способ получения пресной воды
Классы МПК: | E03B3/30 из снега или льда |
Автор(ы): | Мельников В.П., Горелик Я.Б., Колунин В.С. |
Патентообладатель(и): | Институт криосферы Земли СО РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-08-03 публикация патента:
27.07.1999 |
Изобретение относится к способам получения пресной воды из льда. Предложено для получения воды из массивов льда, погруженных в воду, например айсбергов, бурить в них скважины и устанавливать в сважинах насос и нагреватель. Для обеспечения оптимального получения воды предлагается в образующейся в зоне работы нагревателя полости при отборе воды поддерживать давление, обеспечивающее текучесть льда под действием перепада давлений в полости и окружающей водной среде, а количество тепла, отдаваемого нагревателем, должно обеспечивать темп таяния льда, при котором плавится весь лед, подтекающий к полости под действием этого перепада давлений. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ получения пресной воды из массива льда, погруженного в воду, предусматривающий нагрев льда до превращения его в воду, отличающийся тем, что в массиве льда ниже уровня моря путем бурения хотя бы одной скважины и установки в ней насоса и нагревателя образуют полость, а талую воду из этой полости подают на поверхность, при этом давление в полости поддерживают на уровне, обеспечивающем текучесть льда под действием перепада гидростатического давления в окружающей массив льда воде на уровне образованной полости и давления в самой полости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для поддержания оптимального режима плавления льда нагреватель включают на мощность, при которой количество тепла, отдаваемого нагревателем талой воде, обеспечивает темп таяния льда, при котором плавится весь подтекающий к полости лед, при этом мощность нагревателя может быть установлена из соотношения Q =![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133007/183.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам получения пресной воды из снега или льда. Известен способ получения пресной воды из льда, предусматривающий отделение льда от общего массива и нагрев его до перехода в жидкую фазу [1]. Недостатком способа являются его низкая производительность и большие расходы трудовых и энергетических затрат. Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание способа получения пресной воды из больших массивов льда, например айсбергов, с минимальными трудовыми и энергетическими затратами. Поставленная задача решается тем, что при получении пресной воды из массива льда, предусматривающем нагрев и плавление льда до превращения его в воду, в массиве льда ниже уровня моря путем бурения хотя бы одной скважины и установки в ней насоса и нагреватели образуют полость, а талую воду из этой полости подают на поверхность, при этом давление в полости поддерживают на уровне, обеспечивающем текучесть льда под действием перепада гидростатического давления в окружающей массив льда воде на уровне образованной полости и давления в самой полости. Для поддержания оптимального режима плавления льда нагреватель включают на мощность, при которой количество тепла, отдаваемого нагревателем талой воде, обеспечивает темп таяния льда, при котором плавится весь подтекающей к полости лед, при этом мощность нагревателя может быть установлена из соотношения Q =![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
Vi = (Pg-Pw)R/4
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133354/951.gif)
где Pg=
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
H - положение забоя относительно уровня воды;
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
g - ускорение свободного падения;
Pw -давление жидкости в полости (
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133011/8776.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133354/951.gif)
M = 4
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133077/960.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
или с учетом (1)
M =
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133077/960.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133354/951.gif)
Откуда получаем
R = [M
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133354/951.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133077/960.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
где
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
Q =
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
где
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133028/964.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133028/964.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133077/960.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
Рассмотрим конкретный пример вычисления, относящийся к одной скважине. Обобщение на случай произвольного их числа не составляет труда. Пусть требуемый дебит скважины М = 25 т/сут = 0,29 кг/с. Забой скважины расположен на глубине H = 300 м. Значение констант принимаем следующими [3]:
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133023/961.gif)
g = 9,8 м/с2;
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133354/951.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133048/967.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133007/183.gif)
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133007/183.gif)
Требуемый радиус полости определяем по формуле (4).
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133798/2133798-2t.gif)
Время выхода на проектный режим определяется по формуле (6).
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133798/2133798-3t.gif)
Отметим также, что скорость течения льда Vi по достижении заданного радиуса определяется из соотношения (1) и равна
![способ получения пресной воды, патент № 2133798](/images/patents/338/2133798/2133798-4t.gif)
Источники информации:
1. Заявка Франции N 2384071, МКИ 6 E 03 B 3/00. 2. И. Ф. Войтковский. Механические свойства льда. М., АН СССР, 1960, с. 13. 3. Я. Б. Горелик, В.С.Колунин. Об условиях существования жидкой фазы во льду. Депонировано в ВИНИТИ за N 1828-В98 в 1998 г., Институт криосферы Земли СО РАН.
Класс E03B3/30 из снега или льда