Линия по получению питьевой воды с модифицированным изотопным составом

 

Техническое решение относится к области получения биологически активной питьевой воды. Линия содержит блок питания 1 электрически связанный с электролизером 2. Выход электролизера 2 соединен газовым трубопроводом с входом осушителя 3. Осушитель 3 соединен газовым трубопроводом с магнитогидродинамическим генератором 4, электрически соединенным с входом блока питания 1. Магнитогидродинамический генератор 4 также соединен газовым трубопроводом с входом охладителя-генератора с термоэлектрическими модулями 5. Генератор-охладитель 5 электрически соединен с входом блока питания 1 и соединен газовым трубопроводом с входом низкотемпературной турбины 6, вал которой механически связан с валом генератора 7 и соединен газовым трубопроводом с конденсатором 8 и далее со сборником 9. На входе в магнитогидродинамический генератор 4 установлена форсунка-распылитель 10 соединенная с емкостью с солевым раствором 11. Техническим результатом является увеличение КПД линии, а также удешевление турбины.

1 илл.

Заявленное техническое решение относится к области получения биологически активной питьевой воды с модифицированным изотропным составом путем ее изотопного разделения на обедненную и обогащенную дейтерием фракции.

Вода с точки зрения химии является веществом, состоящим из молекул Н2O. В природе совершенно чистой воды не бывает, она всегда содержит механические, химические и биологические примеси.

Молекула Н3О состоит из двух элементов, каждый из которых представляет собой смесь изотопов. Водород в природе представлен двумя стабильными изотопами:

- протием (обозначение 1Н или Н)

- дейтерием (обозначение 2H или D).

Естественное содержание изотопов 1Н и 2H в природных объектах составляет 99,985 и 0,015%. Легкая (обогащенная Н или обедненная D) вода обладает высокой биологической активностью. Употребление легкой воды приводит к нормализации углеводного и липидного обмена, коррекции веса, выведению шлаков и токсинов из организма и т.д. Результатами клинических испытаний доказано [Лобышев В.Н., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D2O в биологических системах. М.:

Наука, 1978.], что при употреблении такой воды повышается работоспособность, физическая активность, выносливость и сопротивляемость организма.

Известно, что в легкой воде изменяется скорость протекания химических реакций, сольватация ионов, их подвижность и т.д. Легкая вода оказывает стимулирующее действие на живые системы, существенно повышает их активность, жизнестойкость к различным негативным факторам, репродуктивную деятельность, улучшает и ускоряет обмен веществ. Для сельскохозяйственных культур действие легкой воды проявляется в повышении всхожести и урожайности, для человека - в оздоровительном эффекте. Реакция биосистем при воздействии на них воды, может изменяться в зависимости от количественных и качественных изменений изотопного состава воды. Применение воды с повышенной концентрацией тяжелых изотопов, в частности дейтерия, вызывает выраженные токсические эффекты на уровне организма, ограничивая возможность ее использования в лечебно-профилактических целях [Kushner D.J., Baker F., Dunstall Т.G. Can. J. Physiol. Pharmacol. 1999, Feb.77(2): 79-88].

В то же время на разных объектах зарегистрирована положительная биологическая активность вод, полученных с помощью различных технологических процессов, относящихся к категории изотопно-легких, со сниженной в той или иной мере по сравнению с исходной концентрацией дейтерия. Т.е. количественные и качественные показатели изотопного состава воды существенным образом отражаются на ее эффективности при использовании воды в качестве растворителя или ингредиента. Поэтому очевидна необходимость в зависимости от целей применения регулирования изотопного состава воды, употребляемой человеком для технологических процессов, питья, в составе лекарственных, косметических, гигиенических, парфюмерных средств и т.д.

