автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Разработка энергосберегающей технологии на основе комбинации судовой опреснительной установки и аппарата обратного электродиализа

На правах рукописи

Княжев Валерий Викторович

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ КОМБИНАЦИИ СУДОВОЙ ОПРЕСНИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И АППАРАТА ОБРАТНОГО ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА

05.08.05 Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток -2011

2 4 г У^н

4856211

Работа выполнена в Морском государственном университете имени адмирала Г.И. Невельского

Научный руководитель:

доктор технических наук Семенюк Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Стаценко Владимир Николаевич

кандидат технических наук, доцент Дарменко Александр Васильевич

Ведущая организация: ОАО «Дальневосточный научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт морского флота»

Защита состоится 09 марта 2011 г. в 16.00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 223.005.01 при Морском государственном университете им. адм. Г. И. Невельского по адресу: 690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а, ауд. 241 УК-1, тел/факс +7(4232)414-968, e-mail: office@msun.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского.

Автореферат разослан 4 февраля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Резник А.Г.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Применяемые на морском флоте термические опреснительные установки (ОУ) потребляют не только тепловую энергию на испарение морской воды, но и электрическую на вспомогательные механизмы. Удельный расход электроэнергии для привода обслуживающих механизмов составляет в зависимости от качества дистиллята и тепловой схемы испарительной установки 1,4...24 кВт-час на тонну полученного продукта. Эффективность ОУ существенно возрастает за счет утилизации теплоты, обусловленной потерями энергии в элементах энергетической установки. При всем том, электрическая нагрузка обслуживающих опреснитель механизмов обеспечивается, как правило, от источника тока, работающего на органическом топливе, например от судовой дизельной электростанции. Однако и эти энергозатраты можно снизить, полностью исключить или даже получить дополнительную мощность с помощью сравнительно недавно исследованного эффекта получения электрического тока посредством обратного электродиализа морской воды. Значительные потоки воды различных концентраций солей в системах судовых опреснительных установок (ОУ) дают возможность применить методы прямого преобразования энергии градиентов солености (ЭГС) в электричество на основе обратного электродиализа. В результате у судовых электростанций (СЭС) снижаются расход топлива и выбросы токсичных газов.

Цель и задачи работы. ЭГС является новым источником энергии, обладающим высоким энергетическим потенциалом, плотностью энергии и экологичностью. Однако термодинамические и гидродинамические особенности реальных процессов преобразования ЭГС недостаточно изучены. Необходимы теоретические и экспериментальные исследования с целью оптимизации параметров работы и конструкций установок, предназначенных для получения электроэнергии в практических целях.

Цель настоящего исследования:

- выполнить анализ термодинамических основ и принципов преобразования, дать оценку энергетического потенциала источников ЭГС в судовой опреснительной установке;

- провести теоретический анализ и оптимизацию параметров преобразования ЭГС в устройствах обратного электродиализа, входящих в состав судовой опреснительной установки;

- экспериментально исследовать параметры и режимы работы электродиализной установки, теоретически обосновать полученные результаты, сравнить с опытами других авторов и разработать принципы проектирования эффективных преобразователей энергии градиентов солености;

- оценить перспективы использования обратного электродиализа для судовых опреснительных установок с выработкой электроэнергии.

Научная новизна работы:

1. Выполнен комплекс работ, содержащий совокупность результатов и технических решений, подкрепленный экспериментальными исследованиями на электродиализном аппарате в натурных условиях, который позволяет решить крупную научно-техническую задачу применения альтернативных источников энергии на судах морского флота.

2. Создан испытательный стенд доя проведения научных исследований преобразования ЭГС природных ресурсов воды на основе ионообменных мембран. Проведены эксперименты.

3. Впервые получены вольтамперные характеристики реверсированной электродиализной (РЭД) установки для различных гидродинамических режимов. Установлено значительное снижение плотности электрического тока в батарее при увеличении расстояния между мембранами.

4. Экспериментально доказано существенное увеличение эффективности РЭД аппаратов с ростом числа Рейнольдса течения морской и пресной воды. Выполнено теоретическое обоснование обнаруженного эффекта.

5. Разработана методика аналитического определения гидродинамического сопротивления электродиализной батареи, позволяющая оценить потери энергии в зависимости от конструктивного исполнения прокладок-турбулизаторов.

6. Предложены принципиальные схемы судовых опреснительных установок с выработкой электроэнергии, обеспечивающей потребности вспомогательного оборудования, что позволяет сэкономить топливо СЭС.

8. Получены эмпирические формулы для определения выходных характеристик электрогенераторного аппарата опреснительной установки, учитывающие конструктивные особенности и гидродинамические режимы.

Практическая значимость работы.

- Комбинированные опреснительные установки повысят эффективность систем утилизации теплоты судовых ДВС за счет прямого преобразования в электричество химического потенциала охлаждающей морской воды и рассола, которые выбрасываются за борт. Потребителями полученной дополнительной электроэнергии могут быть электроприводы насосов и вентиляторов, системы аварийного и переносного освещения, связи и сигнализации, отопления, камбузного оборудования и др.

- Применение предлагаемых методов получения электроэнергии в опреснительных установках позволит повысить экономичность судовой энергетической установки и снизить выбросы токсичных газов.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций:

Достоверность результатов подтверждается экспериментальной проверкой теоретических разработок и научно-технических решений. Проведенная оценка погрешностей измерений и принятая методика экспериментальных исследований, тщательная тарировка измерительных средств дают основание утверждать о достоверности проведенных опытов. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы базируется на адекватности теоретических и экспериментальных исследований, на исполь-

зовании классических методов механики сплошных сред, математической статистики, анализа размерностей и планирования эксперимента.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Научно-технические решения по определению технологических параметров судовой ОУ с выработкой электроэнергии, в том числе:

- физико-математическая модель гидродинамики реверс электродиализного аппарата, как составной части судовой опреснительной установки;

- результаты лабораторных исследований при разработке и выборе оптимальных параметров устройства для выработки электроэнергии на основе обратного электродиализа;

- теоретические принципы проектирования устройств прямого преобразования ЭГС в электричество в опреснительных установках.

2. Результаты экспериментальных исследований влияния режимных параметров и солености растворов на эффективность преобразования энергии.

3. Результаты теоретических исследований повышения эффективности РЭД аппаратов, входящих в состав судовой опреснительной установки.

Личный вклад автора заключается:

- в постановке задач и разработке методологии решения проблемы;

- в организации, планировании и проведении экспериментальных исследований на стенде в натурных условиях;

- в обработке, анализе и обобщении данных экспериментальных и натурных исследований, формулировке закономерностей массообмена в пограничном слое на мембранах РЭД аппаратов ОУ;

- в разработке принципиальных схем получения электроэнергии в судовых опреснительных установках.

