基本信息
- 項目名稱：
- 輕便型海水淡化裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對駐島部隊小分隊在平時訓練和野戰(zhàn)條件下的淡水保障難題，該項目通過合理設計工藝流程、各部件結(jié)構(gòu)及尺寸，研制了具有布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、機動性強、淡化水量大、一人手動操作等特點的輕便型海水淡化裝置。
- 詳細介紹：
- 1 概述 我軍駐海島部隊淡水資源嚴重短缺，主要靠內(nèi)陸遠距離運輸，若遇臺風，很難保證部隊生活和戰(zhàn)備要求。飲用水供應成為制約我駐島部隊生存和戰(zhàn)備訓練的重要物資，直接影響部隊官兵的身體健康和戰(zhàn)斗力的發(fā)揮。輕便型海水淡化裝置具有技術先進、性能可靠、不需電力或其它能源、一人手動操作等優(yōu)點，可以將常規(guī)海水或苦咸水淡化成合格的飲用水。適用于部隊野外執(zhí)行特殊任務、駐島礁部隊小分隊平時訓練和作戰(zhàn)條件時飲用水淡化，同時也可用于苦咸水地區(qū)小分隊和駐海島居民的生活飲用水淡化?！ ? 主要技術指標如下：（1）不需電力或其它能源，一人手動操作；（2）產(chǎn)水量：15L/h～25 L/h；（3）出水水質(zhì)：達到軍隊戰(zhàn)時飲用水衛(wèi)生標準（GJB 651）；（4）脫鹽率：≥98%； （5）裝置外型尺寸：長×寬×高≤760×380×240 mm；（6）總質(zhì)量：≤23 kg；（7）適用水源：渾濁度小于100NTU的海水或苦咸水；（8）展開和撤收時間：≤10min。 2 預處理單元的選擇。采用微濾作為海水反滲透的預處理，不需加入絮凝劑、殺菌劑和余氯脫除劑等化學藥品，同時也可以省去保安過濾器，此技術由于大幅提高了進水水質(zhì)，不僅延長了反滲透膜的使用壽命，而且有助于提高系統(tǒng)的回收率，降低運行費用。 3 輕便型海水淡化裝置的工藝流程設計。傳統(tǒng)海水淡化裝置需要兩臺泵，一臺低壓泵為預處理單元提供壓力，另一臺高壓泵為反滲透膜組件提供壓力，這就會導致裝置重量大、體積大，且電動泵需要電源，在無法提供市電的特殊情況下，如使用發(fā)電裝置，就會進一步增加裝置的重量，不符合便攜的要求。 輕便型海水淡化裝置研制了帶能量回收裝置的手動高壓節(jié)能泵及創(chuàng)造性地采用負壓吸濾凈化工藝。隨著手柄桿的拉和壓，二位換向閥的閥芯左右移動，實現(xiàn)能量回收，從而使高壓泵手柄桿施力大大減小，用一臺手動高壓節(jié)能泵同時為預處理單元和反滲透膜組件提供能量，使人員操作施力不超過150N，滿足裝置操作時的人機工程要求。此外，在手動高壓節(jié)能泵二位換向閥處設置限壓泄流閥，防止操作不當壓力過高時破壞反滲透膜組件。其工藝流程為： 海水→預處理單元→手動高壓節(jié)能泵→反滲透膜組件→淡化水 4 手動高壓節(jié)能泵設計。 為了滿足輕便型海水淡化裝置的設計原則，需要一種能夠提供足夠高壓力、小型輕質(zhì)、防海水腐蝕、操作方便的液體加壓裝置。 5 背架設計。背架是輕便型海水淡化裝置的支撐部件，主要起支撐、承載、保護裝置的反滲透膜、預處理單元、手動高壓節(jié)能泵、高低壓管路及其附件的作用，同時為裝置的背負、攜行提供一個操作平臺。背架結(jié)構(gòu)在滿足裝置各部分工藝布置的前提下，強度要高，質(zhì)量要輕，同時還要滿足防腐要求。因此，決定采用316海水不銹鋼圓管和矩形管，用氬弧焊滿焊焊接而成。 6 裝置各部分位置確定。輕便型海水淡化裝置包括背架、預處理單元、手動高壓節(jié)能泵、反滲透膜組件、管路系統(tǒng)等五個組成部分。其中反滲透膜組件，由于目前國內(nèi)尚不具備生產(chǎn)能力，采用國際知名公司的定型產(chǎn)品；預處理單元、管路系統(tǒng)的低壓軟管和壓力表、高低壓管接頭等采用國內(nèi)市場上能夠購買到的定型產(chǎn)品；背架、手動高壓節(jié)能泵和管路系統(tǒng)的高壓管路則根據(jù)裝置的功能與布置需要進行研制和開發(fā)。 7 背具設計。 輕便型海水淡化裝置是部隊在沿海高溫高濕惡劣氣候條件下的應急使用裝備，為使手動海水淡化裝置攜行方便，背具基材采用滌綸陸軍迷彩，夾層采用閉孔泡沫，在裝置與人體之間起緩沖墊的作用。背帶采用軍綠色尼龍制作，連接扣采用軍綠色ABS塑料。同時背具還要考慮裝置攜行時的高度，使裝置不會影響人員的行進。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：研制能夠解決部隊小分隊在平時訓練和野戰(zhàn)條件下淡水保障難題的輕便型海水淡化裝置。 