Устройство генератора холодной воды из атмосферного воздуха. Генератор воды из воздуха на приусадебном участке

Получение воды из воздуха с помощью эффекта гиперконденсации является очень простой, надежной, недорогой и эффективной технологией. Для функционирования установки получения воды не нужны никакие источники энергии. Установка использует только солнечную энергию от самого Солнца. Установка получения воды действует по принципу «поставил и забыл». Установка производительностью 1500 литров за световой день занимает участок земли, освещаемый солнцем, размером 3х3 метра. В городе её можно разместить на крыше жилого дома,

Технология ожидает финансирования!

Описание:

Получение воды из воздуха с минимальными энергетическими затратами, а то и вовсе без них является перспективной технологией.

или пиши нам

Получение кремния карботермическим способом...

Бесшовная кровля. Напыляемая, жидкая кровля...

Инфракрасная пленка - пленочный электронагре...

Увеличение нефтеотдачи газовым методом...

32-разрядный микроконтроллер...

Длительное хранение информации...

Совмещенная обмотка Славянка...

Берегоукрепление дамбами в чрезвычайных ситуациях...

Упрочнение пластика, пластмассы и полиэтилена...

Экология потребления.Наука и техника:Сколько раз уже говорилось, что чистая, пригодная к употреблению вода – основа всей жизни на Земле и с каждым годом становится всё более и более редкой. Что в скором времени войны будут разворачиваться не из-за нефти и прочих полезных ископаемых, а именно из-за неё родимой?..

Сколько раз уже говорилось, что чистая, пригодная к употреблению вода – основа всей жизни на Земле и с каждым годом становится всё более и более редкой. Что в скором времени войны будут разворачиваться не из-за нефти и прочих полезных ископаемых, а именно из-за неё родимой?.. Уже сейчас примерно один человек из пяти испытывает трудности с нехваткой питьевой воды. И даже горожанам, привыкшим к комфорту, предоставляемому современными системами водоснабжения, не стоит об этом забывать.

Как там говорили на уроках географии? «Большая часть поверхности Земли покрыта водой...» А это примерно 326 млн кубических миль воды. 97% из них – солёная из морей и океанов, и лишь 3% – пресная. Но и из этой части 99,3% находятся в виде льда, а половина того, что осталось, – под землёй.

К 2025 году девять миллиардов человек на планете будут делить всё-то же количество доступной воды. Большинство из них будут жить в больших перенаселённых городах, оказывая гигантское давление на местные водные ресурсы. А если вспомнить о том, что городские водопроводы постоянно приходится чинить, латать и обновлять, то будущее кажется совсем уж чёрным и незавидным.

Так где же взять чистую воду? В воздухе содержится, по разным оценкам, от 12 до 16 тыс. км3 влаги (или 0,000012% всей воды на Земле). Этот объём можно сравнить с количеством воды в Великих озёрах Северной Америки (самом крупном природном хранилище пресной воды в мире).

Между тем во многих даже самых бедных и густонаселённых странах мира воздух настолько влажный и тёпый, что воду можно было бы конденсировать прямо из него.

Кубический метр воздуха содержит (в зависимости от влажности) от 4 до 25 граммов водяных паров. Существующие ныне установки могут собрать в среднем около 20-30% от этого количества. Самые лучшие условия для них (высокие влажность и температура) – в странах, расположенных в пределах 30 градусов широты от экватора.

Так как природа постоянно пополняет запасы воды в воздухе, устройства, производящие ценную жидкость из воздуха, не могут ничем навредить окружающей среде (даже если их будет установлено очень много в каком-то определённом месте). Получается, процесс может идти бесконечно и работа аппаратов ограничена лишь сроком их службы.

Поговорим о том, как работают генераторы атмосферной воды (AWG – Atmospheric water generator). Первые системы, поставляющие воду из воздуха, были разработаны ещё в 1990-х.

По сути, они были похожи на систему, что используется для дегидратации воздуха в холодильниках (ещё можно вспомнить про дождь из-под кондиционеров в современном мегаполисе). Компрессор заставляет хладагент проходить через хитросплетение трубок, в то же время вентилятор прогоняет над трубками воздух. Если температура охлаждающих спиралей чуть ниже точки росы, около 40% жидкости из воздуха будет конденсироваться на них, стекая в специальный контейнер. Если же трубки будут слишком холодными, то на их поверхности будет образовываться лёд (что, конечно же, отразится на функциональности аппарата).

Но то в холодильнике, а в генераторах воды из атмосферы также присутствуют специальные воздушные фильтры, ультрафиолетовые стерилизаторы и угольные фильтры для собранной во¬ы, приборы, обогащающие её кислородом, датчики уровня воды в контейнере.

Оптимальные параметры работы установок: температура выше 15,5°С и относительная влажность (RH) выше 40%, а также не слишком большая высота над уровнем моря (не выше 1200 метров). Хотя в большинстве инструкций говорится о 20-40 °С и RH 60-100%.

Понятно, что установка таких генераторов предполагает наличие входа воздуха извне помещения. Тут целый букет факторов: как это ни удивительно, атмосферный воздух намного чище «домашнего», а «офисный» уже высушен кондиционерами. Да и собирать влагу из помещения вредно: люди и так страдают от его низкой влажности. Хотя самые маленькие установки при наличии хорошей вентиляции можно поставить на кухне или в ванной.

Где может пригодиться такой дегидратор? Начинали мы с пустыни – там он пригодится жителям далёких поселений, для которых подвоз бутилированной воды дорог или невозможен, военным, ведущим боевые действия вдали от источников воды, и представителям гуманитарных и спасательных миссий (в том числе врачам).