Публикации и апробация работы:

Диссертационная работа обобщает научные исследования автора за период с 1982 по 2010 г. Основные результаты диссертации были представ-

лены на 26 международных и российских конференциях и отражены в авторском свидетельстве на изобретение и в 39 публикациях.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 105 наименований. Работа содержит 151 страницу машинописного текста, 73 рисунка, 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная и практическая значимость темы, определены цели и задачи исследований.

В первой главе содержится обзор работ по использованию градиентов солености растворов для получения энергии. На основании анализа литературных источников по общим принципам преобразования ЭГС дана классификация способов преобразования энергии.

В результате анализа теоретических и экспериментальных работ отмечены гидроосмотический способ и метод обратного электродиализа, позволяющие достичь практического результата в ближайшее время. Обозначена недостаточная изученность термодинамических и гидродинамических основ процессов преобразования ЭГС.

Вторая глава посвящена описанию экспериментального стенда, созданного на базе промышленного электродиализного опреснительного аппарата.

На установку по трубопроводу 1 (рисунок 1) через фильтр 3 центробежным насосом подавалась морская вода. Пресная вода поступала по трубопроводу 2. Сбрасывались жидкости по трубе 9. Растворы пресной и морской воды готовились в смесительной емкости или путем подачи морской воды в канал с пресной водой. Контроль расхода растворов осуществлялся с помощью ротаметров 5. Температура исходных растворов измерялась ртутными термометрами, установленными в ротаметрах, давление электроконтактными

манометрами 4. Управление потоками осуществлялось блоком 6. Концентрация растворов измерялась электросолемером ГМ-65 при взятии проб из пробоотборников 7.

Рисунок 1 - Принципиальная схема экспериментальной установки

Входящая в состав установки электродиализная батарея 8 собрана из 22 ЮТ.!11 юТ Тю л гетерогенных анионообменных мем-

бран МА-40 (а) (рисунок 2), чередующихся с катионообменными мембранами МК-40 (к). Первые пропускают я только положительные ионы, вторые -3 только ионы отрицательных знаков. Площадь одной мембраны 0,165 м2. Мембраны разделяются полипропиленовыми рабочими и поворотными рамками 1, внутри рамок расположен турбулизатор 2 из гофрированного просечного винипласта. В рамках и мембранах выполнены пазы для прохода растворов (стрелками показаны: 8 -

8? Т12

«I Т"

Рисунок 2 - Схема электродиализной батареи

подвод пресной воды, 9 - морской, 10 - отвод отработанных растворов, 11 и 12 подвод промывочной воды в электродные камеры). По торцам батарея ограничена платинированными титановыми электродами (э), и прижимными плитами 4, 5.

Электроды батареи соединены через сопротивление нагрузки 3, в качестве которого использовался магазин сопротивлений. Падение напряжений на сопротивлении нагрузки измерялось цифровыми (6) и самопишущими (7) приборами. Внутреннее сопротивление батареи определялось при подаче на электроды переменного напряжения от звукового генератора ГЗ-111.

Принцип действия установки обратного электродиализа заключается в том, что при движении двух растворов различных концентраций по каналам, разделенным ионоселективными мембранами, возникает направленное движение ионов из концентрированного раствора в слабый раствор, образующее на крайних электродах пакета мембран электрические потенциалы противоположных знаков.

Эксперименты проводились с двумя вариантами компоновки батареи, обеспечивающих гидродинамические режимы: 1) скорость движения растворов в межмембранных каналах IV = 1,87 см/с, число Рейнольдса Яе = 28; 2)м> = 6,25 см/с, Яе =98.

Особое внимание уделено планированию эксперимента и оценке погрешностей измерений, которые дают возможность утверждать о достоверности полученных результатов.

В третьей главе обсуждаются результаты экспериментов, которые впервые проведены в натурных условиях. Проводится сравнение с результатами других авторов, полученных на искусственных энергоносителях.

Экспериментальные графики изменения мощности батареи в зависимости от нагрузки в электрической сети (рис. 3) показывают, что для любых соле-ностей растворов существует оптимальное значение мощности, обусловленное равенством внутреннего и внешнего сопротивлений. Причем, с возраста-

нием солености этот оптимум смещается в сторону меньших значений сопротивления. Действительно, как известно, мощность определяется через сопротивление потребляемой нагрузки Я„ и силу тока I, или напряжение Уб

- -о- - Соленость 0,18 %о —а—0,27 ■■■¿г-- 0,59 --Х- 0,63 - -Ж—1,8

4 о.

"■йрдГ '"А

Г >

>

<

О 20 40 60 80 100 120 Сопротивление нагрузки, Ом

Рисунок 3 - Влияние сопротивления электрической нагрузки на мощность РЭД-аппарата для различных концентраций соли в пресной воде (соленость морской воды 33,7 %о, скорость течения растворов в каналах аппарата 1,87 см/с)

Зависимость ее от при фиксированном внутреннем сопротивлении Я^ носит экстремальный характер с максимальным значением при /<!„ = Яб.

Сопротивление батареи, состоящей из N пар мембран, определяется суммой сопротивлений составляющих его элементов

Ъ=^(гт+г.+г,+гм), (2)

где А - рабочая площадь каждой мембраны; гт гк - сопротивление единицы площади анионо - и катионообменных мембран; григм- удельное сопротивление элементов (ячеек) с пресной и морской водой. Если расстояние между мембранами обозначить А, м; молярную электрическую проводимость Л, См-м2, и молярную концентрацию соли в воде С, кмолъ/м, то 10

Экспериментальные и расчетные значения этого параметра в зависимости от солености пресной воды, изменяемой добавлением некоторого количества морской воды, показали, что сопротивление в области значений солености 5 < 1 %о (1 %о и 1 г/л) стремится к бесконечности. Причем, с уменьшением скорости течения жидкости экспериментальные точки эквидистантно удаляются от теоретической кривой в сторону повышения сопротивления.

Кроме того, существенное влияние на мощность оказывает разность концентраций морской и пресной воды, причем последняя имеет оптимальную соленость (рис. 4). Это объясняется, тем, что, несмотря на увеличение напряжения электрического тока при снижении солености Бр пресной воды стремительно растет ее электрическое сопротивление, в то время как повышение Бр приводит к значительному снижению напряжения.

