Техническое решение относится к системам очистки воды методом перекристаллизации и используемым в них теплообменным устройствам для периодического замораживания и оттаивания льда, в частности, к системам с двух- и многоступенчатыми схемами перекристаллизации, и может использоваться в быту, пищевой промышленности, на предприятиях общественного питания и в медицине для очистки технической, загрязненной, засоленной и морской воды, которые используют для получения талой питьевой воды.

Известна система очистки воды методом перекристаллизации (патент Ко ЕА024321, МПК-2006.01 C02F1/22, дата публикации 30.09.2016), состоящая из двух теплообменных устройств, содержащих по одной камере для замораживания воды и оттаивания льда, контура циркуляции воды, соединенного с камерами теплообменных устройств, средство для замораживания воды и оттаивания льда и средство управления и контроля.

Контур циркуляции воды содержит средство для подачи исходной воды с гидравлическим насосом, средство для слива концентрата загрязненной воды, средство для слива чистой воды, емкости для концентрата загрязненной воды, емкости для чистой воды, средство для подачи чистой воды потребителю и средство для слива неиспользованной чистой воды.

Контур циркуляции воды соединен с камерами теплообменных устройств с возможностью очистки воды за один цикл перекристаллизации в каждой камере. Теплообменные устройства выполнены в форме прямоугольного параллелепипеда с плоской щелевой камерой. Средство для замораживания воды и оттаивания льда выполнено в виде термоэлементов охлаждения и нагрева, смонтированных на наружной поверхности теплообменных устройств. Средство управления и контроля содержит пульт управления с микропроцессором и связанные с ним платы управления, регулирующие клапаны и датчики уровня воды. Средство управления и контроля выполнено с возможностью одновременного замораживания воды и оттаивания льда в камерах теплообменных устройств. Система предназначена для использования в быту, пищевой промышленности и медицине.

Достижению требуемого технического результата в указанной системе препятствует:

- сравнительно высокие затраты на очистку воды, обусловленные непроизводительными потерями тепловой энергии, выделяемой при замораживании воды и оттаивании льда в камерах теплообменных устройств;

- сравнительно большая продолжительность процесса очистки воды и, соответственно, низкая производительность, обусловленная использованием теплообменных устройств, в которых при замораживании исходной воды практически отсутствуют конвективные процессы, сокращающие продолжительность льдообразования при одновременном улучшении качества намораживаемого льда;

- сравнительно низкое качество очистки воды, обусловленное получением ее за один цикл перекристаллизации в каждой камере, при которой из очищенной воды не удаляется тяжелая вода (Д2О) и часть тонких взвесей и примесей.

Всё вышеперечисленное ограничивает функциональные возможности системы.

Известна система очистки воды методом перекристаллизации (заявка JV° WO2015111405, МПК-2006.01 C02F1/22, B01D9/04, F25B1/00, F25B40/04, дата публикации 30.07.2015), состоящая из двух теплообменных устройств, содержащих по две камеры для замораживания воды и оттаивания льда и охлаждающие и нагревательные элементы, контура циркуляции воды, соединенного с камерами теплообменных устройств с возможностью слива предварительно очищенной воды из одной камеры и подачи ее для окончательной очистки в другую камеру, контура циркуляции хладагента, соединенного с охлаждающими и нагревательными элементами с возможностью попеременного замораживания воды и оттаивания льда в камерах теплообменных устройств и передачи тепла хладагента, образующегося в камере при замораживании воды, в камеру для оттаивания льда, и средства управления и контроля, соединенного с упомянутыми контурами с возможностью изменения направления потоков воды и хладагента в попеременных режимах замораживания воды и оттаивания льда. Контур циркуляции воды содержит средство для подачи исходной воды, средство для слива концентрата загрязненной воды, средство для слива чистой воды, емкость для концентрата загрязненной воды, емкость для чистой воды и насос для подачи чистой воды в упомянутую емкость.

Контур циркуляции хладагента содержит компрессор, по меныней мере, один конденсатор с водяным охлаждением, связанный по теплообмену с емкостью для концентрата загрязненной воды после ее слива из камер теплообменных устройств, по меньшей мере, два теплообменных регенератора, фильтр хладагента и расширительный клапан, соединенный с входами и выходами охлаждающих и нагревательных элементов.

Средство управления и контроля содержит контроллер и связанные с ним регулирующие клапаны для изменения направления потоков воды и хладагента в упомянутых контурах.

Достижению требуемого технического результата в указанной системе препятствует:

- сложное конструктивное выполнение контура циркуляции воды, обусловленное использованием теплообменных устройств с двумя камерами, что вызывает необходимость в средствах для принудительной циркуляции воды, регулирования давления в контуре и параллельной подачи в камеры и слива из камер;

- сравнительно низкое качество очистки воды, обусловленное получением чистой воды без выделения из нее тяжелой воды. Всё вышеперечисленное также ограничивает функциональные возможности системы и увеличивает затраты на ее эксплуатацию при сравнительно невысоком качестве очистки воды.

Известно теплообменное устройство очистки воды для использования в системе очистки воды методом перекристаллизации (патент JV2 ЕА 017783, МГЩ2006.01) C02F 1/22, дата публикации 29.03.2013), состоящее из корпуса, охлаждающего и нагревательного элементов, теплоизолирующего кожуха, средства для слива воды и средства для перемешивания воды. Охлаждающий и нагревательный элементы закреплены на наружной поверхности корпуса, при этом охлаждающий элемент выполнен в виде испарителя, а нагревательный элемент выполнен в виде электронагревателя. Средство для слива воды выполнено в виде патрубка, расположенного на стенке в нижней части корпуса. Средство для перемешивания воды выполнено в виде водяной помпы (или лопастей механической мешалки), смонтированной в центре днища.

Теплообменное устройство работает попеременно в режиме замораживания загрязненной воды с образованием чистого пристеночного льда на внутренней поверхности корпуса и в режиме оттаивания пристеночного льда со сливом образовавшейся чистой воды в накопительную емкость. При этом в режиме замораживания загрязненная вода с высоким содержанием солей скапливается в нижней части корпуса и выводится из нее через сливной патрубок.

Средство для перемешивания воды используют в режиме замораживания после формирования тонкого слоя льда на стенках корпуса для более интенсивного охлаждения воды и ускорения процесса образования льда. Перемешивание загрязненной воды также способствует удалению с поверхности льда пузырьков воздуха и сорбированных на них частиц примесей, а также повышению интенсивности теплообмена внутри корпуса и отводу растворенных в воде примесей с границы раздела фаз. Работа режимов перекристаллизации в теплообменном устройстве осуществляется в системе очистки воды посредством автоматического блока управления под контролем соответствующих датчиков.

