых аэрозолей из ультра и нанодисперсных частиц, увлекаемых потоками пара в конденсат.

Технический результат улучшения эксплуатационных свойств устройства обусловлен отсутствием коррозии химически и теплостойких нанокомпозитов.

Кроме того, загрязненные в процессе эксплуатации МУНТ-углеродные композитные испарительные элементы 2 и МУНТ-фторопластовые композитные конденсаторные элементы 6 можно промывать сильнодействующими веществами и растворителями, и/или подвергать термической обработке при высоких температурах в соответствие характеру загрязнения. Для случая по Фиг.4 постоянной подпитки емкости рассола 1 проточной водой через подвод воды 9 и перелив воды 10 улучшение эксплуатационных свойств обусловлено стабилизацией концентрации соли в емкости рассола 1, что позволяет эксплуатировать устройство в непрерывном режиме.