25

20 15

^ т

5 л"

о

5

0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Соленость, %о

Рисунок 4 - Зависимость удельной мощности экспериментальной установки от солености

пресной воды

Теоретическая вольт-амперная характеристика должна графически выражаться прямой линией, пересекающей ось ординат в точке, соответствующей

' \ 1 1 1

о Максимальная мощность (скорость пресной воды 1,87 см/с) д Мощность при нагрузке 2 ом х Мощность при нагрузке 30 ом □ Максимальная мощность (скорость 6,25 см/с)

/ \ \

Ч

* (

дх " "Д- - _ .

напряжению разомкнутой цепи Урц. Но величина внутреннего сопротивления Пт не остается постоянной: растет поляризация электродов, повышается их электрическое сопротивление и мембран за счет фазовых и структурных превращений, образования отложений посторонних субстанций, содержащихся в природной воде; изменяется проводимость растворов, т. к. вместе с ионами солей через мембраны проникает и некоторое количество воды.

Сила тока батареи, мА

Рисунок 5 - Вольтамперные характеристики батареи обратного электродиализа последовательной схемы для различных соленостей пресной воды

Действительные зависимости У-1 в широком диапазоне токовой нагрузки отличаются от прямолинейных. Наибольшее отклонение наблюдается в областях малых и больших токов. Отсюда можно предположить, что существует оптимальная зона нагрузки, соответствующая гидродинамическому режиму течения жидкости в каналах РЭД элементов: при малых нагрузках не все ионы, проникшие через мембраны, участвуют в токообразующих процессах на электродах, что вызывает их концентрационную поляризацию (кривая

поворачивает вверх). Если же ток нагрузки очень велик, то массообменные процессы не успевают обеспечивать ионами электроды и напряжение уменьшается более интенсивно (рисунок 5).

Выражение для ЭДС одной ячейки, ограниченной разнополюсными мембранами, на основе уравнения Нернста записывается в виде

V =2-

-1п

(4)

где Л - универсальная газовая постоянная, Тср - средняя абсолютная температура растворов, Р - число Фарадея, аср - средняя проницаемость мембранной пары, а- активность раствора. Вся батарея будет иметь ЭДС

аЯТ V. = 2Ы——— 1п

(5)

5 4,5 4 3,5 т 3 1.2,5

Р

га

ш 2

О

С!

П 1,5 1

0,5 0

\

\ >

с

ч ■— —-

— и. __ г — ---

* • ■ . ■ - „

..... —

0,5 1 1,5 2 2,5

Соленость раствора, %о

- Эдс батареи (скорость 1,87 м/с)

□ Эдс батареи (скорость 6,25 м/с)

- Эдс батареи (расчет)

3,5

Рисунок 6 - Влияние солености пресной воды на ЭДС установки

Расчетная кривая зависимости ЭДС от активности ионов пресной воды ар, которая пропорциональна солености Бр, иллюстрирует монотонный рост Уб

при ее снижении (см. рис. 6). Из графиков также видно существенное влияние на величину ЭДС скорости потока, что отмечается в публикациях других авторов, хотя этот параметр не входит в формулу (5). Вероятно, это объясняется интенсификацией массообмена в диффузионном пограничном слое при увеличении числа Рейнольдса Яе. В результате с ростом скорости течения растворов экспериментальные графики приближаются к теоретическим.

Гидродинамика потоков в плоскопараллельных каналах малого проходного сечения, особенно при наличии искусственных турбулизаторов, изучена недостаточно. Однако немногочисленные экспериментальные данные показывают, что увеличение степени загромождения проходного сечения электродиализной ячейки турбулизаторами приближает режим движения воды по своим характеристикам к гидродинамике зернистых слоев.

80

ш г

® 70 х 0)

£ 60 Г)

ш

а

0 40 -

ь

Г

1 30

П

га о.

| 20 -х 0) X

§. 10-с я X

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Скорость течения, см/с

Рисунок 7 - Напряжение разомкнутой цепи одного элемента батареи в зависимости от режима течения растворов

У „в---- ----в- - .----

о'

а ' *

о Соленость пресной воды Э = 0,56 г/л —□— Б = 1,05 г/л - л - Э =2,05 г/л

0,56 1,13 1,69 Яе

Известно, что для зернистых слоев критическое число Рейнольдса значительно меньше, чем для течений в трубах и каналах. Это приводит к тому, что за счет дополнительного перемешивания жидкости на гранулах коэффициент эффективной диффузии оказывается выше молекулярного значения.

Иллюстрацией этому служит рисунок 7, на котором путем обработки результатов опытов иностранных авторов построены графики изменения напряжения при увеличении числа Яе. Характер кривых свидетельствует, по-видимому, о переходе режима течения от ламинарного к турбулентному, что способствует увеличению напряжения. Особенно это иллюстрируется экстремумом на верхней кривой, который, вероятно, является следствием кризиса сопротивления.

Смоделировав канал токообразующей ячейки в виде зернистого слоя, удалось произвести аналитическую оценку мощности, потребляемой перекачивающими насосами, и показать существенный рост гидравлического сопротивления при увеличении скорости движения жидкости по каналам небольшого эквивалентного диаметра.

В четвертой главе проведен теоретический анализ термодинамических процессов преобразования ЭГС и оптимизации параметров обратного электродиализа, получено выражение для оценки энергетического потенциала ЭГС водных ресурсов.

Выполненный анализ способов преобразования энергии, основанных на мембранных эффектах, показал, что, РЭД аппараты могут найти применение в природных условиях, т. е. при комбинации морской и речной воды.

Как видно из диаграммы (рисунок 8) плотность мощности РЭД установок по данным различных авторов изменяется от 0,02 до 1,24 Вт/м2. Такой разброс данных является следствием существенного влияния гидродинамики потока, обусловленной конструктивными особенностями межмембранных проставок, которая оказывает влияние даже в большей степени, чем характеристики мембран. Так, например, удельная мощность 0,41 Вт/м2 получена с

помощью гетерогенного типа модифицированных полиэтиленовых мембран и сформированных химическим образом разделителей-турбулизаторов (толщина прокладки 0,65 мм). Более высокие плотности энергии получены на тех же самых мембранах и разделителях увеличением градиентов концентраций рассола и пресной воды.

Щр - данные [Jagur-Grodzinski J., Kramer R.]

О - опыты [Pattie R.E.]

Ц) - [Weinstein J.N., Leitz F.B.]

- [Audinos R.]

(Г) - [Княжев B.B.]

@ - [Turek M., Bandura В.]

я 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Электрохимический потенциал Дф, (В) Рисунок 8 - Удельная мощность батарей обратного электродиализа (плотность

мощности на единицу суммарной площади всех мембран батареи, Вт/м2

Следует отметить, что существенное влияние на плотность получаемой энергии оказывает расстояние между мембранами. Как видно из рисунка 8, уменьшение этой величины за счет толщины прокладки до 5 = 0,19 мм [Тигек М., Вапёига В.], по сравнению с результатами наших исследований (5 = 2 мм), позволило повысить удельную мощность более чем в 20 раз, несмотря на меньший градиент концентрации. Причиной этого является значительное снижение внутреннего сопротивления ячеек с пресной водой.