AWG могут быть использованы для домашних и сельскохозяйственных нужд, в офисных помещениях, школах, отелях, на кораблях, совершающих круизные путешествия, в спортивных центрах и прочих общественных местах. В коммерческих целях некоторые производители предлагают даже вариант розлива воды из воздуха в бутылки!

А теперь попробуем рассказать об основных предлагаемых продуктах на рынке добычи воды из воздуха.

Element four

Основной продукт компании Element four называется «Водяная мельница» (WaterMill).

Она собирает до 12 л воды в сутки для различных домашних нужд и при этом обладает приятным дизайном. Владельцы могут не беспокоиться о наличии в собранной жидкости токсинов и бактерий. Специальные системы заботятся о затрате устройством как можно меньшего количества энергии (а в скором времени установку можно будет подсоединить к альтернативным источникам энергии). На специальном экране отображается информация о температуре, относительной влажности и количестве полученной влаги.

Цены на WaterMill объявят в начале 2009 г. А началось все в 2004 г., когда Джонатан Ритчи и Рик Ховард решили создать свой генератор воды из воздуха. Поначалу они работали в канадской исследовательской компании Freedom Water, но в 2008-м был произведён ребрендинг, и вот Element Four выпустила свой первый продукт.

AirWater Corporation

Эта компания была образована в феврале 2003 г. после корпоративного решения Universal Communication Systems (UCSY) начать работу в области высоких технологий по извлечению воды из воздуха. Впрочем, различные научные исследования она проводила более 13 лет, в течение которых запатентовала многие свои технологические решения.

AirWater Corporation специализируется на установках, поставляющих воду в количестве от 100 до 5000 литров в день. Правда, и габариты у этих аппаратов соответствующие. Есть даже специальные мобильные установки, снабжающие питьевой водой армейские подразделения в полевых условиях.

В арсенале этой фирмы присутствуют мобильные устройства и те, что одновременно делают лёд. У Air Water Corporation уже существуют решения для ирригации и отдалённых районов, в которых их продукт может работать от солнечных батарей (кстати, эта компания производит и их тоже).

Более крупные (и сопоставимые) генераторы воды из атмосферного воздуха производят также компании White Buffalo Nation и Aqua Sciences.

Устройства, разработанные компанией Air2Water, дают от 3 до 38 литров воды в сутки, то есть являются не столь уж большими.

Принцип работы этих машин соответствует всем остальным, хотя есть и некоторые отличия: поначалу воздух проходит электростатические фильтры, которые задерживают около 93% взвешенных частиц. Конденсированная вода проходит освещение ультрафиолетовой лампой в течение 30 минут (на этом этапе умирает 99,9% микробов и бактерий), затем отделяется осадок, на угольных фильтрах задерживается около 99,9% вредных летучих органических веществ, а микропористая мембрана отделяет вирусы. Но и это ещё не всё – каждый час воду в контейнере снова обрабатывают ультрафиолетом. Основное производство аппаратов сосредоточено в Китае и Сингапуре, хотя доставка осуществляется по всему миру.

Aquair

Aquair – американское дочернее предприятие RG Global Lifestyles, появившееся на свет в 2004 г. Её конёк, пожалуй, в том, что кроме просто высасывания влаги из воздуха она специализируется ещё и на системах очистки питьевой воды. В результате получается пятиступенчатый фильтр (схема установки показана на предыдущей стр.).

Кстати, на сайте компании можно найти калькулятор, который позволяет приблизительно подсчитать расход воды на разные нужды в течение года.

Другие компании

Австралийская фирма AirtoH2O тоже делает воду из воздуха и гордится тем, что насобирала более 360 тысяч литров живительной влаги (о чём открыто сообщает на своём сайте). Её продукция почти ничем не отличается от других таких же мелких производителей: китайского Water Master и расположившегося в Техасе Aqua Maker.
Добавим, что о цене литра воды, полученной любой из установок, говорить сложно. Однако все производители заявляют о том, что у них низкие затраты энергии, а стоимость литра оценивается от 1 до 15 амер. центов.

Вообще, подсчёт таких значений – сложное дело, ведь стоимость литра драгоценной жидкости зависит от вместимости генератора (ежегодного выхода воды), а также от влажности и температуры воздуха за его бортом.
Отметим также, что существуют альтернативные методы получения воды из воздуха. Так, один из методов основан на интенсивном впитывании атмосферной влаги жидким хлоридом лития. Полученная смесь затем проходит несколько полупронецаемых мембран благодаря эффекту обратного осмоса, в результате чего вода отделяется от литиевой соли.

Основные же выводы таковы: направление это определённо перспективное и почти безвредное для окружающей среды. Однако вряд ли любая из существующих компаний сможет решить мировую проблему нехватки чистой питьевой воды. Отчасти из-за того, что недостаточно крупны пока что производители воды из воздуха. Кроме того, граждан развитых стран не так-то просто научить ценить природные ресурсы, а бедным странам вряд ли по карману обеспечить всех своих жителей удобным и достаточно простым источником воды в виде описанных генераторов. опубликовано

Присоединяйтесь к нам в

Описание конструкции способной осаждать из воздуха 150 — 300 литров воды в день.

Проблема воды на приусадебном участке, на даче, в кооперативе не является редкостью. Прокладка водопровода или бурение скважины не всегда может себе позволить даже кооператив. Копание колодца вряд ли дешевле и целесообразней.

Насыпается пирамида из щебня на бетонном основании. Днём в тёплое время года щебёнка прогревается прямыми солнечными лучами и потоками тёплого воздуха. Ночью водяные пары, содержащиеся в атмосфере, конденсируются на остывшей щебёнке и вода стекает в углубление фундамента и далее по отводной трубе — в место сбора.