基本思路：研究適合小型化的海水淡化工藝流程、凈水單元、手動高壓泵及攜行裝置等內(nèi)容，使裝置具有布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、攜帶方便等特點。 創(chuàng)新點：1．在國內(nèi)首次研制了帶能量回收系統(tǒng)的手動高壓節(jié)能泵。2．在國內(nèi)首次采用微孔陶瓷濾芯用于海水反滲透的預處理，簡化了預處理工藝流程。3．將限壓溢流閥與手動高壓節(jié)能泵巧妙的設計為一體。 4．創(chuàng)造性地研究了小型海水淡化裝置的負壓吸濾預處理單元，減少了海水淡化動力源的量。5．巧妙地用一臺同時為預處理單元和反滲透膜組件提供能量，實現(xiàn)裝置的便攜性。 技術關鍵： 1．研制了二位換向閥。實現(xiàn)反滲透膜組件運行時的能量回收，從而使手動高壓泵操作施力從750N降低至150N。 2．簡化了海水淡化工藝流程。3．合理設置手動高壓節(jié)能泵的安裝方位，滿足人機工程要求。 主要技術指標： 1．不需電源或其它能源，一人手動操作； 2．產(chǎn)水量：15 L/h～25 L/h； 3．出水水質(zhì)：達到軍隊戰(zhàn)時飲用水衛(wèi)生標準（GJB 651）； 4．工作壓力：≤7.0 MPa； 5．脫鹽率：≥98%； 6．裝置外形尺寸：長×寬×高≤760×380×240 mm； 7．裝置質(zhì)量：≤23 kg；
科學性、先進性
- 本項目為了滿足部隊新形勢下對野營裝備的要求，設計了適合部隊野外攜行、技術先進、性能可靠、不需電力的輕便型海水淡化裝置。 （1）研究反滲透預處理單元。預處理單元出水水質(zhì)關系到反滲透膜組件的壽命。良好的預處理效果是保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關鍵。 （2）簡化海水淡化工藝流程。輕便型海水淡化裝置創(chuàng)造性地采用負壓吸濾凈化工藝，只用一臺手動高壓節(jié)能泵同時為預處理單元和反滲透膜組件提供能量。 （3）研制手動高壓節(jié)能泵。經(jīng)反復試驗，終于研制成功集水流換向和壓力控制于一體的帶能量回收功能的手動高壓節(jié)能泵。具有體積小、質(zhì)量輕、操作輕便等特點?！ ? （4）合理布局裝置樣機 （5）研制背具。輕便型海水淡化裝置是部隊在沿海高溫高濕惡劣氣候條件下的應急使用裝備，為使手動海水淡化裝置攜行方便，背具基材采用滌綸陸軍迷彩，夾層采用閉孔泡沫，在裝置與人體之間起緩沖墊的作用。背帶采用軍綠色尼龍制作，連接扣采用軍綠色ABS塑料。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；圖片；錄像。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 1．將本裝置平穩(wěn)的放置在靠近水源的較堅硬的地方。 2．不需電源，一人手動操作手柄桿上下垂直均勻運動，頻率控制在60次/min左右。 3．當壓力表顯示壓力上升，濃縮水管和淡水管分別排出濃縮廢水和淡水。 4．裝置長時間不用時，應放空處理單元中的存水，且下次使用時要放掉最先流出的水。 技術特點和優(yōu)勢： 1．手動操作，不需要依賴其它能源。 2．操作施力低。3．質(zhì)量輕，體積小，攜行方便。4．除鹽效果好，產(chǎn)水量大。 技術性說明：輕便型海水淡化裝置在平時訓練和接近戰(zhàn)時條件下的野外使用性能，先后在海軍做了多個試用試驗。結(jié)果表明：裝置特別適用于班、排小分隊在無電源、淡水供應困難等特殊環(huán)境條件下的飲用水保障。 市場分析和經(jīng)濟效益預測：輕便型海水淡化裝置使駐島部隊和海上軍事行動等特殊條件下就地進行海水淡化，具有較大的軍事效益；該裝置也可用于駐海島居民的飲用水淡化，必將產(chǎn)生很大的社會效益。
同類課題研究水平概述
- 目前，外軍已有成系列的海水淡化裝置裝備部隊。在小型海水淡化裝置中主要采用電動和汽油機為動力，適用于遠海海水的淡化，不帶動力且產(chǎn)水量較大（＞10L/ｈ）的海水淡化裝置還未見報道。 我軍目前雖研制有部分小型海水淡化裝置，但都是帶動力的，采用兩臺進口小型汽油發(fā)動機和兩臺泵，重量大，不便攜帶。不需電力、性能良好、適合小分隊使用的輕便型海水淡化裝置還是空白。 輕便型海水淡化裝置與國內(nèi)外部分相似裝置的綜合性能進行了比較。發(fā)現(xiàn)裝置在動力源、泵的數(shù)量、適應水源范圍、裝置尺寸、裝置質(zhì)量等方面都具有一定的優(yōu)勢。同時在造價上該裝置也相對較低，如美軍Aqua Whisper 170海水淡化裝置折合需要54000元，小型海水淡化裝置（北京海帆）需要98500元，小型海水淡化裝置（南京慧城）需要97000元，小型海水淡化裝置（威海怡和）需要95668元，而輕便型海水淡化裝置的造價僅為36875元。