Пятая глава отражает прикладное значение разработанной теории определения параметров РЭД аппаратов представленными результатами расчетных исследований повышения эффективности опреснительной установки при внедрении в ее состав устройства для выработки электроэнергии. 16

Для анализа результативности батареи обратного электродиализа ОУ большое значение имеет коэффициент использования энергетического потенциала (КИП) градиентов солености двух потоков воды. Этот показатель, по сути, является коэффициентом полезного действия брутто установки. Однако следует также учитывать, что при больших скоростях течения существенно возрастают гидравлические потери энергии на прокачку рабочих сред через установку. Эти потери, в принципе, могут быть соизмеримы с количеством полученной энергии. Поэтому, несмотря на однозначное увеличение КИП с ростом 11е, эффективная мощность снижается после достижения некоторого оптимального значения. Таким образом, промышленные РЭД установки для преобразования энергии следует проектировать с учетом внутренних потерь энергии, т. е. использовать КПД нетто.

Для оценки гидравлических потерь Ар проведены расчетные исследования (рисунок 9) по некоторым зависимостям, в том числе и в соответствии с точным решением уравнений Навье-Стокса для ламинарного течения между двумя параллельными стенками. Наибольшее приближение к экспериментальным значениям дает расчет по методике Идельчика И.Е., согласно которой коэффициент сопротивления находят как для труб круглого сечения и вводят дополнительные коэффициенты, учитывающие форму поперечного сечения. В этом случае Л„ = 64/Яе<1г, а Л = 1,5А,,

АР = Л^1, (7)

где Яе^ = \vdjv - число Рейнольдса по гидравлическому диаметру <1г\ X = 48/Явф. - линейный коэффициент сопротивления трения; М - отношение длины канала к его толщине.

Следует заметить, что при увеличении числа Рейнольдса коэффициент гидравлических потерь снижается. Поэтому установка перед электродиализной батареей гравитационной цистерны, в которую вода будет подаваться

насосом по трубе большого диаметра, приведет к значительному уменьшению потерь мощности.

1000

900

800

а 700 с

i 600 X

а»

5 500

Ч

а 400

ш

ь

с 300 200 100 0

0,001 0,003 0,005 0,007 0,009 0,011 0,013 0,015 Скорость потока, м/с

Рисунок 9 Потери давления в каналах с прокладкой толщиной 0,19 мм

Оборудовать существующие судовые ОУ аппаратами обратного электродиализа можно в процессе модернизации. Наиболее приспособленными для этого являются установки с двухступенчатыми испарителями.

Морская вода, поступающая в первую ступень испарения 2 опреснительной установки (рисунок 10), преобразуется в пар, конденсат которого после конденсатора 5 направляется в гравитационную цистерну (ГЦК) /№ а из цистерны - в RED-установку. Соленость конденсата в аппарате незначительно повышается, и он направляется в испаритель второй ступени, после которой получают дистиллят требуемого качества.

Такая же цистерна Пвх монтируется и под рассол с повышенной концентрацией соли. Схема предусматривает возможность работы и на морской воде или смеси ее с рассолом.

Кроме того, предусмотрен вариант получения электроэнергии за счет разницы концентраций рассола и морской воды, которая в данном случае выполняет функцию слабого раствора, т.е. движется по отсеку пресной воды.

Рисунок 10 Принципиальная схема опреснительной установки с выработкой электроэнергии. 1,2 — первая и вторая ступени испарителя; 3 - влагоуловители; 4 - подогреватели; 5 - конденсатор; 6, 7 - насосы; 8 - солемер; 9 - устройство для выработки электроэнергии.

Схема использования РЭД аппаратов в одноступенчатых испарителях отличается наличием замкнутого пресноводного контура, в котором оптимальная соленость поддерживается добавлением определенного количества дистиллята (около 10 %) и соответствующим сбросом отработавшей жидкости.

Технико-экономическая оценка характеристик опреснительных установок

с выработкой электроэнергии показала, что массогабаритные показатели и

срок окупаемости капиталовложений на создание комбинированных опреснительных установок отвечают предъявляемым требованиям.

ВЫВОДЫ

1. Анализ методов преобразования ЭГС выявил перспективность электрогенераторов, основанных на принципах обратного электродиализа.

2. Создан испытательный стенд и проведены экспериментальные исследований преобразования ЭГС водных ресурсов на основе ионообменных мембран.

3. Впервые получены вольтамперные характеристики реверсированной электродиализной установки для различных гидродинамических режимов. Установлено значительное снижение плотности электрического тока в батарее при увеличении расстояния между мембранами.

4. Экспериментально доказано существенное увеличение эффективности РЭД аппаратов с ростом числа Рейнольдса течения морской и пресной воды. Выполнено теоретическое обоснование обнаруженного эффекта.

5. Разработана методика аналитического определения гидродинамического сопротивления электродиализной батареи, позволяющая оценить потери энергии в зависимости от конструкций прокладок-турбулизаторов.

6. Проведены сравнения опытов различных авторов, разработаны критерии сопоставления осмотических и электродиализных установок преобразования ЭГС. Установлено влияние режимных и эксплуатационных факторов на коэффициент полезного действия электрогенерирующих аппаратов.

7. Определены основные внутренние потери энергии, учитываемые КПД нетто, которые могут иметь место в проектируемых промышленных РЭД установках для преобразования энергии. Указаны методы их снижения.

8. Проанализированы технико-экономические показатели, определяющие себестоимость производимой электроэнергии на основе обратного электродиализа. Установлено, что генеральным фактором, который касается продви-

жения принципов преобразования ЭГС в область практического использования, является достигнутый в последнее время прогресс в мембранных технологиях, применяемых для опреснения, в результате чего РЭД установки могут стать конкурентоспособными относительно традиционных электростанций.

9. Предложены принципиальные схемы судовых опреснительных установок, использующих мембранные электрогенераторы, которые позволяют экономить топливо и снижать вредные выбросы судовых электростанций.

10. Получены эмпирические формулы для определения выходных характеристик РЭД аппарата, включенного в состав опреснительной установки, учитывающие конструктивные особенности и гидродинамические режимы.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах: Публикации в изданиях перечня ВАК

1. Княжев В.В. Судовая опреснительная установка с выработкой электроэнергии [Текст] / Семенюк A.B., Княжев В.В., Гармаш С.А. // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, - 2010. № 2. - С. 340-343.