Уровень техники получения изотопно-легкой воды представлен рядом патентов RU на изобретения 2031085, 2091335, 2091336 и на полезные модели 97994, 101648 и 106559 др. Известен также ряд физико-химических методов изменения изотопного состава водорода, входящего в состав воды [Андреев Б.М. и др., Разделение стабильных изотопов физико-химическими методами. Москва: Энергоатомиздат.1982. сс.44-49, 68-69, 75-79].

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является патент на полезную модель 106559. Согласно прототипу линия по получению биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия, включает электролизер, осушитель электролизных газов, преобразователь электролизных газов в воду, конденсатор паров воды и сборник обедненной дейтерием воды. При этом электролизер содержит блок биполярных электродов покрытых с анодной стороны серебряным покрытием, а с катодной - покрытием из никеля Ренея, осушитель заполнен регенерируемым водопоглощающим веществом, а преобразователь электролизных газов выполнен в виде магнитогидродинамического генератора последовательно соединенного по газовой фазе с входом низкотемпературной турбины, и на входе в магнитогидродинамический генератор установлена форсунка-распылитель соединенная с емкостью с солевым раствором, причем магнитогидродинамический генератор электрически связан с входом блока питания для компенсации части энергозатрат в процессе электролиза.

Недостатками описанного устройства является наличие в линии дорогостоящей турбины и недостаточно высокий КПД выработки рекуперативной части: магнитогидродинамического генератора и турбины.

Технической задачей заявляемого решения является увеличение КПД линии, а также удешевление стоимости используемой в ней турбины.

Для решения технической задачи предлагается линия по получению воды с модифицированным изотопным составом, которая включает электролизер, содержащий блок биполярных электродов покрытых с анодной стороны серебряным покрытием, а с катодной покрытием из никеля Ренея, осушитель электролизных газов, заполненный регенерируемым водопоглощающим веществом, преобразователь электролизных газов в воду, выполненный в виде магнитогидродинамического генератора последовательно соединенного по газовой фазе с входом низкотемпературной турбины, и на входе в магнитогидродинамический генератор установлена форсунка-распылитель соединенная с емкостью с солевым раствором. При этом линия дополнительно снабжена генератором-охладителем, выполненным в виде герметичного металлического корпуса, установленным между магнитогидродинамическим генератором и низкотемпературной турбиной и внутри корпуса генератора-охладителя расположены встречно направленные перегородки, а на его поверхности размещены термоэлектрические модули для преобразования тепловой энергии в электрическую и генератор-охладитель электрически связан с входом блока питания для компенсации части энергозатрат в процессе электролиза.

На Фиг.1 схематически изображена линия по получению воды с модифицированным изотопным составом.

Эта линия содержит блок питания 1 электрически связанный с электролизером 2. Выход электролизера 2 соединен газовым трубопроводом с входом осушителя 3. Осушитель 3 соединен газовым трубопроводом с магнитогидродинамическим генератором 4, электрически соединенным с входом блока питания 1. Магнитогидродинамический генератор 4 также соединен газовым трубопроводом с входом охладителя-генератора с термоэлектрическими модулями 5. Генератор-охладитель 5 электрически соединен с входом блока питания 1 и соединен газовым трубопроводом с входом низкотемпературной турбины 6, вал которой механически связан с валом генератора 7 и соединен газовым трубопроводом с конденсатором 8 и далее со сборником 9. На входе в Магнитогидродинамический генератор 4 установлена форсунка-распылитель 10 соединенная с емкостью с солевым раствором 11.

Работа линии осуществляется следующим образом.

