Bosim almashinuvchisi - Pressure exchanger

Qaytgan bosim almashinuvchisi sxemalari. A: Yuqori bosim tomoni, B: Past bosim tomoni, C: Rotorning aylanishi, D.: Muhrlangan maydon, 1: Yuqori bosim suv oqimini rad etadi, 2: Bosimli dengiz suvi, 3: Past bosimli dengiz suvi oqimi, 4: Past bosim suvni to'kishni rad etadi,   : Suvni / konsentratni rad eting,   : Piston / to'siq,   : Dengiz suvi

A bosim almashtirgich bosim o'tkazadi energiya yuqori bosimli suyuqlik oqimidan past bosimli suyuqlik oqimiga. Ko'pgina sanoat jarayonlari yuqori bosim ostida ishlaydi va yuqori bosimli chiqindi oqimlariga ega. Bunday jarayonni yuqori bosimli suyuqlikni ta'minlash usullaridan biri bu bosim almashinuvchisi yordamida chiqindi bosimini past bosimli oqimga o'tkazishdir.

Bosim almashinuvchining ayniqsa samarali turlaridan biri bu aylanuvchi bosim almashinuvchisi. Ushbu qurilmada a silindrsimon aylanish o'qiga parallel ravishda bo'ylama kanallari bo'lgan rotor. Rotor yengi ichida ikki uchi qopqoq o'rtasida aylanadi. Bosim energiyasi to'g'ridan-to'g'ri uzatiladi Yuqori bosim rotor kanallaridagi past bosimli oqimga oqim. Kanallarda qolgan ba'zi suyuqlik oqimlar orasidagi aralashishni inhibe qiluvchi to'siq bo'lib xizmat qiladi. Ushbu aylanma harakat yuqori bosimli o'qlarni otayotgan eski uslubdagi avtomatnikiga o'xshaydi va u doimiy ravishda yangi bilan to'ldiriladi suyuqlik patronlar. Bosim uzatish jarayoni takrorlanganda rotorni zaryadlash va tushirish kanallari.

Bosim almashinuvchining ishlashi energiya uzatish jarayonining samaradorligi va oqimlar orasidagi aralashish darajasi bilan o'lchanadi. Oqimlarning energiyasi ularning oqim hajmi va bosimining hosilasidir. Samaradorlik - bu bosim differentsiali va quyidagi tenglama bilan hisoblab chiqilgan asbob orqali o'lchovli yo'qotishlar (oqish) funktsiyasi:

bu erda Q - oqim, P - bosim, L - oqish oqimi, HDP - yuqori bosimli differentsial, LDP - past bosimli differentsial, B pastki moslamasi qurilmaga past bosimli ozuqani, G indeks esa yuqori bosimli uzatishni anglatadi qurilma. Aralashtirish - bu oqim oqimidagi turlarning kontsentratsiyasi va oqim hajmining qurilmaga nisbati.

Teskari osmoz

A. Sxemalari teskari osmoz bosim almashinuvchisi yordamida tizim (tuzsizlantirish). 1: Dengiz suvi oqimi, 2: Toza suv oqimi (40%), 3: Konsentrat oqimi (60%), 4: Dengiz suvi oqimi (60%), 5: Konsentrat (drenaj), A: Yuqori bosimli nasos oqimi (40%), B: Sirkulyatsiya pompasi, C: Membranali osmos bo'limi, D.: Bosim almashinuvchisi

Bosim almashinuvchilari keng qo'llaniladigan dasturlardan biri bu teskari osmoz (RO). RO tizimida bosim almashinuvchilari sifatida ishlatiladi energiyani tiklash qurilmalar (ERD). Tasvirlanganidek, membranalardan [C] yuqori bosimli konsentrat [3] ERD [D] ga yo'naltirilgan. ERD ushbu yuqori bosimli kontsentrat oqimidan past bosimli dengiz suvi oqimiga bosim o'tkazishda foydalanadi (oqim [1] oqimga aylanadi [4]), keyin u birlashadi (aylanma nasos yordamida [B]) eng yuqori bosimga aylanadi yuqori bosimli nasos [A] tomonidan yaratilgan dengiz suvi oqimi. Ushbu birlashtirilgan oqim membranalarni oziqlantiradi [C]. Konsentrat ERD ni past bosim ostida qoldiradi [5], keladigan ozuqa suvi oqimi bilan chiqarib tashlanadi [1].

Bosim almashinuvchilari yuqori bosimdagi yukni kamaytirish orqali ushbu tizimlarda energiyani tejashga imkon beradi nasos. Dengiz suvida RO 40% membranani suvni qayta tiklash darajasida ishlaydigan tizim, ERD membrana ozuqa oqimining 60% ni ta'minlaydi. Energiya sirkulyatsiya pompasi tomonidan iste'mol qilinadi, ammo bu nasos shunchaki aylanib yurishi va suvga bosim o'tkazmasligi sababli uning energiya sarfi deyarli ahamiyatsiz: yuqori bosimli nasos tomonidan iste'mol qilinadigan energiyaning 3 foizidan kamrog'i. Shuning uchun, membranani ozuqa oqimining deyarli 60% deyarli energiya kiritishsiz bosim o'tkazadi.