2. Княжев В.В. Ресурсы и способы преобразования ЭГС [Текст] / В.В. Княжев // Вестник ДВО РАН. - 2010. -№3. - С. 131-138.

3. Княжев В.В. Экологичный электрогенератор для рыбохозяйственных предприятий [Текст] / A.B. Семенюк, В.В. Княжев // Известия ТИНРО. -2010.- том 161.-С. 251-254.

4. Княжев В.В. Способ работы установок для преобразования энергии растворов [Текст] /А.К.Ильин, В.В.Княжев // Авторское свидетельство № 1325191. - Опубл. 23.07.1987 . - Бюлл. №27.

Публикации в других изданиях

5. Княжев В.В. Экспериментальные исследования энергетической установки на основе обратного электродиализа [Текст] / Семенюк A.B., Княжев В.В. // Материалы 8-ой междунар. научно-практической конф.: Проблемы транспорта Дальнего Востока. - Владивосток. МГУ. 2009. - С. 113-115.

6. Княжев В.В. Исследование характеристик электродиализной энергетической установки [Текст] /В.В. Княжев // Международные научные чтения «Приморские зори - 2005». Вып. 2. Владивосток. 2005. с. 23-28.

7. Княжев В.В. Экспериментальная электродиализная энергетическая установка [Текст] /В.В. Княжев // Материалы 3 Всесоюзной конференции по энергетике океана. - Владивосток. ИПМТ ДВО АН СССР. - 1990. - с. 13-14.

8. Княжев В.В. Прямое преобразование энергии градиентов солености [Текст] / В.В. Княжев // Нетрадиционная энергетика и технология. - Часть 2. - Материалы международной конференции 14-16 ноября 1995. - Владивосток 1996.-С. 13-14.

9. Княжев В.В. Растворы - источник энергии градиентов солёности [Текст] / В.В. Княжев // Труды 6-ой Международной научно-практической конференции (13-14 мая 2008 года, г. Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-ти частях. Часть 4. Возобновляемые источники энергии. Местные энергоресурсы. Экология,- М.-.ГНУ ВИЭСХ. -2008. - С. 368-373. ISSN 0131 - 5277.

10. Knyazhev V. У. Salinity Gradient - Source of Energy in the Coastal Zone of Ocean [Электронный ресурс] / V. V. Knyazhev // The Proceedings of The Eighth (2008) ISOPE PACIFIC/ASIA OFFSHORE MECHANICS SYMPOSIUM (PACOMS-2008) Bangkok, Thailand November 10-14. - 2008

ISBN 978-1-880653-52-4, ISSN 1946-004X, www.isope.org, - P. 59-62.

11. Knyazhev V.V. Conversion of salinity gradient energy [Электронный ресурс] / V. V. Knyazhev // Proceedings of conference RENEWABLE ENERGY 2010,27 June -2 July, Pacifico Yokogama, Yokogama, Japan. -2010. - P-Oc-13

12. Knyazhev V.V. A Study on Energy from Salinity Gradient in Primorye, Russia [Электронный ресурс] / V. V. Knyazhev // Proceedings of the 9th (2010) ISOPE Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium (ISOPE PACOMS-2010), Busan, Korea - November 14-17.-2010, ISBN 978-1-880653-79-1: ISSN 1946-004X. www.isope.org. - P. 179-181.

Княжев Валерий Викторович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУДОВЫХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК КОМБИНИРОВАНИЕМ С АППАРАТОМ ОБРАТНОГО ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1,0 п. л. Формат 60x84 1/1 б Тираж 100 экз._Заказ №37_

Отпечатано в типографии РПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского 690003, Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЭНЕРГИИ ГРАДИЕНТОВ СОЛЕНОСТИ. Современное состояние вопроса и постановка задачи исследований.

1.1.Принципы преобразования энергии градиентов солености.

1 .2.Классификация методов преобразования энергии градиентов солености.

1.2.1 Осмотический принцип преобразования энергии градиентов солености.

1.2.2 Электрохимические принципы преобразования ЭГС.

1.2.3 Парокомпрессионный принцип преобразования ЭГС.

1.2.4 Механохимическое преобразование энергии градиентов солености.

1.2.5 "Криоскопический" принцип преобразования энергии градиентов солености.

1.2.6 Использование потенциала двойного электрического слоя.

1.3 Выводы и постановка задачи исследований.

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ.

2.1 Электродиализный аппарат и система измерений.

2.1.1 Принцип действия экспериментальной установки.

2.1.2 Состав стенда и управление экспериментом.

2.1.3 Контрольно-измерительные приборы.

2.2 Планирование экспериментов.

2.3 Погрешность измерений.

2.3.1 Оценка случайных погрешностей прямых измерений.

2.3.2 Оценка грубых погрешностей прямых измерений.

2.3.3 Оценка случайных погрешностей косвенных измерений.

2.3.4 Метрологические характеристики измерительных устройств.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ НА ОСНОВЕ

ОБРАТНОГО ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА.

3.1 Вольтамперные характеристики батареи.

3.2 Гидродинамика в элементах РЭД установки.

3.3 Электрические мощность и внутреннее сопротивление батареи.

ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ОСНОВ И ПРИНЦИПОВ

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ГРАДИЕНТОВ СОЛЕНОСТИ.

4.1 Термодинамические основы процесса смешения растворов разной концентрации.

4.2 Энергетические потенциалы источников энергии, обусловленной градиентами солености.

4.3 Теоретический анализ и оптимизация параметров обратного электродиализа.

4.4 Сравнение способов преобразования энергии.

ГЛАВА 5 ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОНОМИЧНОСТИ УСТАНОВОК ОБРАТНОГО ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

5.1 Коэффициент полезного действия экспериментальных и промышленных установок.

5.2 Себестоимость производимой электроэнергии.

5.3 Перспективы практического применения принципов обратного электродиализа.

В нарастающем темпе развития традиционной энергетики все больше проявляются связанные с ней негативные эффекты: тепловое, химическое, радиоактивное загрязнение окружающей среды в сочетании с быстрым уменьшением легкодоступных запасов топлива, особенно нефти, газа, высококачественного угля. Поэтому совершенствование судовых энергетических установок немыслимо без решения комплекса задач, отвечающих требованиям высокой экономичности, экологической чистоты и комфортности для экипажа и пассажиров судна.

К таким задачам относится снижение эксплуатационной мощности судовой электростанции, работающей на органическом топливе, за счет использования альтернативных источников энергии для привода различного рода вспомогательных механизмов. В результате могут быть снижены расход топлива СЭУ и выбросы токсичных газов.