Переменный трехфазный ток внешней электрической сети преобразуется в постоянный блоком питания 1 и поступает на электролизер 2 куда подается и дистиллированная вода. Образовавшаяся в электролизере 2 смесь кислорода и обедненного дейтерием водорода для предотвращения обратного изотопного обмена водорода с парами воды поступает по газовому трубопроводу в осушитель 3, где осушается регенерируемым водопоглощающим веществом. Далее осушенная газовая смесь поступает в магнитогидродинамический генератор 4 через форсунку-распылитель 9, подсасывая солевой раствор с необходимым для получения питьевой воды солевым составом из емкости 10, где, сгорая, разогревается до 2800-3000°С. При этом соли ионизируются, образуя плазму необходимую для работы магнитогидродинамический генератора. Плазма, проходя в магнитном поле магнитогидродинамического генератора, производит электроэнергию, направляемую для компенсации части затрат электроэнергии пошедшей на электролиз воды в электролизере 2. При этом температура ее снижается до 1000-1500°С после чего водяной пар, содержащий необходимый для минерализации набор солей поступает в генератор-охладитель, в котором газ проходит по змеевику, с прикрепленными к нему термоэлементами, которые производят электроэнергию, направляемую в блок питания 1 для компенсации части затрат электроэнергии пошедшей на электролиз воды в электролизере 2, далее газ направляется в низкотемпературную турбину 6 где пар остывает и преобразует часть своей внутренней энергии в кинетическую энергию вращения вала турбины 6 и далее - вала генератора 7. Электроэнергия, произведенная генератором 7, также направляется на вход блока питания 1 для компенсации еще одной части энергозатрат процесса электролиза. Пары воды содержат нейтральные соли и после турбины 6 направляются в конденсатор 8, а затем поступают в сборник 9. При этом рекуперация энергии в данной линии осуществляется при помощи магнитогидродинамического генератора 4, генератора-охладителя 5 и низкотемпературной турбины 6.

В качестве термоэлементов в линии могут быть использованы термоэлементы ТЕС-26316, а элементы турбины могут быть выполнены из закаленной обычной стали.

Таким образом, предлагаемая линия позволяет осуществить рекуперацию большей части затраченной на электролиз энергии - до 70% (а в прототипе - до 60%), что следует из значения КПД лучших термоэлектрических модулей и максимально возможного термического коэффициента полезного действия системы, состоящей из магнитогидродинамический генератора и низкотемпературной турбины. [Б.П. Поршаков, Б.А. Романов / Основы термодинамики и теплотехники. М. Недра, 1979, с.120]. Кроме того, использование в линии низкотемпературной турбины, выполненной из обычной закаленной стали, приводит к ее удешевлению.

Линия по получению воды с модифицированным изотопным составом, которая включает электролизер, содержащий блок биполярных электродов, покрытых с анодной стороны серебряным покрытием, а с катодной - покрытием из никеля Ренея, осушитель электролизных газов, заполненный регенерируемым водопоглощающим веществом, преобразователь электролизных газов в воду, выполненный в виде магнитогидродинамического генератора, последовательно соединенного по газовой фазе с входом низкотемпературной турбины, и на входе в магнитогидродинамический генератор установлена форсунка-распылитель, соединенная с емкостью с солевым раствором, причем магнитогидродинамический генератор электрически связан с входом блока питания для компенсации части энергозатрат в процессе электролиза, отличающаяся тем, что линия дополнительно снабжена генератором-охладителем, выполненным в виде герметичного металлического корпуса, установленным между магнитогидродинамическим генератором и низкотемпературной турбиной, и внутри корпуса генератора-охладителя расположены встречно направленные перегородки, а на его поверхности размещены термоэлектрические модули для преобразования тепловой энергии в электрическую, при этом генератор-охладитель электрически связан с входом блока питания для компенсации части энергозатрат в процессе электролиза.



 

Похожие патенты:

Технический результат интенсификация процесса перемешивания солевого раствора и улучшение массобмена раствора электролита солевого раствора

Изобретение относится к устройствам для электролитического получения неорганических соединений или неметаллов высокой чистоты, в частности, к электролизерам для разложения воды и может быть применено в химической и металлообрабатывающей промышленности, в электрохимической энергетике, в системах охлаждения мощных электрогенераторов, в метеорологии

Полезная модель относится к устройствам для осушения газов, транспортируемых под избыточным давлением, и может быть использована в, частности, в электроэнергетической промышленности применительно к электрическим машинам
Наверх