Energiyani tiklash

Dengiz suvi tuzsizlantirish o'simliklar ko'p yillar davomida ichimlik suvi ishlab chiqargan. Biroq, yaqin vaqtgacha jarayonni yuqori energiya sarfi tufayli tuzsizlantirish faqat maxsus sharoitlarda ishlatilgan.[iqtibos kerak ]

Tuzsizlantirish zavodlarining dastlabki loyihalari bug'lanishning turli texnologiyalaridan foydalangan. Eng ilg'orlari ko'p bosqichli flesh distillash ko'p bosqichlardan foydalanadigan va ishlab chiqarilgan ichimlik suvining har bir kubometri uchun 9 kVt / soatdan ko'proq energiya sarflaydigan dengiz suvi bug'lanishini tuzsizlantiruvchi vositalar. Shu sababli, dastlab dengiz suvini katta miqdorda tuzsizlantiruvchi vositalar Yaqin Sharq kabi kam energiya sarflanadigan joylarda yoki mavjud bo'lgan issiqlik bilan ishlov beradigan zavodlar yonida qurilgan.

1970-yillarda dengiz suvining teskari osmozi (SWRO) jarayoni rivojlanib, dengiz suvidan baland suv ostida majburan ichimlik suvi oldi. bosim qattiq membrana orqali tuzlar va aralashmalarni filtrlaydi. Ushbu tuzlar va aralashmalar SWRO moslamasidan yuqori bosimdagi katta miqdordagi energiyani o'z ichiga olgan doimiy oqimdagi konsentrlangan sho'r eritmasi sifatida chiqariladi. Ushbu energiyaning katta qismini mos keladigan moslama yordamida tiklash mumkin. 1970-yillarda va 1980-yillarning boshlarida qurilgan ko'plab SWRO zavodlari membrananing past ko'rsatkichlari, bosimning pasayishi cheklovlari va energiyani tiklash qurilmalarining yo'qligi sababli ishlab chiqarilgan ichimlik suvining har bir kubometri uchun 6,0 kVt / soatdan ko'proq energiya sarf qilar edi.

Bosim almashinuvi dvigatelining qo'llanishiga misol, teskari osmoz membranasi jarayonidan foydalangan holda ichimlik suvi ishlab chiqarishdir. Ushbu jarayonda ozuqa eritmasi yuqori bosim ostida membrana massiviga quyiladi. Keyin kiritilgan fiziologik eritma membrana massivi tomonidan yuqori bosimli super sho'r eritma (sho'r) va past bosimli ichimlik suviga bo'linadi. Yuqori bosimli sho'r suv bu jarayonda endi foydasiz bo'lsa-da, uning tarkibidagi bosim energiyasi yuqori qiymatga ega. Bosim almashinadigan dvigatel sho'r suvdagi bosim energiyasini tiklash va uni fiziologik eritmaga o'tkazish uchun ishlaydi. Bosim energiyasini sho'r suv oqimiga o'tkazgandan so'ng, sho'r tushirish uchun past bosim ostida chiqariladi.

Hammasi deyarli teskari osmoz o'simliklar Sanoat miqyosida ichimlik suvi ishlab chiqarish uchun dengiz suvlarini tuzsizlantirish uchun ishlaydigan turbinalar asosida energiya tiklash tizimi o'rnatilgan. Ular o'simlikdan chiqadigan kontsentrat (sho'r suv) bilan faollashadi va ushbu kontsentratning yuqori bosimidagi energiyani odatda yuqori bosimli nasosga mexanik ravishda uzatadi. Bosim almashtirgichda sho'r suvda mavjud bo'lgan energiya gidravlik tarzda uzatiladi[1][2] va ozuqa uchun taxminan 98% samaradorlik bilan.[3] Bu tuzsizlantirish jarayoni uchun energiya talabini sezilarli darajada pasaytiradi va shu bilan operatsion xarajatlarni kamaytiradi. Natijada iqtisodiy energiyani qayta tiklash, ish joyiga qarab bunday tizimlar uchun amortizatsiya muddati 2 yildan 4 yilgacha o'zgarib turadi.

Kamaytirilgan energiya va kapital xarajatlar shuni anglatadiki, butun dunyo bo'ylab birinchi marta dengiz suvidan bir kubometri 1 dollardan past bo'lgan ichimlik suvi ishlab chiqarish mumkin. Energiya narxi yuqori bo'lgan orollarda narx biroz yuqoriroq bo'lishiga qaramay, PE dengiz suvini sho'rsizlantirish bozorini tezda kengaytirish imkoniyatiga ega.

Boshqa sohalarda ishlatilgan bosim almashinuvi tizimini qo'llash orqali energiyani qayta tiklashning ancha yuqori samaradorligi teskari osmoz teskari ishlaydigan nasoslar yoki turbinalarni ishlatishdan ko'ra tizimlarga erishish mumkin, bosim almashinuvi tizimi, avvalambor, katta o'simliklarga mos keladi, ya'ni taxminan. ≥ 2000 m3 / d permeat ishlab chiqarish.

Shuningdek qarang

  • Richard Stover, aksariyat dengiz suvining teskari osmozli tuzsizlantirish zavodlarida hozirda foydalanilayotgan energiyani qayta tiklash moslamasini yaratishga kashshof bo'ldi

Adabiyotlar

  1. ^ YO'Q 870016, Leyf J. Xuge 
  2. ^ AQSh patent 4887942, Leif J. Hauge, "Suyuqliklar uchun bosim almashinuvchisi", 1988-09-02 yillarda chiqarilgan 
  3. ^ Teskari Osmoz tizimi