Особенно актуально подобное решение в системах глубокой утилизации теплоты ДВС теплоходов и тепловых схемах судовых паротурбинных агрегатов, в которых применяются опреснительные установки (ОУ) с испарителями поверхностного типа с целью получения питьевой, мытьевой или питательной (для котельных агрегатов или систем охлаждения дизельных двигателей) воды.

Прямое преобразование энергии химических потенциалов, обусловленной разностью концентраций морской и пресной воды, которые циркулируют в контурах ОУ, в электрическую энергию происходит в результате их параллельного течения через диалитические ячейки электродиализного блока (батареи). Формируют повторяющийся элемент батареи пара селективных ионообменных мембран, одна из которых пропускает из отсека с морской водой только положительные ионы (анионитовая), а другая только отрицательные (катионитовая), в соседние ячейки, где движется вода с более низкой концентрации соли (пресная). Направленное движение ионов вызывает электрический ток, снимаемый с крайних электродов батареи. Суммируя определенное количество элементарных ячеек можно получить напряжение и мощность, которые необходимы потребителю электроэнергии. Описанный эффект является обратным по отношению к процессу опреснения минерализованных вод с помощью электродиализа под действием приложенного к внешним электродам батареи напряжения и называется реверс-электродиализом (РЭД).

Фундаментальные теоретические исследования работы РЭД установок, выполненные зарубежными авторами показали, что для достижения экономической эффективности таких аппаратов внутреннее сопротивление ячеек должно быть минимизировано. Удельная мощность нетто может быть максимально повышена благодаря большой разности концентраций растворов, минимальному расстоянию между мембранами ячеек с пресной водой, уменьшению толщины диффузионного пограничного слоя, выбору высокоселективных низкоомных мембран и совершенствованию технологии их производства.

Однако экспериментальные подтверждения этих расчетов отсутствуют, в связи, с чем в некоторых публикациях выражаются сомнения в реальной возможности получить высокую эффективность электрогенератора. Главный-аргумент недоверия заключается в предположении значительных потерь энергии на транспортировку раствора с высокой скоростью, особенно для пресноводного отсека, которые могут сравниться или даже превысить уровень получаемой мощности.

Следует отметить, что фундаментальные физические процессы, лежащие в основе использования энергии градиентов солености (ЭГС), с практической стороны, т. е. на уровне совершенствования технических средств для преобразования энергии, исследованы недостаточно.

В диссертации рассматриваются вопросы технических возможностей непосредственного преобразования энергии, обусловленной градиентами солености. Проводится теоретический и экспериментальный анализ влияния режимных и конструктивных параметров на процессы получения электроэнергии в элементах электродиализной установки, предназначенной для судовой опреснительной установки.

Установки прямого преобразования энергии градиентов солености в электрическую без предварительного получения теплоты представляют интерес для энергетики будущего. Колоссальные объемы природных растворов разной концентрации, и прежде всего водные ресурсы рек и океанов могут использоваться в качестве источников этой энергии. В диссертации разрабатывается математическая модель расчета термодинамических потенциалов водных ресурсов регионов и дается оценка энергетических возможностей прибрежных зон Приморского края.

В работе проанализированы уравнения, предложенные различными исследователями для определения параметров электродиализных агрегатов. Основные формулы касаются вольт-амперных характеристик, гидравлического и электрического сопротивления элемента, который является базовой повторяющейся частью батареи.

Работа выполнялась на кафедре «Эксплуатации автоматизированных судовых энергетических установок» Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского, а также в лаборатории нетрадиционной энергетики (НЭ) Института проблем морских технологий (ИПМТ) Дальневосточного отделения Академии наук России и является продолжением комплексных исследований в области возобновляемых источников энергии, которые проводятся в проблемной лаборатории нетрадиционной энергетики ИПМТ.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору МГУ им. адм. Г.И. Невельского А. В. Семешоку. А также благодарит заведующих лаборатории НЭ: д.т.н., профессора Ильина А.К., д.т.н., профессора Ковалева О.П. за общее руководство работой и академика РАН Акуличева В.А. за ценные технические советы.

Автор выражает благодарность коллективу лаборатории нетрадиционной энергетики и рецензентам за внимание, полезные советы и помощь при подготовке диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен комплекс работ, содержащий совокупность результатов и технических решений, подкрепленный экспериментальными исследованиями на натурном электродиализном аппарате в условиях природных энергоносителей, который позволяет решить крупную научно-техническую задачу развития альтернативных источников энергии.

2. Показано, что ресурсы ЭГС превосходят ресурсы большинства других источников энергии в океане.

3. Анализ методов преобразования ЭГС выявил перспективность электрогенераторов, основанных на принципах обратного электродиализа.

4. Создан испытательный стенд для проведения научных исследований прямого преобразования градиентов солености в электричество на основе ионообменных мембран. Проведены эксперименты.

5. Впервые получены вольтамперные характеристики реверсированной электродиализной (РЭД) установки для различных схем гидродинамического соединения ее элементов. Установлено значительное снижение плотности электрического тока в батарее при увеличении расстояния между мембранами.

6. Экспериментально доказано существенное увеличение эффективности РЭД аппаратов с ростом числа Рейнольдса течения морской и пресной воды. Выполнено теоретическое обоснование обнаруженного эффекта.

7. Разработана методика аналитического определения гидродинамического сопротивления электродиализной батареи, позволяющая оценить потери энергии в зависимости от конструктивного исполнения прокладок-турбулизаторов.

8. Измерения мощности батареи в зависимости от нагрузки в электрической сети показывают, что для любой солености раствора существует оптимальное значение мощности, обусловленное равенством внутреннего и внешнего сопротивлений. С возрастанием солености этот оптимум смещается в сторону меньших значений сопротивления.

9. Проведены сравнения опытов различных авторов, разработаны критерии сопоставления осмотических и электродиализных установок преобразования ЭГС. Установлено влияние режимных и эксплуатационных факторов на коэффициент полезного действия электрогенерирующих аппаратов.

10. Определены основные внутренние потери энергии, учитываемые КПД нетто, которые могут иметь место в проектируемых промышленных РЭД установках для преобразования энергии. Указаны методы их снижения.

11. Проанализированы технико-экономические показатели, определяющие себестоимость производимой электроэнергии на основе обратного электродиализа. Установлено, что генеральным фактором, который касается продвижения принципов преобразования ЭГС в область практического использования, является достигнутый в последнее время прогресс в мембранных технологиях, применяемых для опреснения, в результате чего РЭД установки могут стать конкурентоспособными относительно традиционных электростанций.

12. Предложены принципиальные схемы опреснительных установок с выработкой электроэнергии, обеспечивающей потребности вспомогательного судового оборудования, которая позволяет сэкономить не менее 2 кВт-часов на 1 тонну вырабатываемого дистиллята.