Египет на дачном участке Есть ли выход из этого положения? Есть и довольно простой и надёжный.

Ориентировочно, при высоте 2,5 м. за сутки такая конструкция может дать, в зависимости от влажности воздуха и суточных перепадов температуры, от 150 до 350 литров воды, что практически обеспечит любой приусадебный или дачный участок.

Для насыпки пирамиды лучше брать крупную щебёнку (гравий) размером 5-7 см. т.к. тогда вся конструкция свободно будет продуваться тёплым воздухом.

Для насыпки щебня на основание в форме пирамиды используется металлический каркас, который устанавливается на фундамент и по нему выравниваются грани.

После окончания формовки сверху можно натянуть металлическую оцинкованную сетку для предотвращения сползания щебня.

Высота фундамента выбирается по желанию и материальным возможностям владельца. Однако, он должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать вес щебня.

На Рис. 1 показан разрез фундамента. Высота пирамиды выбирается от потребности воды. Щебень из гранита можно считать пределом мечтаний. Чтобы фундамент не делать высоким для стока воды, лучше всего пирамиду строить на пригорке, если на участке или рядом такой имеется.

Если вода из этого конденсатора будет использоваться для питья и приготовления пищи, то перед насыпкой пирамиды, основание фундамента и весь щебень следует хорошо промыть водой, а полученную воду пропускать через механический фильтр.

Чтобы эта конструкция приносила максимальную пользу, строить её следует с соблюдением всех пропорций, которые даны в таблице 1 для наиболее вероятных размеров пирамиды.

Таблица 1

Пирамиду весьма желательно строить с южной стороны по отношению к дому или дачной постройки.

В целях экономии средств, материалов, времени постройки и площади, пирамиду можно построить одну на несколько участков.

Чтобы пыль и дождевая вода не попадали на конструкцию, над ней можно сделать навес из прозрачного материала (стеклопластик, плёнка, стекло).

Генератор воды из воздуха N2

ГВ представляет собой пирамидальный каркас с влагопоглощающим наполнителем. Пирамидальный каркас образован четырьмя стойками поз. 3, приваренными к основанию поз. 4, выполненного из металлического уголка. В пространство между уголками основания вварена металлическая сетка поз. 15: снизу к основанию при помощи накладок поз. 6 крепится полиэтиленовый поддон поз. 5 с отверстием посередине. Внутреннее пространство сетчатого каркаса плотно (но без деформации стенок) заполняется влагопоглощаюшим материалом. Снаружи на пирамидальный каркас надевается прозрачный купол поз. 1, который фиксируется при помощи четырех растяжек поз. 8 и амортизатора поз. 14.

ГВ имеет два рабочих цикла: поглощение влаги из воздуха наполнителем; выпаривание влаги из наполнителя с последующей ее конденсацией на стенках купола. С заходом солнца прозрачный купол поднимают, чтобы обеспечить доступ воздуха к наполнителю; наполнитель поглощает влагу всю ночь. Утром купол опускается и герметизируется амортизатором; солнце выпаривает влагу из наполнителя, пар собирается в верхней части пирамиды, конденсат стекает по стенкам купола на поддон и через отверстие в нем наполняет водой подставленную емкость.

Подготовку к изготовлению ГВ начинают со сбора наполнителя. В качестве наполнителя используются обрезки газетной бумаги; бумагу от газет нужно брать свободную от типографского шрифта во избежание засорения получаемой воды соединениями свинца. Работа по сбору бумаги займет немало времени, вот за это время изготавливаются остальные элементы ГВ. Основание сваривается из металлических уголков с размерами полок 35х35 мм, снизу к нему привариваются четыре опоры поз. 10 из таких же уголков и восемь кронштейнов поз. 13. Кронштейны соединяются между собой стальными прутками поз. 17 длиной 930 мм; диаметр 10 мм. Сверху на полки уголков приваривается металлическая сетка с размером ячеек 15х15 мм. диаметр проволоки сетки 1,5-2 мм. Из стальной ленты вырезаются четыре накладки поз. 6. По отверстиям в накладках сверлятся отверстия диаметром 4,5 мм в уголках основания и нарезается резьба под винты ВМ 5. Затем основание устанавливают на место определенное для ГВ на садовом участке, огороде и т.д. Место нужно выбирать так, чтобы ГВ не затенялся деревьями и постройками. После выбора места опоры основания фиксируется в земле цементным раствором. Допускается к опорам приварить опорные пятаки диаметром 100 мм из стального листа толщиной 2 мм. После этого в углы квадрата основания привариваются поочередно четыре стойки таким образом, чтобы участки стоек длиной 30 мм оказались в центре основания на высоте примерно 1,5 м. Стойки усиливаются поперечинами, которые привариваются к стойкам изнутри.