Теплообменное устройство интегрировано в систему очистки воды, предназначенную для использования в быту, пищевой промышленности и медицине.

Объем загрязненной воды, заливаемой в корпус теплообменного устройства, составляет 1, 5-2,0 л, а объем очищенной талой воды - 1,0- 1,3 л. Полный цикл очистки указанного объема воды составляет 4, 5-5, 5 часов, в том числе продолжительность режима замораживания воды - 2,0-2, 5 часа, а таяния льда - 2, 5-3, 0 часа.

Достижению требуемого технического результата в известном техническом решении препятствует большая длительность процесса очистки воды и, соответственно, низкая производительность теплообменного устройства, обусловленные недостаточно рациональной геометрией полости в корпусе, в которой передача энергии от ее стенок к большому объему загрязненной воды замедляется пропорционально увеличению толщины намораживаемого слоя льда.

Так же известно теплообменное устройство для использования в системе очистки воды методом перекристаллизации (патент N° ЕА025716, МПК(2006.01) C02F 1/22, C02F 9/02, C02F 103/04, дата публикации 30.01.2017), состоящее из внешнего и внутреннего корпусов, охлаждающих и нагревательных элементов и сливного патрубка.

Упомянутые корпусы выполнены в форме усеченного конуса, ориентированного углом раствора вверх, и расположены коаксиально друг относительно друга с образованием щелевой полости между их стенками. Внешний корпус выполнен с возможностью герметичного запирания крышкой. Внутренний корпус выполнен с закрытыми торцами и закреплен на крышке с образованием зазора между его нижним торцом и днищем внешнего корпуса. Последнее выполнено куполообразным с понижением от стенок к центру, где расположен сливной патрубок. Охлаждающие и нагревательные элементы закреплены на наружной поверхности внешнего корпуса и закрыты слоем термоизоляции.

Данное теплообменное устройство также работает попеременно в режиме замораживания загрязненной воды с образованием чистого пристеночного льда на внутренней поверхности внешнего корпуса и в режиме оттаивания пристеночного льда со сливом образовавшейся чистой воды через патрубок.

Особенностью очистки в данном теплообменном устройстве является формирование слоя воды в щелевой полости между стенками внешнего и внутреннего корпусов. В режиме замораживания за счет воздействия охлаждающих элементов происходит охлаждение стенки внешнего корпуса.

После понижения ее температуры до минус 3-4°С вода в щелевой полости быстро охлаждается (в течение 3-5 мин) с одновременным формированием фронта кристаллизации, направленного к стенке внутреннего корпуса.

При этом из-за существенного снижения конвективных потоков вода в щелевой полости не перемешивается в объеме.

После слива жидкого концентрата примесей через патрубок отключают охлаждающие элементы и включают нагревательные элементы, посредством которых осуществляют оттаивание кольцевого слоя льда на стенке внешнего корпуса с последующим сливом чистой талой воды через патрубок в накопительную емкость.

Выполнение внешнего корпуса в форме усеченного конуса, ориентированного углом раствора вверх, повышает эффективность процессов теплопередачи и обеспечивает плотное контактирование слоя льда со стенкой внешнего корпуса в режиме оттаивания, что улучшает производительность устройства и качество очищенной воды.

Использование щелевой полости между стенками внешнего и внутреннего корпусов для замораживания воды позволяет сузить зону формирования кольцевого фронта кристаллизации загрязненной воды и уменьшить продолжительность режима замораживания. Полный цикл очистки загрязненной воды в теплообменном устройстве составляет не более 4,0 часов, при этом объем очищенной воды составляет не менее 66-80% от объема загрязненной воды при уменьшении содержания неорганических примесей не менее чем в 2,5 раза.

Вышеуказанные конструктивные особенности теплообменного устройства позволили увеличить его производительность в среднем на 25% по сравнению с устройством по патенту N° ЕА017783 при примерно одинаковом процентном выходе очищенной талой воды.

Теплообменное устройство используют в системах очистки воды, содержащих, например, автоматический блок управления, связанный с датчиками контроля параметров режимов замораживания и оттаивания. Данные системы предназначены для использования в быту, пищевой промышленности и медицине.

Достижению требуемого технического результата в известном техническом решении, как и в техническом решении по патенту Ns EA017783, препятствует сравнительно большая длительность процесса очистки воды и, соответственно, низкая производительность, обусловленные тем, что в режиме замораживания в щелевой полости практически отсутствуют конвективные процессы в загрязненной воде.

При этом продолжительность режима оттаивания изменяется несущественно по сравнению с устройством по патенту N° EA017783. Кроме этого, отсутствие конвективных процессов в загрязненной воде существенно снижает качество льда, намораживаемого на стенку внешнего корпуса, и, соответственно, качество очищенной талой воды. Вышеуказанные недостатки известных технических решений существенно ограничивают область их использования в системах очистки воды.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение в отношении системы очистки воды методом перекристаллизации, является усовершенствование системы очистки воды методом перекристаллизации за счет иного выполнения теплообменных устройств и связанных с ними контуров циркуляции воды и хладагента и средства управления и контроля, обеспечивающих расширение функциональных возможностей и повышение производительности при сравнительно невысокой стоимости эксплуатации.

Технический результат, достигаемый от реализации поставленной задачи в отношении системы очистки воды методом перекристаллизации, заключается в уменьшении продолжительности режимов замораживания исходной воды и оттаивания льда за счет иного расположения теплообменных устройств в системе, иного выполнения в них камер для замораживания воды и оттаивания льда и иного их соединения с контурами циркуляции воды и хладагента и средствами управления и контроля.

Указанный технический результат достигается при одновременном существенном упрощении контура циркуляции воды, повышении качества очистки воды и снижении эксплуатационных затрат на очистку воды. В целом заявляемый технический результат позволяет расширить функциональные возможности системы.