13. Получены полуэмпирические формулы для определения выходных характеристик электрогенераторного аппарата, включенного в состав опреснительной установки, учитывающие конструктивные особенности и гидродинамические режимы.

1. Constans J. Marine Sources of Energy: Pergamon Press. 1979.

2. Wick G.L. Power from salinity gradients // Energy, the International Journal. 1978. V.3 № 1-6. P.95-100.

3. Isaacs J.D. and Schmitt W.R. Ocean Energy: Forms and Prospects // Science. 1980. V.207. P. 265-273.

4. Wick G.Sh. Salt Power: Is Neptune's Ole Salt a Tiger in the Tank? // Oceanus. 1979/80. V. 22. № 4. P. 29-37.

5. Norman R.S. Water Salination: A Source of Energy // Science. 1974. V. 186. P. 350-352.

6. Monney H.J. Ocean Energy from Salinity Gradients // Ocean Energy Resour. Proc of Energy Tehn. Conf. Houston. Tex. 1977. New York. 1977, P. 33-42.

7. Gellinek H.H.G. Energy from sea: fresh water/ salt water // Chemical Engineering. 1975. V.82. №1, P. 132.

8. Акуличев В.А. Океан и энергетика // Природа. 1979. № 8. С. 29-37.

9. Шитс Г.Е. Преобразование тепловой энергии океана // Энергетические превращения в океане / ТОЙ ДВНЦ АН СССР. Владивосток. 1981. С. 5-22.

10. Айзеке Дж.Д. Тепловые, гидродинамические и химические источники энергии океана // Энергетические превращения в океане / ТОЙ ДВНЦ АН СССР. Владивосток. 1981. С. 23-30.

11. Kinelski Е.Н. Salinity Gradient Energy Conversion. // Proc. of the 7-th Ocean Energy Conference. Washington. June 1980. V. 2. P. 11.6-1 11.6-7.

12. Isaacs J.D. Ideas and Some Developments of Wave-Power Conversion, Dinamic wave Absorption, and Deep-Sea Moring // 1-st Symposium on wave energy utilization. Gothenborg. 1979. Goteborg. 1979. P. 204-221.

13. Schmitt W.R. Ocean energy on parade // Harvesting ocean energy / Unesco. Paris. 1981. P. 17-28.

14. Wick G.L. and Isaacs J.D. Salt Domes: Is There More Energy Available from Their Salt than from Their Oil? // Science. 1978. V. 199. P. 1432-1437.

15. Moneris A.M. Aprovechamiento Energético de los Gradientes Salino y Térmico de los Océanos // Ingeneria Naval. 1982. №582. P. 346-378.

16. Sorensen B. Renewable Energy. Academic press. London. 1979. 683 p.

17. O'Brien R.N. and Forgacs C. and Schechter J. The Practical Use of Salinity Power // Chemistry international. 1980. №3. P. 24-29.

18. Wick G.L. Salinity energy // Harvesting ocean energy / Unesco. Paris. 1981. P. 111-130.

19. Хмельницкий P.A. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1988. 400 с.

20. Loeb S., Block M.R. and Isaacs J.D. Salinity Power, Potential and Processes, Especially Membrane Processes // Advances in Oceanography / ed. by Charnock H. 1978. P. 267-288.

21. Mehta G.D., Jain S.C. and Fraser m. d. and Senatore S.J. and Rothstein H.L. Salinity Gradient Energy Conversion // "Oceans 79" 6-th Ann. Comb. Conf. San Diego, Calif. 1979. New York. 1979. P. 566-571.

22. Norman R.S. Water Salination: A Source of Energy // Science. 1974. V. 186. P. 350-352.

23. Williams W.G. // Science. 1979. V. 203. P. 376-377.

24. Wick G.L., Isaaks J.D. // Science. 1979. V. 203. P. 377.

25. Lavi A. A. Salinity Gradient Energy Conversion (SGEC) // Oceanograpy The Precsent and Future / ed. by Brever P.G. 1982. P. 335-338.

26. Senatore S.J., Glassman S.I. Preliminary Design Stüde of Salinity Gradient Energy Conversion Systems // Proc. of the 7-th Ocean Energy Conference. Washington. June 1980. V.2. P. 11.8-1 11.8-13.

27. Jain S.C. and Mehta G.D. Closed-cycle Salinity Gradient Energy Conversion Systems Using Membranes // Proc. of the 7-th Ocean Energy Conference. Washington. June 1980. V. 2. P. 11.7-1 11.7-6.

28. Loeb S. Method and Apparatus for Generating Power Utilizing Pressure-Retarded-Osmosis // U.S. Patent №3906250. Int. CI2. F03G 7/06, U.S. CI. 290/1; 60/649; 60/673; 310/2. Filed 19.06.74. Pat. 16.09.75.

29. Loeb S. Production of Energy from Concentrated Brines by Pressure-Retarded Osmosis. I. Preliminary Technical and Economic Correlation // Journal of Membrane Science. 1976. V.l.P. 49-63.

30. Loeb S., Van Hessen F. and Shahaf D. Production of Energy from Concentrated Brines by Pressure-Retarded Osmosis. II. Experimental Results and Projected Energy Costs // Journal of Membrane Science. 1976. V.l. P. 249-269.

31. Norman R.S. Osmotic Power Plants // Science. 1975. V. 189. P. 655.

32. Mehta G.D. and Loeb S. Internal Polarization in the Porous Substructure of a Semipermeable Membrane under Pressure-Retarded Osmosis // Journal of Membrane Science. 1978. V. 4. P. 261-265.

33. Mehta G.D. and Loeb S. Performance of Permasep B-9 and B-10 Membranes in Various Osmotic Regions and at High Osmotic Pressures // Journal of Membrane Science. 1979. V. 4. P. 335-349.

34. Loeb S. and Mehta G.D. A two-coefficient Water Transport Equation for Pressure-Retarded Osmosis // Journal of Membrane Science. 1979. V. 4. P. 351-362.

35. Davis T.A. Osmotic Propulsion of Iceberg // Iceberg Utilization. Proc. 1-st Int. Conf. and Workshops Fresh Water Prod. Weather Modif. and other Appl. Ames. Iowa. 2-6 Oct. 1977. New York e.a. 1978. P. 350-358.

36. Reali M. Submarine Hydro-electro-osmotic Power Plant for an Efficient Exploitation of Salinity Gradient //Energy. 1981. V. 6. P. 227-231.

37. Jellinek H.H.G. and Masuda H. Osmo Power Theory and Performance of an Osmo-Power Pilot Plant // Ocean Eng. 1981 V. 8. № 2. P. 103-128.