Материал поперечин такой же как у стоек. Затем из полиэтиленовой пленки толщиной 1 мм вырезается поддон поз. 5; края поддона, которые окажутся под накладками, подворачивают для усиления места крепления. В центре поддона вырезают круглое отверстие диаметром 70 мм - для стока воды. Края отверстий также можно усилить путем приваривания дополнительной накладки из полиэтилена. Далее производят фиксацию на стойках сетчатого каркаса, представляющего собой мелкоячеистую рыболовную сеть с размером ячеек 15х15 мм. Сеть подвязывается к стойкам и краям поддона из металлической сетки при помощи х/б тесьмы так, чтобы сеть была туго натянута между стоек. Желательно также подвязать сеть и к поперечинам, поделив внутренний объем пирамиды на два отсека. Перед подвязкой сети к передней стойке, отсеки (начиная с верхнего) получившегося сетчатого каркаса плотно заполняется скомканными обрезками газетной бумаги. Заполнение производить так, чтобы не оставалось свободного места внутри пирамиды и выступание сетчатых стенок было минимальным. Затем приступают к изготовлению прозрачного купола. Он выполнен из полиэтиленовой пленки, раскрой которой производится согласно чертежа поз. 1 и сваривается паяльником по плоскостям А, А1 . Шов выполнять без перегрева, чтобы полиэтилен не становился ломким в месте сварки. Для предотвращения нарушения целостности купола в вершине пирамиды ее накрывают своеобразной полиэтиленовой «шапочкой» - фрагмент В по чертежу поз. 1. Затем, предварительно надев фрагмент В на пирамиду, аккуратно надевают на каркас купол. Расправив купол, сваривают между собой края плоскостей С : получается своеобразная «юбочка». Из резиновой трубки изготавливается кольцо поз. 9, которое надевается на пирамиду. К кольцу привязывают четыре растяжки с крюками поз. 11. Низ прозрачного купола («юбочка») плотно прижимается к уголкам основания амортизатором. Амортизатор - кольцо из резиновой ленты длиной 5000 мм, шириной 50 мм изготовлен из резинового бинта. При отсутствии полиэтилена нужной площади для купола, его сваривают из нескольких фрагментов полиэтилена. Для сварки полиэтилена рекомендуется воспользоваться паяльником мощностью 40-65 Вт, в жале которого сделана проточка, в проточке на оси зафиксирован металлический диск толщиной 3-5 мм.

С заходом солнца прозрачный купол подворачивают до уровня поперечин и фиксируют в таком положении растяжками, надев крюки на прутки поз. 17. За ночь бумага вберет в себя влагу и, утром купол опускают, фиксируя его нижний край на основании амортизатором. За день солнце раскалит пирамиду, влага из бумаги испарится, пар по мере остывания конденсируется на стенках в воду, которая стекает вниз. Воду набирают, подставив какую-либо емкость под отверстие в полиэтиленовом поддоне. С заходом солнца цикл повторяют. Бумагу в ГВ рекомендуется менять каждый сезон, на зиму купол нужно хранить в помещении. Также рекомендуется менять купол после потери прозрачности его стенок. Во время эксплуатации необходимо следить за целостностью купола.

Устройство, принцип действия. Изготовление ГВ. Эксплуатация ГВ. С.И.Молотков, 2002 г. Способы получения воды в походных условиях

КОНДЕНСАЦИЯ

Деревья своими корнями могут забирать влагу из водонесущего слоя грунта, расположенного на глу-бине 15 м и более — докопаться до которого вы не смо-жете. Завяжите полиэтиленовый мешок вокруг здо-ровой ветки с множеством листьев или накройте полиэтиленовой пленкой зеленый куст и пусть расти-тельность проделает за вас всю работу по сбору воды. Испарение с поверхности листьев приведет к оседа-нию конденсата на пленке.

Проследите за тем, чтобы горловина меш-ка находилась вверху. Вода будет собираться в его расположенном внизу углу. Подвесьте полиэти-леновую пленку над ку-стом или набросьте ее на вбитую в землю пал-ку. Проследите за тем, чтобы листва не ка-салась пленки, иначе капельки воды не будут стекать в прокопанную на земле и выложенную пленкой канавку.

Конденсат производит даже срезанная и помещен-ная в большой пластиковый мешок растительность. Положите листву на камни, уложенные в мешок, чтобы под ними собиралась вода. Следите за тем, чтобы листва не ка-салась стенок мешка Натяните мешок с по-мощью камней. Подо-прите пленку палкой. Установите мешок на пологом склоне, чтобы конденсат собирался в одном месте.

Выкопайте яму диаметром приблизительно 90 см и глубиной 45 см. В центре разместите емкость для сбора воды, затем накройте яму листом полиэтиле-новой пленки и придайте ему форму конуса. Чтобы капельки воды сбегали вниз, сделайте нижнюю по-верхность пленки шероховатой с помощью камня. Солнце нагревает воздух и землю, при этом образу-ются водяные пары. Вода конденсируется на нижней поверхности пленки и стекает в подставленную ем-кость. Этот метод особенно эффективен в тех мес-тах, где днем жарко, а ночью холодно.

СОЛНЕЧНЫЙ ДИСТИЛЛЯТОР

С помощью подобного дистиллятора можно получить до 550 мл воды в сутки

С помощью камней или грузил прижмите к земле края пленки. Закрепите емкость таким образом, что-бы попавшая в ловушку живность не могла перевер-нуть ее. Если возможно, используйте сифон, чтобы понизить уровень воды в емкости и отвести воду, не нарушая при этом дистиллятора.

Кроме того, солнечный дистиллятор можно ис-пользовать для опреснения морской воды и отделения чистой воды от ядовитых или зараженных жидкостей.

Вид сверху на надувной спасательный плотик. В центре на полиэтиленовой пленке лежит камень, а из-под пленки торчит водоотводная трубка