Поставленная задача решается, а технический результат в достигается тем, что, в системе очистки воды методом перекристаллизации, содержащей, по крайней мере, два теплообменных устройства, имеющих камеры для замораживания воды и оттаивания льда и охлаждающие и нагревательные элементы, контур циркуляции воды, соединенный с камерами теплообменных устройств с возможностью слива предварительно очищенной воды из одной камеры и подачи ее для окончательной очистки в другую камеру, контур циркуляции хладагента, соединенный с охлаждающими и нагревательными элементами с возможностью попеременного замораживания воды и оттаивания льда в камерах теплообменных устройств и передачи тепла хладагента, образующегося в камере при замораживании воды, в камеру для оттаивания льда, и средство управления и контроля, соединенное с контуром циркуляции воды и контуром циркуляции хладагента с возможностью изменения направления потоков воды и хладагента в попеременных режимах замораживания воды и оттаивания льда, при этом контур циркуляции воды выполнен содержащим средство для подачи исходной воды, средство для слива концентрата загрязненной воды, средство для слива предварительно очищенной воды, средство для слива чистой воды, емкость для чистой воды и емкость для концентрата загрязненной воды, а контур циркуляции хладагента выполнен содержащим компрессор, конденсатор с водяным охлаждением, связанный по теплообмену с емкостью для концентрата загрязненной воды после ее слива из камер теплообменных устройств и два теплообменника, согласно техническому решению, теплообменные устройства расположены каскадом одно под другим и содержат по одной камере, выполненной с возможностью ее деления на сообщающиеся между собой охлаждающую и рециркуляционную полости и циркуляции воды между упомянутыми полостями с образованием эквипотенциальных поверхностей в охлаждающей полости при замораживании воды, контур циркуляции хладагента содержит дополнительный конденсатор с воздушным охлаждением, соединенный на входе и на выходе соответственно с выходом компрессора и со входом конденсатора с водяным охлаждением, при этом первый теплообменник на входе соединен со входами и выходами охлаждающих и нагревательных элементов, а на выходе соединен со входом второго теплообменника, выход которого связан по теплообмену с емкостью для чистой воды и соединен с входом компрессора, камера верхнего теплообменного устройства на входе соединена со средством для подачи исходной воды и на выходе соединена со средством для слива концентрата загрязненной воды и средством для слива предварительно очищенной воды, а камера нижнего теплообменного устройства на входе соединена со средством для слива предварительно очищенной воды из камеры верхнего теплообменного устройства и на выходе соединена со средством для слива концентрата загрязненной воды и средством для слива чистой воды.

В системе очистки воды методом перекристаллизаций средство управления и контроля может быть выполнено с возможностью разделения исходной воды в камере верхнего теплообменного устройства на тяжелую и легкую воду, при этом тяжелую воду удаляют посредством средства для слива концентрата загрязненной воды, а легкую воду подают в камеру нижнего Теплообменного устройства посредством средства для слива предварительно очищенной воды.

В системе очистки воды методом перекристаллизации средство управления и контроля может быть выполнено содержащим контроллер и связанные с ним регулирующие клапаны, установленные в контурах циркуляции воды и хладагента, датчики температуры, установленные на входах и выходах охлаждающих и нагревательных элементов и внутри емкости для чистой воды, и датчик уровня воды, установленный внутри емкости для чистой воды, при этом регулирующие клапаны могут быть выполнены в виде электромагнитных клапанов для воды и хладагента.

Системе очистки воды методом перекристаллизации может быть выполнена содержащей теплообменный аккумулятор, связанный по теплообмену с исходной водой по ходу в камеру верхнего теплообменного устройства и с концентратом загрязненной воды и чистой водой по их ходу из камеры нижнего теплообменного устройства, а конденсатор с водяным охлаждением может быть дополнительно связан по теплообмену с чистой водой по ходу из теплообменного аккумулятора.

В системе очистки воды методом перекристаллизации средство для подачи исходной воды может быть выполнено содержащим по ходу в камеру верхнего теплообменного устройства теплообменный элемент, расположенный в тепловом аккумуляторе, и фильтр грубой очистки, средство для слива концентрата загрязненной воды может быть выполнено содержащим по ходу из камеры верхнего теплообменного устройства емкость для концентрата загрязненной воды, связанную по теплообмену с конденсатором с водяным охлаждением, и патрубок для слива, средство для слива концентрата загрязненной воды и средство для слива чистой воды могут быть выполнены с общим выходом из камеры нижнего теплообменного устройства и содержащими по ходу из упомянутой камеры общий теплообменный элемент в теплообменном аккумуляторе, и далее по ходу концентрата загрязненной воды содержат упомянутую емкость для концентрата загрязненной воды и патрубок для слива, а по ходу чистой воды содержат второй теплообменный элемент, расположенный в конденсаторе с водяным охлаждением, фильтр тонкой очистки и бактерицидную лампу, а емкость для чистой воды содержит запорный вентиль для регулирования подачи воды потребителю.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение в отношении первого и второго вариантов выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации, является усовершенствование конструкции теплообменного устройства за счет разделения кольцевой полости между внешним и внутренним корпусами на охлаждающую и рециркуляционную зоны, введения средств для интенсификации конвективных процессов в кольцевой полости в режиме замораживания воды и иного расположения охлаждающих и нагревательных элементов, что позволяет повысить производительность теплообменного устройства.

Технический результат, достигаемый от реализации поставленной задачи в отношении первого и второго вариантов выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации, заключается в уменьшении продолжительности режимов замораживания загрязненной воды и оттаивания льда При одновременном повышении качества очистки воды.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что, в первом варианте выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизаций, содержащем внешний и внутренний корпусы цилиндрической формы и охлаждающие и нагревательные элементы, при этом упомянутые корпусы установлены коаксиально друг относительно друга с образованием кольцевой полости между их стенками, причем внутренний корпус выполнен с закрытыми торцами, а внешний корпус выполнен с возможностью герметичного запирания крышкой и снабжён сливным патрубком, согласно заявленному техническому решению, теплообменное устройство снабжено перегородкой цилиндрической формы, размещённой между внешним и внутренним корпусами с образованием охлаждающей и рециркуляционной полостей, сообщающихся между собой под перегородкой и над ней, коллектором для подачи воздуха, установленным на днище внешнего корпуса в охлаждающей полости, и нагревательным элементом, размещённым в верхней части внутреннего корпуса, при этом высота внутреннего корпуса соответствует высоте внешнего корпуса, внешний корпус выполнен с дополнительной внутренней стенкой цилиндрической формы, а охлаждающие и нагревательные элементы расположены между упомянутой стенкой и стенкой внешнего корпуса.

В первом варианте выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации соотношение высоты внешнего корпуса к его диаметру составляет 1,5- 1,7.

