Determining Properties of a Flow-Through Supercavitation Desalination Plant

Abstract

Nowadays humanity faces an increasing problem of fresh water, the resource of which is rapidly declining because of anthropogenic activity. In this regard, the development of methods and means of purification of natural waters from various impurities, both solid and gaseous, becomes a priority. Steam extraction from the supercavitation cavity for its subsequent condensation is an obvious method of water desalination and has a number of undeniable advantages. However, numerous attempts to implement a method of cavitation desalination of water using large-scale setups have not been successful yet. The purpose of this study is to obtain experimental dependence between the temperature and flow velocity of the desalinated liquid, the pressure in the cavity and its size, the geometry of the streamlined body and the volume of steam taken from the cavity in the prototype of a supercavitation desalination plant. Analyzing obtained data made it possible to show a sharp difference between gas and steam cavitation, the performance of the experimental setup in the desalination mode has been determined. It was concluded that the steam velocity in the condensate extraction pipeline is a factor limiting the condensate output. Based on the data obtained, specific design criteria for industrial supercavitation desalination plants were determined

Человечество в настоящее время все более остро нуждается в пресной воде, ресурс которой в результате антропогенной деятельности стремительно сокращается. В этой связи становятся приоритетными разработки методов и средств очистки природных вод от различных примесей, как твердых, так и газообразных. Отбор пара из суперкавитационной каверны для его последующей конденсации является очевидным методом опреснения воды и имеет целый ряд неоспоримых достоинств. Однако многочисленные попытки реализовать способ кавитационного опреснения воды с помощью крупномасштабных установок пока не увенчались успехом. Цель настоящего исследования – получить экспериментальные зависимости между температурой и скоростью течения опресняемой жидкости, давлением в каверне и ее размером, геометрией обтекаемого тела и объемом отбираемого из каверны пара в прототипе суперкавитационного опреснителя. В ходе анализа полученных данных показано четкое различие между газовой и паровой кавитацией, определена производительность работы экспериментальной установки в режиме опреснения. Установлено, что фактором, лимитирующим выход конденсата, является скорость пара в трубопроводе его отбора. На основании полученных данных определены конкретные критерии проектирования промышленных суперкавитационных опреснителей