Изобретение относится к водолазной технике и может быть использовано при создании аппаратов для автономного подводного плавания. Способ извлечения воздуха из воды путем газообмена между водой и газовой средой полой камеры, ограниченной пленкой-мембраной, отличается тем, что в качестве пленки-мембраны применяют пористый материал со сквозными порами диаметром до 100 мкм. Газообмен осуществляют при давлении воздуха в полой камере, превышающем суммарное давление атмосферы и гидростатического столба погружения камеры. Достигается увеличение скорости газообмена между воздухом камеры и водой и снижение количества используемой пленки-мембраны. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области проведения подводных работ и может быть использовано при создании аппаратов для автономного подводного плавания с практически неограниченным временем пребывания под водой, а также для жизнеобеспечения людей под водой и их деятельности. В настоящее время для этих целей используют акваланги или замкнутые, герметичные устройства типа подводных лодок. В первом случае для дыхания под водой используют баллоны со сжатым или сжиженным газом, в состав которого входит кислород, а во втором случае, как правило, используют регенерационные химические элементы для сорбции углекислого газа и восстановления кислорода (патент РФ 2138421, B 63 С, 11/00, 11/36, опубл. 1999 г.). Недостатками известных решений являются сложность и дороговизна, а время пребывания под водой ограничивается запасом газа в баллоне или объемом регенерационных элементов. Наиболее близким к предлагаемому способу по своей сущности является способ, основанный на извлечении кислорода из воды и выводе углекислого газа через полую камеру, выполненную из селективных пленочных пластмассовых мембран, который нами принят за прототип ("Наука и жизнь", 1965 г., 3, с.139; "Наука и жизнь", 1967 г., 2, с. 86). Однако существенным недостатком способа является то, что скорость газообмена между воздухом и водой, зависящая от величины скорости диффузии кислорода и углекислого газа через мембрану, при небольшой движущей силе (определяемой разницей парциальных давлений кислорода внутри камеры и снаружи над водой) является весьма низкой, вследствие чего для обеспечения человека кислородом требуется мембрана площадью 6 м 2 , что весьма дорого, требует сложной конструкции камеры и применения дефицитных пластмассовых материалов. Задачей предлагаемого изобретения является существенное увеличение скорости газообмена между воздухом камеры и водой и снижение количества используемой пленки-мембраны. Поставленная задача решается за счет того, что в способе извлечения воздуха из воды путем газообмена между водой и газовой средой полой камеры, пленкой-мембраной, при этом в качестве пленки-мембраны применяют пористый материал со сквозными порами диаметром до 100 мкм, причем газообмен осуществляется при давлении воздуха в полой камере, превышающем суммарное давление атмосферы и гидростатического столба погружения камеры. Кроме того, давление воздуха в камере ниже давления, необходимого для преодоления сил поверхностного натяжения воды на границе раздела газовой и жидкой фаз в порах пленки мембраны. Кроме того, давление воздуха в камере поддерживают путем принудительной подачи газа. В качестве газа используют воздух или кислород, или азот, или гелий, или их смеси. В качестве пленки-мембраны применяют тканые или нетканые полимерные, хлопчатобумажные, шерстяные, синтетические материалы. В настоящем изобретении используются силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз (в данном случае воздух-вода); силы поверхностного натяжение воды позволяют поддерживать избыточное давление воздуха. Граница раздела фаз при этом находится в порах используемой мембраны. Таким образом, в порах мембраны устанавливается непосредственный контакт между газовой средой и водой и газообмен осуществляется непосредственно, минуя диффузию через вещество мембраны, что значительно увеличивает его скорость, а это, в свою очередь, позволяет снизить площадь мембраны. Достаточно всего 10-50 мм водяного столба избыточного давления, чтобы исключить попадание воды внутрь камеры, хотя газообмен в целом и газообмен по отдельным газовым компонентам проходит и при значительно больших значениях избыточного давления. Интенсивность газообмена зависит от разницы парциальных давлений газовых компонентов внутри камеры и над соприкасающейся с мембраной водой. Выбор материала и размера пор мембран для создания полой камеры проводился на специальном стенде-камере. Сверху камеры устанавливался образец пористой мембраны диаметром 50 мм и укреплялся сверху нижней полой герметичной части стенда. Нижняя часть стенда снабжена манометром для замера давления воздуха. Кроме того, к нижней части стенда подведена подача воздуха. При установлении сухой пористой мембраны воздух практически беспрепятственно проходит через поры мембраны. При погружении стенда в воду ее сопротивление многократно увеличивается, так как на границе раздела фаз воздух-вода в порах мембраны силы поверхностного натяжения воды препятствует свободному прохождению воздуха. Сопротивление полой мембраны обратно пропорционально диаметру отверстий пор и изменяется от 5 мм водяного столба при диаметре пор 100 мкм до нескольких атмосфер избыточного давления при диаметре пор менее 0,01 мкм. При дальнейшем погружении стенда под воду сопротивление мембраны дополнительно возрастает на величину гидростатического давления столба воды и зависит от глубины погружения. Проверка газообмена между водой и полой камерой осуществлялась на специально созданных аппаратах. Результаты испытаний приведены в нижеследующих примерах, которые иллюстрируют, но не ограничивают возможность использования предлагаемого изобретения. Пример 1. Испытатель через загубник с патрубком, соединенным с полой камерой объемом около 100 л, образованной путем обтяжки смоченной водой хлопчатобумажной тканью двух колец диаметром по 800 мм с размером сквозных пор до 100 мкм при расстоянии между кольцами 200 мм, опускался под воду на глубину от 0,3 до 1,5 м. Давление внутри камеры было на 30-50 мм водяного столба больше суммарного давления атмосферы и гидростатического столба, которое изменялось от 1,03 до 1,15 ата. При опускании камеры в воду к ней подвешивался груз для преодоления выталкивающей силы воды. При этом дыхание осуществлялось только воздухом, находящимся внутри камеры. Выдох осуществлялся также внутрь камеры. Время, проведенное испытателем под водой, составляло 50 мин. Вдох и выдох через камеру осуществлялся без заметных усилий. В отсутствие газообмена между воздухом камеры и водой испытатель мог бы дышать данным объемом воздуха не более 10 мин, после чего из-за исчерпывания кислорода и накопления СО 2 дыхание оказалось бы невозможным. Следовательно, газообмен между воздухом камеры и водой осуществлялся нормально. Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве пористых мембран применяют "ядерные" фильтры на основе полиэтилентерефталата с диаметром пор 0,01 мкм. Испытатель провел под водой 40 мин. Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве пористых мембран применяют комбинированную ткань на основе шерстяных и синтетических волокон. Диаметр пор материала находится в пределах от 15 до 80 мкм. Испытатель провел под водой 2,0 ч, опускаясь на глубину до 2,6 м. Давление внутри камеры было на 90 мм водяного столба больше суммарного давления атмосферы и гидростатического столба, составлявшего 1,26 ата. Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но погружение проводят на глубину 7,0 м при давлении внутри камеры на 70 мм водяного столба выше значения 1,7 ата. При этом за счет гидростатического давления камера сжималась и объем ее уменьшался приблизительно до 58 л. Для восстановления объема камеры из баллона со сжатым воздухом через специальное устройство была проведена подпитка воздуха до восстановления объема камеры 100 л. Дыхание не вызывало затруднений у испытателя. Опыт продолжался 30 мин. Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 4, но подпитку для восстановления объема проводят смесью гелий - кислород с 20 об.% кислорода. В течение 45 мин испытатель дышал этой смесью без заметных затруднений при вдохе и выдохе. При этом часть подаваемого газа выходила из камеры через наиболее крупные поры мембраны. Давление внутри камеры было на 220 мм водяного столба выше значения 1,7 ата. Пример 6. Из материала на основе вискозы и стеклоткани с диаметром пор менее 70 мкм был изготовлен купол объемом 50 л. Купол помещают под воду и заполняют его объем азотом. После 5 ч нахождения купола под водой отбирают пробу газа на содержания кислорода. Анализ показал присутствие кислорода под куполом в количестве 18,7 об.%, что свидетельствует о диффузии кислорода из воды. Как видно из представленных примеров, предложенный способ позволяет работать под водой в течение длительного времени (до двух и более часов) на различных глубинах, при этом за счет извлечения воздуха (кислорода) из воды концентрация кислорода поддерживается постоянной даже при значительно меньшей (около 1,5 м 2) поверхности мембраны.