В первом варианте выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации высота дополнительной внутренней стенки корпуса цилиндрической формы выполнена соответствующей высоте внешнего корпуса.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что, во втором варианте выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации, содержащем внешний корпус в форме усеченного конуса, ориентированный углом раствора вверх, внутренний корпус, расположенный во внешнем корпусе вдоль его продольной оси с образованием полости между их стенками, и выполненный с закрытыми торцами, охлаждающие и нагревательные элементы, размещённые на внешнем корпусе, сливной патрубок и крышку для запирания внешнего корпуса, согласно заявленному техническому решению, теплообменное устройство снабжено перегородкой цилиндрической формы, установленной в полости между стенками внешнего и внутреннего корпусов с образованием охлаждающей и рециркуляционной полостей, сообщающихся между собой под перегородкой и над ней, коллектором для подачи воздуха и нагревательным элементом, при этом внутренний корпус выполнен цилиндрической формы, перегородка расположена соосно с внешним и внутренним корпусами, коллектор для подачи воздуха установлен на днище внешнего корпуса в охлаждающей полости, а нагревательный элемент размещён в верхней части внутреннего корпуса, при этом высота внутреннего корпуса соответствует высоте внешнего корпуса.

Во втором варианте выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации внешний корпус выполнен с дополнительной внутренней стенкой, форма и высота которой соответствуют внешнему корпусу, а охлаждающие и нагревательные элементы расположены между упомянутыми стенками.

В обоих, первом и втором, вариантах выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации высота перегородки выполнена составляющей 0, 8-0,9 от высоты внешнего корпуса.

В обоих, первом и втором, вариантах выполнения теплообменного устройства для системы очистки воды методом перекристаллизации перегородка и внутренняя стенка корпуса выполнены с возможностью подключения к источнику электрического тока.

Техническое решение поясняется чертежами, где:

На Fig.l изображена принципиальная схема системы очистки воды методом перекристаллизации;

На Fig. 2 - схематическое изображение теплообменного устройства по первому варианту его выполнения с внешним корпусом цилиндрической формы;

На Fig. 3 - схематическое изображение теплообменного устройства по второму варианту его выполнения с внешним корпусом в форме усеченного конуса, ориентированного углом раствора вверх.

Система очистки воды методом перекристаллизации состоит (Fig. 1) из верхнего 1 и нижнего 2 теплообменных устройств, расположенных каскадом друг относительно друга, контура циркуляции воды 3 (изображен сплошными толстыми линиями), контура циркуляции хладагента 4 (изображен сплошными тонкими линиями) и средств управления и контроля 5 (изображены пунктирными линиями).

Теплообменные устройства 1 и 2 (изображены схематично) содержат, соответственно, камеры 6 и 7 для попеременного замораживания воды и оттаивания льда, и охлаждающие и нагревательные элементы 8 и 9.

Контур циркуляции воды 3 содержит средство для подачи исходной воды в камеру 6, средство для слива концентрата загрязненной воды из камер 6 и 7, средство для слива предварительно очищенной воды из камеры 6 в камеру 7, средства для слива концентрата загрязненной воды из камер 6 и 7, средство для слива чистой воды из камеры 7 и емкость 10 для чистой воды. Упомянутые средства выполнены в виде участков труб (не обозначены) со смонтированными на них приборами.

Средство для подачи исходной воды в камеру 6 содержит бактерицидную лампу 11 и фильтр грубой очистки 12. Средство для слива концентрата загрязненной воды из камер 6 и 7 содержит емкость 13 для концентрата загрязненной воды, связанную по теплообмену с контуром циркуляции хладагента 4, и патрубок 14 для слива.

Средство для слива предварительно очищенной воды из камеры 6 в камеру 7 выполнено в виде ответвления от средства для слива концентрата загрязненной воды из камеры 6.

Средство для слива чистой воды из камеры 7 содержит теплообменный элемент 15, выполненный в виде змеевика или оребрённой трубки, расположенной в емкости 13 для концентрата загрязненной воды, и фильтр тонкой очистки 16. Емкость 10 имеет запорный вентиль 17 для регулирования подачи чистой воды потребителю.

Контур циркуляции хладагента 4 содержит охлаждающие и нагревательные элементы 8 и 9, связанные по теплообмену с камерами, соответственно, 6 и 7, компрессор 18, выход которого соединен последовательно с конденсатором с воздушным охлаждением 19 и конденсатором с водяным охлаждением 20, и теплообменники 21 и 22. Теплообменник 21 на входе соединен со входами и выходами (не обозначены) охлаждающих и нагревательных элементов 8 и 9, а на выходе соединен со входом теплообменника 22, связанного по теплообмену с емкостью 10 для чистой воды, выход которого, в свою очередь, соединен с компрессором 18. Кроме этого, на входе в охлаждающие и нагревательные элементы 9 расположена дросселирующая капиллярная трубка 23.

Конденсатор с водяным охлаждением 20 связан по теплообмену с емкостью 13 для концентрата загрязненной воды и теплообменным элементом 15. Контур циркуляции хладагента 4 соединен с охлаждающими и нагревательными элементами 8 и 9 с возможностью попеременного замораживания воды и оттаивания льда в камерах 6 и 7 и передачи тепла хладагента, образующегося в камере при замораживании воды, в камеру для оттаивания льда.

Средство управления и контроля 5 имеет контроллер 24 с пультом управления (не показан) и связанные с ним датчики температуры 25 и 26, установленные, соответственно, на входах и выходах охлаждающих и нагревательных элементов 8 и 9 и внутри емкости 10, датчик уровня воды 27, установленный внутри упомянутой емкости 10, и электромагнитные клапаны, смонтированные в контурах циркуляции воды 3 и хладагента 4.

В контуре циркуляции воды 3 установлены: клапан 28 - для регулирования подачи исходной воды в теплообменную камеру 6, клапаны 29 и 30 - для разделения слива концентрата загрязненной воды и предварительно очищенной воды из камеры 6, клапаны 31 и 32 - для разделения слива концентрата загрязненной воды и чистой воды из камеры 7.

В контуре циркуляции хладагента 4 установлены: клапаны 33-37 для изменения направления потоков хладагента в охлаждающих и нагревательных элементах 8 и 9 в попеременных режимах замораживания воды и оттаивания льда, терморегулирующий клапан 38 для регулирования температуры хладагента (повышения или понижения) в соответствии с алгоритмом работы системы и клапаны 39 и 40 для контроля давления хладагента на входе и выходе компрессора 18. В контуре циркуляции воды 3 система также имеет теплообменный аккумулятор холода 41, установленный под нижним теплообменным устройством 2 и связанный по теплообмену с исходной водой по ее ходу после фильтра грубой очистки 12 в камеру 6 верхнего теплообменного устройства 1 и с холодными концентратом загрязненной воды и чистой водой по их ходу из камеры 7 нижнего теплообменного устройства 2.

