Новая система добычи воды сбором капель

Новая система добычи воды сбором капель

Новая система, разработанная инженерами MIT, обещает населению засушливых районов экономичный источник питьевой воды. Соответственно, появляются возможности сократить эксплуатационные расходы электростанций. Примерно 40% всей пресной воды, изъятой из рек, озер, водохранилищ США, используются для нужд охлаждения электростанций. Все эти объекты работают на ископаемом топливе или на ядерной энергии. Большая часть потребляемой ими воды преобразуется в пар. Новая система способна сэкономить значительную часть водных ресурсов электростанций. Кроме того — это источник чистой питьевой воды для прибрежных районов, где морской ресурс используется для охлаждения оборудования электростанций.

Новая концепция экономии водных ресурсов

Принцип новой концепции относительно прост. Когда воздух, обогащённый жидкостью (туман, пар), попадает под воздействие электрически заряженных частиц, известных как ионы, капли воды приобретают электрический потенциал (заряжаются).

Это свойство позволяет направлять заряженную жидкость к сетке своеобразного фильтрующего экрана. Жидкость собираются фильтровальной сеткой, стекает в сборник-коллектор и может повторно использоваться для охлаждения электростанции или переправляться в систему вторичного водоснабжения.

Технология является детищем компании «Infinite Cooling», не так давно победившей на конкурсе MIT с выигрышем приза 100 тыс. долларов. Обзор технологии во всех подробностях публикует журнал «Science Advances».

Основой технологии обработки воздуха, насыщенного жидкостью, является высокоэффективная система рекуперации воды путём захвата капель жидкости естественного тумана, создаваемого, например, промышленными градирнями.

Подобные системы обычно состоят из некой пластиковой или металлической сетки, установленной вертикально на пути туманных потоков.

На практике такие устройства показали  крайне низкую эффективность, захватывая только 1 – 3 % жидкости. Поэтому учёным MIT пришлось решать вопрос, как сделать фильтр более эффективным в плане улавливания капель.

Лабораторные эксперименты помогли выявить причину неэффективности существующих фильтров. Как выяснилось, проблема заключается в аэродинамических свойствах системы.

Поскольку поток воздуха проходит через препятствие (сквозь струны сетчатых экранов), поток воздуха естественно отклоняется от препятствия.

Эффект подобен тому, когда поток воздуха, обходящего крыло самолета, разделяется на несколько отдельных потоков, которые проходят над крылом и ниже крыла. Эти отклоняющиеся воздушные массы также несут капли жидкости.

В результате доля захваченных капель получается малой, несмотря на значительные площади сбора, составленные струнами сетки. Если просто увеличивать диаметр струн или область пространства между ними, такие манипуляции также не приводят к увеличению сбора.

Обработка тумана ионным лучом

Совсем иная ситуация наблюдается, когда входящий поток тумана (пара) предварительно обрабатывается ионным лучом. Мало того, что все капли, которые находятся на пути струн сетки, осаждаются на струнах, так даже те капли, что направлялись к отверстиям сетки, неизбежно притягиваются к поверхности струн.

Таким образом, новая система демонстрирует захват гораздо большей доли проходящих капель жидкости. Значительно повышается эффективность использования фильтровальных систем.

При этом эксплуатация видится более экономичной. Используется простое оборудование, не требующее высоких энергетических мощностей. Особенно эффективным новый технологичный процесс показал себя при работе с промышленными градирнями.


На основе информации: MIT