Формула изобретения

1. Способ извлечения воздуха из воды путем газообмена между водой и газовой средой полой камеры, ограниченной пленкой-мембраной, отличающийся тем, что в качестве пленки-мембраны применяют пористый материал со сквозными порами диаметром до 100 мкм, причем газообмен осуществляют при давлении воздуха в полой камере, превышающем суммарное давление атмосферы и гидростатического столба погружения камеры.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление воздуха в камере ниже давления, необходимого для преодоления сил поверхностного натяжения воды на границе раздела газовой и жидкой фаз в порах пленки-мембраны.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление воздуха в камере поддерживают путем принудительной подачи газа.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве газа используют воздух, или кислород, или азот, или гелий, или их смеси.5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве пленки-мембраны применяют тканые или нетканые полимерные, хлопчатобумажные, шерстяные, шелковые, синтетические материалы.

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Н. ХОЛИН, профессор, Г. ШЕНДРИКОВ, инженер
Рис. И. КАЛЕДИНА и Н. РУШЕВА
Техника молодёжи №7 1957 год.

Подземный дождь

Нещадно палит летнее солнце и дуют знойные ветры.

Почва настолько иссушена, что покрылась густой сетью глубоких трещин. Растения опустили листья, им явно не хватает влаги.

Там, где близко находится вода, люди поливают землю. Но попробуйте напоить ее, когда поблизости нет большого водоема.

А ведь поверхностному поливу сопутствует ряд отрицательных моментов, в результате чего нарушается жизнедеятельность растения. Сильно переувлажняется верхний слой и в то же время прекращается доступ воздуха в нижние слои почвы, снижается полезная деятельность микроорганизмов. Для развития же сорняков и вредителей такой полив создает особо благоприятные условия. На поверхности почвы откладываются вредные соли, образуется корка. А потом, когда рыхлят почву, ухудшается ее структура, повреждаются корни. Помимо всего, теряется много воды на испарение и фильтрацию.

Поэтому уже давно ведутся работы по созданию такого способа орошения, при котором влага попадала бы сразу к корням растений.

Испытывались различные системы, но все они широкого распространения не получили, так как были несовершенными. В одних случаях поливные сооружения получались сложными и очень дорогими, в других - не удовлетворяли агротехническим требованиям.

Однажды авторы этой статьи сконструировали очень простой и удобный гидробур для нагнетания в почву глинистого раствора. Этот гидробур представляет собой отрезок водопроводной трубы, на конце которой укреплена насадка с автоматически действующим затвором. К трубе присоединяется шланг, по которому от любой машины, имеющей насос и емкость (опрыскиватели, автоцистерны и т. д.), или трубопровода под напором подается вода. Принцип его работы основан не на вращении рабочего органа и не на разрушении грунта, а на его размывании. При включении гидробура вода сама открывает затвор и размывает почву. Рабочий слегка нажимает на трубу, и гидробур очень легко, за несколько секунд, углубляется в почву на 60-100 см. Размытые при этом частицы вмываются водой в поры грунта.

И вот при помощи этого несложного орудия однажды было спасено несколько миллионов кустов виноградника от гибели.

Было это так. Летом прошлого года в Крыму все задыхалось от засухи. Молодые виноградники на площади более 15 тыс. гектаров находились на грани гибели, так как влаги, доступной для растений, в почве уже не было. Листья растений начали увядать и желтеть. Для спасения их при поверхностном поливе нужно было на каждый гектар вылить минимум по 500- 800 куб. м воды. Но где ее взять в таком количестве в иссыхающей степи? Агроном Д. Коваленко, работавший заместителем начальника Крымского областного управления сельского хозяйства, предложил каждому виноградному кусту «выдать» хотя бы 3-4 л воды. Но не выливать ее на поверхность почвы, как это делается обычно, а подать воду прямо к корням. Для этой цели и был применен наш гидробур.