Теплообменный аккумулятор холода 41 выполнен в виде закрытой теплоизолированной емкости, заполненной незамерзающим теплопроводящим веществом, внутри которого расположены теплообменные элементы 42, например, в форме змеевика, для подачи исходной воды в камеру 6 и для попеременного слива концентрата загрязненной воды и чистой воды из камеры 7.

При этом, конденсатор с водяным охлаждением 20 по теплообмену связан с чистой водой после ее выхода из теплообменного аккумулятора холода 41.

Использование теплообменного аккумулятора холода 41 для предварительного охлаждения исходной воды позволяет снизить энергопотребление системы до 5%.

Управление системой осуществляется в автоматическом режиме через пульт управления посредством контроллера 24. В соответствии с заданным алгоритмом контроллер 24 обеспечивает следующие функции системы:

- изменение направления потоков воды и хладагента в попеременных режимах замораживания воды и оттаивания льда;

- разделение потоков концентрата загрязненной воды и потоков предварительно очищенной и чистой воды на выходе из камер верхнего и Нижнего теплообменных устройств;

- передачу тепла хладагента, образующегося в камере при замораживании воды, в камеру для оттаивания льда;

- очистку воды с отделением тяжелой воды в камере верхнего теплообменного устройства, утилизацию тяжелой воды и очистку легкой воды от примесей и растворенных солей в камере нижнего теплообменного устройства;

- охлаждение чистой воды в емкости при ее хранении и использовании;

- производство пищевого прозрачного льда из очищенной воды;

- повышение концентрации жидких пищевых продуктов, вина и соков.

Технические параметры заявляемой системы очистки воды методом перекристаллизации, в т.ч. производительность, энергопотребление, габаритные размеры и функциональные возможности, в значительной степени зависят от конструкции теплообменных устройств 1 и 2, в которых осуществляются процессы перекристаллизации воды при ее очистке.

Наиболее эффективное использование системы очистки воды методом перекристаллизации обеспечивают теплообменные устройства по первому варианту выполнения теплообменного устройства с внешним корпусом цилиндрической формы (Fig. 2) и с внешним корпусом в форме усеченного полого конуса, ориентированного углом раствора вверх по второму варианту выполнения теплообменного устройства (Fig. 3).

Теплообменное устройство по первому варианту его выполнения с внешним корпусом цилиндрической формы (Fig. 2, поперечное сечение устройства).

Теплообменное устройство по первому варианту его выполнения состоит из внешнего 43 и внутреннего 44 корпусов цилиндрической формы, перегородки 45 цилиндрической формы, охлаждающих и нагревательных элементов 8, нагревательного элемента 46, коллектора 47 для подачи воздуха, крышки 48 и теплоизоляционного покрытия 49, закрепленного на наружной поверхности внешнего корпуса 43.

Соотношение высоты внешнего корпуса 43 к его диаметру составляет 1,5- 1,7, что обеспечивает оптимальные функциональные параметры. Внешний корпус 43 содержит внутреннюю стенку 50 цилиндрической формы, высота которой соответствует высоте внешнего корпуса 43. Полость 51 между внешним корпусом 43 и внутренней стенкой 50 заполнена незамерзающим теплопроводящим веществом, в котором расположены охлаждающие и нагревательные элементы 8, выполненные в виде испарителя-конденсатора хладагента в форме змеевика с патрубками 52 для соединения с контуром циркуляции хладагента.

На внутренней поверхности внешнего корпуса 43 перед охлаждающими и нагревательными элементами 8 закреплено теплоотражающее покрытие (не показано).

В зависимости от режима работы теплообменного устройства в охлаждающих и нагревательных элементах 8 циркулирует либо кипящий хладагент - режим замораживания, либо конденсирующий хладагент - режим оттаивания.

Внутренний корпус 44 расположен коаксиально с внешним корпусом 43 и выполнен с закрытыми торцами. Размещение внутреннего корпуса 44 внутри внешнего корпуса 43 позволяет образовать между их близлежащими стенками камеру 53 кольцевой формы, что существенно уменьшает продолжительность режима замораживания. Одновременно внутренний корпус 44 является вытеснителем, уменьшающим объем исходной воды в камере 55, что также сокращает продолжительность режима замораживания. Высота внутреннего корпуса 44 соответствует высоте внешнего корпуса 43.

Перегородка 45 установлена в камере 53 между внешним 43 и внутренним 44 корпусами с образованием, соответственно, охлаждающей 54 и рециркуляционной 55 полостей, сообщающихся между собой под перегородкой 45 и над ней.

Высота перегородки 45 составляет 0, 8-0,9 от высоты внешнего корпуса 43, что обеспечивает возможность свободной циркуляции воды в режиме замораживания.

Использование перегородки 45 позволяет в режиме замораживания ограничить фронт кристаллизации воды достаточно узким пространством охлаждающей полости 54, что дополнительно уменьшает продолжительность режима.

Нагревательный элемент 46 размещён в верхней части внутреннего корпуса 44 и выполнен в виде электронагревателя или трубчатого конденсатора хладагента с капиллярной трубкой для отвода горячего пара хладагента (не показана).

Коллектор 47 для подачи воздуха смонтирован в днище внешнего корпуса 43 в охлаждающей полости 54. Крышка 48 выполнена с возможностью герметичного запирания камеры 53. Над рециркуляционной полостью 55 на крышке 48 выполнены патрубок 56 для подачи воды и воздушный клапан 57. Патрубок 58 для слива концентрата загрязненной воды и слива очищенной воды выполнен на днище внешнего корпуса 43 в упомянутой полости 55.

Внешний 43 и внутренний 44 корпусы, перегородка 45 и внутренняя стенка 50 выполнены из теплопроводящего материала. При этом перегородка 45 и внутренняя стенка 50 являются эквипотенциальными поверхностями: перегородка 45 - со знаком «плюс» или «минус», а стенка 50 -со знаком «минус» или «плюс», соответственно, в зависимости от режима перекристаллизации.

Теплообменное устройство по второму варианту его выполнения с внешним корпусом в форме усеченного конуса, ориентированного углом раствора вверх (Fig. 3, поперечное сечение устройства).

Теплообменное устройство по второму варианту его выполнения состоит из внешнего 59 и внутреннего 44 корпусов, перегородки 45, охлаждающих и нагревательных элементов 9, нагревательного элемента 46, коллектора 47 для подачи воздуха, крышки 60 и теплоизоляционного покрытия 61, размещённого на наружной поверхности внешнего корпуса 59.

Внешний корпус 59 выполнен в форме усеченного полого конуса, ориентированного углом раствора вверх, и имеет внутреннюю стенку 62 аналогичной формы, высота которой соответствует высоте внешнего корпуса 59.