В автоцистернах, опрыскивателях издалека возили воду к виноградным плантациям. К ним присоединяли резиновые шланги гидробуров и подавали скромный паек воды на глубину 60 см. Через несколько дней кусты оживились, расправились листочки. Засуха была побеждена. Удалось не только спасти растения, но они даже стали бурно развиваться. На фоне поблекшей растительности это казалось чудом.

У читателей может возникнуть вопрос: «Неужели оказалось достаточным четырех литров воды, чтобы на все лето напоить большой куст винограда?» Такой же вопрос в свое время возник и у специалистов по орошению земель.

Еще в октябре 1954 года в Одесской области нами были поставлены такие опыты: гидробуром мы подавали в скважины на глубину 60 см по 5 литров воды. После этого было произведено несколько разрезов почвы по оси скважины. В одном из них, сделанном через 12 час, воды оказалось в четыре раза больше, чем было туда налито. А в разрезе, сделанном через 48 час, ее стало еще больше.

Откуда же она взялась?

Ученые давно наблюдали подобное явление в природе. Виднейший советский почвовед и мелиоратор академик А. Н. Костяков писал: «Нужно особо отметить проблему подпочвенного конденсационного орошения, в основе которого должно лежать всяческое усиление процессов конденсации в активных слоях почвы парообразной влаги, содержащейся в атмосферном и почвенном воздухе, и использование этих процессов для увлажнения почвы».

Наш опыт наглядно подтвердил высказывания ученого. Увеличение влаги в разрезанных нами скважинах произошло за счет конденсации водяных паров воздуха в увлажненном, а следовательно, и охлажденном участке почвы. По нашему мнению, такое же явление произошло и при поливе крымских виноградников в исключительно засушливый 1957 год, когда под куст выливалось в среднем не более 4 л воды.

Реки текут над землёй

Точного объяснения всех явлений, связанных с конденсацией паров воздуха в почве, пока еще не дано. К наиболее значительным работам в этой области относятся труды советского профессора В. В. Тугаринова. Ученый на протяжении всей своей жизни занимался вопросом получения воды из воздуха в тех районах, где люди, животные и растения испытывают в ней недостаток. В воздухе проносятся огромные массы влаги. Подсчитано, что в центральной полосе СССР над участком длиной в 100 км при скорости ветра в 5 м/сек за одни сутки проносится столько воды, что из нее можно было бы образовать озеро длиной 10 км, шириной 5 км и глубиной 60 м. А в более жарких. районах на таком пространстве ее будет еще больше. Но она пока остается недосягаемой ни для животных, ни для растений. Только иногда по утрам на почве ничтожное количество ее конденсируется и выпадает в виде росы, которая затем быстро испаряется.

Можно ли заставить пары воды, находящиеся в атмосфере, превращаться в воду?

Профессор Тугаринов доказал, что это вполне осуществимо. В 1936 году на территории Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева он построил интересную установку, которая представляла собой небольшой песчаный холм высотой 6 м. В этом холме была устроена вертикальная шахта, соединенная с двумя слегка наклонными трубами. После нескольких лет упорного труда ученый добился блестящего результата: из холма по трубам стала сочиться вода. Ее было тем больше, чем жарче стояла погода. В июле количество воды достигало максимума. Физически это явление, вполне объяснимо. Внутри холма температура ниже, чем у окружающего воздуха. На поверхности более холодных частиц грунта, из которого был сложен холм, происходила конденсация паров - оседала «роса». Вследствие этого давление воздуха внутри холма тоже понижалось, и туда устремлялся наружный теплый воздух. Воды накапливалось еще больше, и она начинала вытекать через трубы. Получается, что воду можно добывать из воздуха. Причем добывать в количествах, достаточных даже для орошения полей. Если бы, например, в условиях Крыма можно было создать конденсирующую поверхность площадью в один квадратный километр, то летом при высокой температуре за 10 час. можно было бы получить около 4 500 куб. м воды. К сожалению, в то время идею ученого не поддержали.

Сейчас описанный выше способ применения средств гидромеханизации позволяет более простым и легким путем претворить в жизнь замыслы профессора Тугаринова. Конденсатором влаги здесь становится сама почва. Гидробур же создает каналы в почве, по которым водяные пары воздуха устремляются в этот естественный кон денсатор. По сути дела, введение воды через гидробур нужно лишь для того, чтобы создать в почве каналы, по которым устремляется горячий воздух, а это вызывает появление своеобразного подпочвенного дождя. Так может решиться проблема, которую в течение длительного времени пытались осуществить многие ученые.

Однако применение гидробура не ограничивается только поливом почвы.

Известно, что знаменитый селекционер Иван Владимирович Мичурин большое внимание уделял глубинной подкормке растений. И это было не случайно. При таком способе подкормки подача питательных веществ происходит непосредственно в зону активной деятельности корневой системы, благодаря чему урожайность увеличивается в 1,5-2 раза. Но, несмотря на исключительную перспективность глубинной подкормки, осуществить ее из-за высокой стоимости работ и низкой производительности труда в широких масштабах не удалось.

С изобретением гидробура эта задача стала разрешимой. Большой опыт применения гидробуров для глубинной подкормки показал, что это очень экономичный способ. Один человек за день может пробурить несколько тысяч скважин с одновременным введением в них необходимого количества подкормочной жидкости. К тому же применение гидробуров позволяет совместить подкормку с глубинным орошением.