Полость 63 между внешним корпусом 59 и внутренней стенкой 62 заполнена незамерзающим теплопроводящим веществом, в котором расположены охлаждающие и нагревательные элементы 9, выполненные в виде испарителя-конденсатора хладагента в форме змеевика с патрубками 64 для соединения с контуром циркуляции хладагента. На внутренней поверхности внешнего корпуса 59 перед охлаждающими и нагревательными элементами 9 расположено теплоотражающее покрытие (не показано).

Внутренний корпус 44 выполнен цилиндрической формы с закрытыми торцами и расположен соосно с внешним корпусом 59. Высота внутреннего корпуса 44 соответствует высоте внешнего корпуса 59.

Перегородка 45 выполнена цилиндрической формы и установлена между внешним 59 и внутренним 44 корпусами с образованием в камере 65, соответственно, охлаждающей 66 и рециркуляционной 67 полостей, сообщающихся между собой под перегородкой 45 и над ней.

Перегородка 45 расположена соосно с упомянутыми корпусами, а ее высота, как и в первом варианте выполнения теплообменного устройства (см.), составляет 0,8-0, 9 от высоты внешнего корпуса 59, что обеспечивает возможность свободной циркуляции воды в режиме замораживания.

Перегородка 45 обеспечивает технический результат, аналогичный рассмотренному ранее первому варианту теплообменного устройства, имеющего внешний корпус цилиндрической формы.

Выполнение и расположение нагревательного элемента 46, коллектора 47, патрубков 68 для подачи воды и 69 для слива концентрата загрязненной воды и чистой воды, а также крышки 60 и воздушного клапана 70 аналогично их выполнению в первом варианте теплообменного устройства с внешним корпусом цилиндрической формы.

Внешний 59 и внутренний 44 корпусы, перегородка 45 и внутренняя стенка 62 выполнены из теплопроводящего материала. При этом перегородка 45 и внутренняя стенка 62 являются эквипотенциальными поверхностями.

Теплообменные устройства 1 и 2 с внешними корпусами цилиндрической 43 и конической 59 формы используют в системе либо совместно, например, верхнее устройство с внешним корпусом 43 цилиндрической формы, а нижнее с внешним корпусом 59 конической формы, либо по отдельности - по два устройства с внешними корпусами 43 или 59 одинаковой формы. Представленная в описании и на фигурах чертежей система очистки воды методом перекристаллизации и используемые в ней теплообменные устройства 1 и 2 не исчерпывают всех возможных вариантов их исполнения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.

В частности, в системе может использоваться любое парное или непарное количество теплообменных устройств 1 и 2 заявляемой конструкции, что позволяет создать их унифицированный ряд с разной производительностью. Для сокращения продолжительности режима оттаивания льда теплообменные устройства 1 и 2 могут содержать дополнительные нагревательные элементы, расположенные, например, в нижней части теплообменной камеры или на стенке внутреннего корпуса.

Охлаждающие и нагревательные элементы в теплообменных устройствах 1 и 2 могут быть выполнены иной формы или конструкции, например, в форме многоканальных панелей или электрических термоэлементов.

Работа системы очистки воды методом перекристаллизации.

В рассмотренном ниже, как в примере, система очистки воды методом перекристаллизации содержит (Fig. 1) верхнее теплообменное устройство 1 с внешним корпусом 43 цилиндрической формы (Fig. 2) и нижнее теплообменное устройство 2 с внешним корпусом 59 в форме усеченного конуса, ориентированного углом раствора вверх (Fig. 3).

Очистку воды осуществляют в попеременных режимах замораживания воды и оттаивания льда в камерах 53 и 65 теплообменных устройств 1 и 2 и передачи тепла хладагента, образующегося в камере при замораживании воды, в камеру Для оттаивания льда. В зависимости от режима работы в охлаждающих и нагревательных элементах 8 и 9 циркулирует либо кипящий хладагент - режим замораживания, либо конденсирующий хладагент - режим оттаивания.

Средство управления и контроля 5 реализует заложенный в контроллер 24 алгоритм программы по соответствующему изменению направления потоков воды в камерах 53 и 65 и хладагента в охлаждающих и нагревательных элементах 8 и 9, а также кратковременному включению нагревательных элементов 46 и компрессора (не показан) для подачи воздуха в коллекторы 47 в режиме замораживания воды.

Работа системы очистки воды методом перекристаллизации поясняется на примере очистки воды с отделением «тяжелой» воды в камере верхнего теплообменного устройства 1, утилизации «тяжелой» воды и очистки «легкой» воды от примесей и растворенных солей в камере нижнего теплообменного устройства 2.

1. Запуск системы. Подача воды в камеру 53 верхнего теплообменного устройства 1.

На пульте управления выбирают функцию очистки с отделением тяжелой воды. После запуска системы нажатием на кнопку «Пуск» контроллер 24 осуществляет управление системой в автоматическом режиме. Открывается клапан 28, и исходная вода через фильтр 12 и теплообменный аккумулятор холода 41 поступает в камеру 53 верхнего теплообменного устройства 1. После заполнения камеры 53 клапан 28 закрывается.

2. Работа верхнего теплообменного устройства 1 в режиме замораживания «тяжелой» воды.

Автоматически открываются клапаны 34 и 35, клапаны 33 и 36 закрыты. При работе верхнего теплообменного устройства 1 в режиме замораживания при отсутствии воды в нижнем теплообменном устройстве 2 конденсация хладагента осуществляется в конденсаторах с воздушным 19 и с водяным 20 охлаждением. Циркуляция хладагента в данном режиме осуществляется по направлению пунктирной стрелки в контуре 4 на Fig. 1. Сжатый в компрессоре 18 пар хладагента последовательно проходит через секции конденсаторов с воздушным 19 и водяным 20 охлаждением, клапан 35, после чего через верхний патрубок 64 поступает в охлаждающие и нагревательные элементы 9 нижнего теплообменного устройства 2.

Через нижний патрубок 64 жидкий хладагент выводится из нижнего теплообменного устройства 2 и поступает в капиллярную трубку 23, откуда в дросселированном состоянии направляется в теплообменник 21, после чего нагревается до температуры 5 °С и через нижний патрубок 52 подается в охлаждающие и нагревательные элементы 8 верхнего теплообменного устройства 1.

При прохождении охлаждающих и нагревательных элементов 8 Хладагент выкипает, охлаждая исходную воду в камере 53 и вымораживая из него на внутренней стенке 50 «тяжелый» лед. Пар хладагента через верхний патрубок 52 выводится из верхнего теплообменного устройства 1 и через клапан 34 и теплообменники 21 и 22 возвращается на вход компрессора 18.