У виноградника есть злейший враг- филлоксера. Это очень маленькое насекомое, поражающее корневую систему кустов. Растение заболевает, начинает чахнуть и в конце концов погибает.

Раньше, чтобы избавиться от этой болезни, приходилось зараженные филлоксерой виноградники вырубать и забрасывать их на несколько лет. Гидробур дал возможность проводить борьбу с этим страшным врагом. Ядохимикаты вносятся в почву поярусно на разную глубину. Филлоксера от них погибает, а обреченные на гибель растения полностью выздоравливают и начинают снова обильно плодоносить.

Но и это еще не все. В 1957 году с помощью гидробуров в колхозах и совхозах Одесской области было засажено более 25 тыс. гектаров виноградников. В течение нескольких секунд гидробуром пробуривается скважина определенной глубины. В ней образуется земляная жижа, в которую погружается саженец или черенок. Просто, надежно и высокопроизводительно!

Стоимость посадки виноградников с помощью гидробура обходится в четыре раза дешевле, а посаженные таким образом растения приживаются лучше. Затем они бурно развиваются и раньше начинают давать плоды.

В заключение мы хотим отметить, что гидробур уже сейчас начинает при меняться и на других работах: при осушении болот, при установке опор для виноградников, при борьбе с фильтрацией и засолением почвы. С помощью этого несложного приспособления стало возможным осуществить мечту о превращении пустынных земель Кара-Кумов в цветущие сады. Ведь на орошение возделываемых там хлопчатника, виноградников, субтропических, эфиромасличных и других растений понадобится очень малое количество воды, которую можно относительно легко получить даже в пустыне. Нам кажется, что применение малой гидромеханизации в сельском хозяйстве поможет успешно решить проблему значительного повышения урожайности плодовых садов, хлопчатника, технических культур, да и многих других сельскохозяйственных растений.

Гидробуром пробурили несколько скважин глубиной 0,5 - 0,6 м. В каждую из них подали по 5 л воды под давлением в 2 атмосферы. Через 12 час, сделали раскопки части скважин в виде траншеи глубиной около метра. На фотографии справа показаны разрезы скважин. Количество влаги в зоне увлажнения через 12 час. возросло в четыре раза. Слева дана схема распределения воды в почве. При подаче гидробуром жидкости в почву под большим давлением она устремляется в поры почвы наибольшего диаметра, одновременно расширяя их. В почве создаются многочисленные каналы различных сечений и улучшается ее структурность. Эти каналы создают хорошие условия для движения в почве потоков воздуха и особенно паров воды. Величина конденсации по формуле, выведенной профессором В. В. Тугариновым, зависит от разности упругости паров наружного воздуха и паров у конденсирующей поверхности. Если разность упругости паров воздуха и паров почвы составляет один миллиметр ртутного столба при условии идеального прохождения паров в почве, то за счет конденсации за один час в одном кубическом метре почвы выделится 60 л воды.

В ОБЩУЮ КОПИЛКУ

(журнал "Приусадебное хозяйство")

Много лет я пользуюсь на своем участке простым и удобным гидробуром, о котором я прочел в журнале «Техника молодежи» (№ 7, 1958). Профессор Н. Хомин и инженер Г. Шендриков в статье «Воду можно добывать из воздуха» рассказывали, как при помощи сконструированного ими гидробура за год до публикации статьи в Крыму удалось спасти несколько миллионов виноградных кустов. Молодой виноградник на площади 15 000 гектаров погибал от засухи. Требовалось минимум 500, а то и 800 м3 воды(на 1 га), а ее-то и не было. Но стоило с помощью гидробура подать прямо к корням растений всего по 3-4 л воды, как уже через несколько дней они не только «ожили», но и стали бурно развиваться.

Опыты, проведенные авторами, показали, что если на глубину 60 см подать 5 л воды, то через 12 часов там окажется ее в несколько раз больше, потому что, вводя воду, мы создаем под землей многочисленные каналы, где будет конденсироваться влага.

Под действием воды, подаваемой в гидробур под давлением 1,5-2 атмосферы, он заглубляется на нужную глубину.

При работе с этим приспособлением можно не ограничиваться поливом, а проводить глубинную подкормку растений, вводить для защиты от филлоксеры химикаты, за несколько секунд пробурить скважину, заполняющуюся тут же влагой, для посадки черенка винограда.

Несколько слов о конструкции гидробура (см. рис.).

Он состоит из дюймовой трубы длинной 1м. На конце ввернут наконечник. Поперек другого конца трубы приварена тоже дюймовая трубка длиной 40 см. Один конец ее заварен. Через кран по поперечной трубке подается вода, поступающая в наконечник. Эта трубка служит одновременно и рукояткой.

Наконечник состоит из корпуса и конуса, закрепленного в корпусе фигурной шайбой. Конус, прижатый к корпусу гайкой, перекрывает подач; воды из канала. Она может поступать наружу только по шести канавкам, выфрезерованным в нижней части корпуса, к которому прижимается верхняя часть конуса.

Выходя из наконечника гидробура, вода размывает почву, и он погружается в почву. После перекрытия крана необходимо дать возможность остаткам воды выйти наружу, с тем чтобы при подъеме оставшаяся в гидробуре вода не смыла бы грунт со стенок скважины. Почва и дождевая вода не попадают в скважину, потому что я закрываю ее консервной банкой, предварительно проделав на ее боковой стенке отверстия. Чтобы снабдить, например, двадцатилетнее плодовое дерево влагой, мне достаточно сделать 6-8 «уколов». Нужное давление в гидробуре создано с помощью опрыскивателя харьковского производства с баком емкостью 50 л. После...(к великому сожалению окончания у меня нет) .
[email protected]