По истечений заданной продолжительности режима замораживания «тяжелого» льда на внутренней стенке 50 по команде контроллера 24 открывается клапан 29, через который незамерзшая часть исходной воды сливается в камеру 65 нижнего теплообменного устройства 2, после чего клапан 29 закрывается.

3. Работа верхнего теплообменного устройства 1 в режиме оттаивания «Тяжелого» льда и нижнего теплообменного устройства 2 в режиме замораживания «легкой» воды.

По команде контроллера 24 одновременно переключаются две группы клапанов: клапаны 33 и 36 открываются, а клапаны 34 и 35 закрываются. Нижнее теплообменное устройство 2 начинает работать в режиме замораживания «легкой» воды, а верхнее теплообменное устройство 1 - в режиме оттаивания «тяжелого» льда. Синхронность работы теплообменных устройств 1 и 2 контроллер 24 обеспечивает по заданному алгоритму программы с участием терморегулирующего клапана 38, который на основании показаний датчиков температуры 25 шунтирует капиллярную трубку 23. Циркуляция хладагента осуществляется по направлению сплошной стрелки в контуре 4 на Fig. 1.

Сжатый в компрессоре 18 пар хладагента проходит через конденсаторы с воздушным 19 и водяным 20 охлаждением и через клапан 33 и верхний патрубок 52 поступает в охлаждающие и нагревательные элементы 8 верхнего теплообменного устройства 1. В результате теплообмена с «тяжелым» льдом на внутренней стенке 50 хладагент конденсируется при температуре 20 °С. Вода, образовавшаяся при оттаивании «тяжелого» льда, скапливается в нижней части камеры 53.

Жидкий хладагент через нижний патрубок 52 выходит из охлаждающих и нагревательных элементов 8 и поступает в теплообменник 21, где охлаждается до 10 °С, а затем через клапан 37 проходит через капиллярную трубку 23, где дросселируется и поступает в нижний патрубок 64 охлаждающих и нагревательных элементов 9 нижнего теплообменного устройства 2.

В камере 65 внутренняя стенка 62 охлаждается до температуры от минус 3 °С до минус 35 °С, в результате чего «легкая» вода в охлаждающей полости 66 быстро охлаждается с одновременным формированием кольцевого фронта кристаллизации, направленного от внутренней стенки 62 к перегородке 45.

Температуру «легкой» воды при ее охлаждении и температуру хладагента при его нагревании в результате теплообмена с водой контролируют датчики температуры 25.

В соответствии с заданным алгоритмом программы контроллер 24 не допускает возможность критического понижения температуры в охлаждающей полости 66, которое может привести к кристаллизации остатка легкой воды с повышенным содержанием органических и неорганических примесей, существенно снижающих качество чистой воды.

При охлаждении «легкой» воды ее плотность вдоль внутренней стенки 62 уменьшается до 998,6-998,8 кг/м ³ , что вызывает слабую естественную Циркуляцию воды между смежными полостями 66 и 67, так как плотность воды в полости 67 не изменяется и составляет около 1000 кг/м ³ .

После формирования тонкого слоя льда на внутренней стенке 62 по команде контроллера 24 включается воздушный компрессор (не показан) для подачи сжатого воздуха в охлаждающую полость 66 через коллекторы 47. После этого в заданный момент времени на непродолжительное время включается нагревательный элемент 46. Подача в охлаждающую полость 66 воздуха со стороны днища и одновременный непродолжительный подогрев «легкой» воды в верхней части рециркуляционной полости 67 повышает интенсивность ее вертикальной циркуляции, что способствует более быстрому охлаждению воды и росту чистого и прозрачного слоя льда. Одновременно обеспечивается снижение градиента примесей на границе лед-вода и уменьшается межкристаллическое загрязнение льда солями и взвесями.

Теплоизоляционное покрытие 61 и теплоотражающее покрытие, расположенные на противоположных поверхностях наружной стенки внешнего корпуса 59, повышают эффективность теплопередачи от охлаждающих и нагревательных элементов 9 к объему воды, что снижает продолжительность режима замораживания в камере 65. Кроме того, эффективность теплопередачи увеличивается за счет заполнения полости 63 незамерзающим теплопроводящим веществом.

В результате теплообмена с «легкой» водой при ее замораживании хладагент в охлаждающих и нагревательных элементах 9 нагревается и выкипает при температуре минус 15 °С. Через верхний патрубок 64 и клапан 36 пар хладагента подается в теплообменники 21 и 22, откуда поступает на вход компрессора 18.

После завершения предусмотренной программой продолжительности режима замораживания «легкой» воды на внутренней стенке 62 в нижнем теплообменном устройстве 2 по команде контроллера 24 одновременно открываются клапаны 30 и 32. После этого незамерзший остаток «легкой» воды, содержащий концентрат примесей и солей, из камеры 65 нижнего теплообменного устройства 2 через патрубок 69, теплообменный элемент 42, расположенный в теплообменном аккумуляторе холода 41, и клапан 32 поступает в емкость 13. Также в емкость 13 через патрубок 58 и клапан 30 поступает «тяжелая» вода из камеры 53 верхнего теплообменного устройства 1.

Излишки воды из емкости 13 утилизируют через патрубок 14. После слива «тяжелой» и «легкой» воды из теплообменных камер 65 и 53 клапаны 30 и 32 закрываются. Открывается клапан 28 и исходная вода, охлаждаясь в теплообменном аккумуляторе холода 41, через патрубок 56 поступает в Теплообменную полость 53 верхнего теплообменного устройства 1. После заполнения теплообменной полости 53 клапан 28 закрывается. Система готова к изменению цикла перекристаллизации.

4. Работа верхнего теплообменного устройства 1 в режиме замораживания «тяжелого» льда и нижнего теплообменного устройства 2 в режиме оттаивания «легкого» льда.

По команде контроллера 24 одновременно переключаются две группы клапанов на следующий цикл перекристаллизации: клапаны 34 и 35 открываются, клапаны 33 и 36 закрываются. В верхнем теплообменном устройстве 1 происходит замораживание на внутренней стенке 50 «тяжелого» льда из исходной воды, а в нижнем теплообменном устройстве 2 - оттаивание «легкого» льда и получение чистой питьевой воды. Циркуляция хладагента в данном режиме осуществляется по направлению пунктирной стрелки в контуре 4 на Fig. 1.

Сжатый в компрессоре 18 пар хладагента последовательно проходит секции конденсаторов с воздушным 19 и водяным 20 охлаждением, затем через клапан 35 и верхний патрубок 64 поступает в элементы 9 нижнего теплообменного устройства 2, где конденсируется при температуре 15°-18°С, расплавляя на внутренней стенке 62 намороженный «легкий» лед.

Через нижний патрубок 64 жидкий хладагент выводится из нижнего теплообменного устройства 2 в капиллярную трубку 23, дросселируется в ней и поступает в теплообменник 21, где нагревается до температуры 5 °С, после чего через нижний патрубок 52 подается в охлаждающие и нагревательные элементы 8 верхнего теплообменного устройства 1. Проходя через упомянутые элементы 8 хладагент выкипает, охлаждая исходную воду и намораживая на внутренней стенке 50 «тяжелый» лед. Далее пар хладагента выходит через верхний патрубок 52 и через клапан 34, теплообменники 21 и 22 возвращается на вход компрессора 18. После формирования необходимого слоя «тяжелого» льда на внутренней стенке 50 верхнего теплообменного устройства 1 и оттаивания «легкого» льда в теплообменной камере 65 нижнего теплообменного устройства 2 открывается клапан 31 и чистая питьевая вода через теплообменный элемент 15 и фильтр тонкой очистки 16 поступает в емкость 10 для чистой воды. После слива чистой воды из камеры 65 клапан 31 закрывается и открывается клапан 29, через который в камеру 65 «легкая» вода поступает из камеры 53 верхнего теплообменного устройства 1. Клапан 29 закрывается. Система готова к очередной смене режимов перекристаллизации в теплообменных устройствах 1 и 2, при которой в верхнем теплообменном устройстве 1 будет происходить оттаивание «тяжелого» льда, а в нижнем теплообменном устройстве 2 - замораживание «легкой» воды. Указанный режим рассмотрен выше (цикл 3).

В процессе работы системы чистая питьевая вода накапливается в емкости 10 и охлаждается посредством теплообменника 22. Уровень и температура чистой воды в емкости 10 контролируют датчики уровня 27 и температуры 26. Чистая питьевая вода из емкости 10 выводится потребителю через клапан 17.

Далее, рассмотрим работу системы очистки воды методом перекристаллизации с использованием эффекта электролиза в режиме замораживания воды.

Для очистки воды с высокой степенью загрязнения дополнительно используют эффект электролиза, который образуется в охлаждающих полостях 54 и 66 между эквипотенциальными поверхностями перегородки 45 и внутренней стенки, соответственно, 50 и 62 при подключении их к внешнему источнику постоянного электрического тока. При этом перегородку 45 подключают к положительному контакту, а упомянутые внутренние стенки - к отрицательному контакту или наоборот с учетом смены режимов перекристаллизации.

В зависимости от степени загрязнения исходной воды и климатических условий продолжительность режима замораживания воды в теплообменных устройствах 1 и 2 составляет от 0,2 до 1,5 часа, а режима оттаивания льда 0,5 часа.

Заявляемая конструкция системы очистки воды методом перекристаллизации и теплообменных устройств 1 и 2 проверена при очистке загрязненной и морской (с содержанием солей до 4,5%) воды. Результаты испытаний подтвердили заявленный технический результат.

В частности, использование в системе теплообменного аккумулятора позволяет уменьшить продолжительность охлаждения воды и замораживания льда в верхнем теплообменном устройстве на 24-32%. Использование конденсатора с водяным охлаждением позволяет уменьшить температуру конденсации хладагента с примерно 40 °С до примерно 30 °С, что повышает холодопроизводительность компрессора и сокращает продолжительность режима замораживания в верхнем и нижнем теплообменных устройствах. Использование эффекта электролиза при замораживании воды позволяет уменьшить содержание в ней нежелательных примесей от 40% до 90%. Использование дополнительного нагревательного элемента сокращает продолжительность оттаивания льда.

Сочетание в системе достаточно большой производительности и высокого качества очистки воды позволяет использовать ее для обработки исходной воды с широким диапазоном загрязнений органическими и неорганическими веществами.

Заявленная конструкция системы очистки воды методом перекристаллизации обеспечивает достижение требуемого технического результата.

В частности, расположение теплообменных устройств 1 и 2 каскадом один под другим и их выполнение с одной камерой для замораживания воды и оттаивания льда позволяет существенно упростить схему контура циркуляции воды по сравнению с известным техническим решением за счет исключения средства для принудительной циркуляции и параллельного соединения камер.

Выполнение камер 6 и 7 с возможностью разделения воды на сообщающиеся между собой охлаждающую и рециркуляционную полости и с возможностью циркуляции воды между упомянутыми полостями позволяет повысить интенсивность конвективных процессов в режиме замораживания и одновременно улучшить качество льда на внутренней поверхности корпуса и, соответственно, улучшить качество очищенной воды, полученной в результате его оттаивания.

Кроме этого, выполнение камер 6 и 7 с возможностью разделения воды на сообщающиеся между собой охлаждающую и рециркуляционную полости позволяет сузить зону формирования кольцевого фронта кристаллизации воды и за счет этого уменьшить продолжительность режима замораживания.

Возможность образования эквипотенциальных поверхностей в охлаждающей полости позволяет использовать при замораживании воды дополнительный эффект электролиза и за счет этого существенно улучшить качество льда.

Выполнение контура циркуляции хладагента с дополнительными конденсатором с воздушным охлаждением и новыми взаимосвязями теплообменников направлены на реализацию заявляемой системы и одновременно позволяют уменьшить непроизводительные потери тепловой энергии, выделяемой при замораживании воды и оттаивании льда в камерах теплообменных устройств, и, соответственно, уменьшить эксплуатационные затраты на очистку воды.

Заявленная конструкция теплообменного устройства также обеспечивает достижение требуемого технического результата.

В частности, выполнение кольцевой камеры с перегородкой цилиндрической формы, закрепленной с образованием охлаждающей и рециркуляционной полостей, сообщающихся между собой под перегородкой и над ней, позволяет повысить эффективность передачи энергии от стенок внешнего корпуса к объему воды, что сокращает продолжительность режима замораживания. Одновременно это позволяет увеличить объем внешнего корпуса и, соответственно, объем выхода чистой воды за один цикл очистки.

Использование нагревательного элемента, закрепленного в верхней части внутреннего корпуса, и коллектора для подачи воздуха, смонтированного на днище внешнего корпуса в охлаждающей полости, позволяет повысить интенсивность конвективных процессов в воде и за счет этого дополнительно уменьшить продолжительность процесса образования льда. При этом повышение интенсивности конвективных процессов одновременно улучшает качество льда на внутренней поверхности внешнего корпуса и, соответственно, качество очищенной воды, полученной в результате оттаивания такого льда.