38. Honda T. Development of a Four-Partioned Permeator for Salinity Power Generation 11 Bullettin of the Society of Sea Water Science. Nihon Kaisai gakkashi. Japan. 1989. V. 42. № 5. P. 233-240.

39. Loeb S., Honda T., Reali M. Comparative Mechanical Efficiency of Several Plant Configuration Using A Pressure-Retarded Osmosis // Journal of Membrane Science. 1990. V. 51. P. 3232-335.

40. Loeb S. Energy production at the Dead Sea by pressure-retarded osmosis: Challenge or chimera? // Desalination, 1998. V.120. №3. P. 247-262.

41. Loeb S. One hundred and thirty benign and renewable megawatts from Great Salt Lake? The possibilities of hydroelectric power by pressure-retarded osmosis // Desalination, 2001, V. 141, №1. P. 85-91.

42. Loeb S. Large-scale power production by pressure-retarded osmosis, using river water and sea water passing through spiral modules // Desalination, 2002, V. 143, №2. P. 115-122. .

43. Emren A.T. Concentration Cell for Salinity Power Production: Economic Potential of the Concentration Cell // Alternative energy Sources III. Proc. of the 3-d Miami Int. Conf. on Dec. 15-17 1980, Miami Beach / Hemishere Publ. c. 1983. P. 229-241.

44. Pattle R.E. Production of Electric Power by Mixing Fresh and Salt Water in the Hidroelectric Pile //Nature. 1954. V. 174. P. 660.

45. Manecke G. Source of Current // U.S. Patent № 2700063. U.S. CI. 136/93.

46. Weinstein J.N., Leitz F.B. Electric Power from Differences in Salinity: The Dialitic Battery // Science. 1976. V. 191. P. 557-559.

47. Forgacs C. and O'Brien R.N. Utilization of Membrane Processes in the Development of Non-Conventional Renewable Energy Sources // Chemistry in Canada. 1979. № 5. P. 19-21.

48. Clampitt B.H., Kiviat F.E. Energy Recovery from Saline Water by Means of Electrochemical Cell // Science. 1976. V. 194. P. 119-120.

49. Forgacs C. Recent Developments in the Utilization of Salinity Power // Desalination. 1982. V. 40. P. 191-195.

50. Veerman J. Rijnwater onzouten hoeft geen energie te kosten // PT PolyTechnisch tijdschrift. 1994. №9. P. 52-55.

51. Olson M., Wick G.L. Isaacs J.D. Salinity Gradient Power: Utilizing Vapor Pressure Differences// Science. 1979. V. 206. P. 452-454.

52. Olson M. Salinity Gradient Vapor - Pressure Power Conversion // Energy. 1982. V. 7. №3. P. 237-245.

53. Isshiki N., Isao Nikai, Uchida H. Concentration difference energy operated power plants and media used in conjunction therewith // U.S. Patent № 4122680. Int. CI2. F0IK 25/06, U.S. CI.60/649. Filed 11.11.76. Pat. 31.10.78.

54. Ishida; Yuichi (Kanagawa, JP); Nagasawa; Naomi (Kanagawa, JP); Suzuki; Masayuki (Kanagawa, JP); Ami; Takaaki (Kanagawa, JP); Nishimura; Teiichiro (Kanagawa, JP) Driving system and actuator US Patent 6,577,039 June 10, 2003.

55. Assaf G. Apparatus for producing power using concentrated brine // U.S. Patent № 4617800. Int. CI4. F01K 19/10, U.S. Cl.60/689. Filed 4.0,4.85. Pat. 21.10.86.

56. Assaf G. Apparatus for producing power using concentrated brine // U.S. Patent № 4704993. Int. CI4. F22B 1/20, U.S. Cl.122/21. Filed 8.08.86. Pat. 10.11.87.

57. Assaf G. Browincki L.Y., Fisher U. Method of and means for producing power using concentrated brine // U.S. Patent № 5755102. Int. CI6. F03G 7/00, U.S. Cl.60/641.8. Filed 22.02.96. Pat. 26.05.98.

58. Katchalsky A. and Zwick M. Mechanochemistry and Ion Exchange // Journal of polimer science. 1955. V.16. P. 221-234.

59. Steinberg I.Z., Oplatka A. and Katchalsky A. Mechanochemical Engines // Nature. 1966. V. 210. P. 268-271.

60. Sussman M.V., Katchalsky A. Mechanochemical Turbine: A New Power Cycle // Science. 1970. V.167. P. 45-47.

61. Emren A.T. Salinity Power Production in Mechanochemical Engines // Energy. 1979. V. 4. P. 439-449.

62. Katchalsky A., Steinberg I.Z. and Oplatka A. Mechanochemical Engine // U.S. Patent № 33219098. U.S. Cl.60/1. Filed 22.10.65. Pat. 30.05.67.

63. Elmqvist O. Engine with contraction-active, ion-separating means // UK Patent Application, № 2038423. Grait Britan. Int. CI2. F01G 7/06. Filed 19.10.78. Publ. 23.06.80.

64. Elmqvist O. Motor, innefattande kontraktionsactiva, jonseparerande organ // Patent 7711910-5. Sverige. Int. CI2. F01G 7/06.

65. Brogioli D. Extracting Renewable Energy from a Salinity Difference Using a Capacitor // Physical Review Letters. 2009. V. 10331. P. 058501-1 058501-4.

66. Глинка Н.Л. Общая химия. JI: Химия. 1977. 720 с.

67. Слесаренко В.Н., Слесаренко В.В. Судовые опреснительные установки. Владивосток: МГУ, 2001. 448 с.

68. Гребенюк В. Д. и др. Получение, свойства и применение ионитовых мембран, селективных к однозарядным противоионам. М.: НИИТЭХИМ. 1987. 25 с.

69. Семенюк А.В. Повышение надежности и экономичности судовых турбинных установок в условиях многокомпонентного рабочего тела: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / МГУ. Владивосток. 2004. 300 с.

70. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. Книга 4 / Под общей ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. М.: Энергоатомиздат. 1991. 588 с.

71. Тепло-и массообмен. Теплотехнический эксперимент / Справочник под общей редакцией Григорьева В.А. и Зорина В.М. М.: Энергоиздат. 1982. 512 с.

72. Рыжков С.В. Теплотехнические измерения в судовых энергетических установках. Л.: Судостроение. 1980. 264 с.

73. Варыпаев В.Н., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока. М.: Высшая школа. 1990. 240 с.

74. Turek М., Bandura В. Renewable energy by reverse elektrodialysis // Desalination. 2007. V.205. P. 67-74.

75. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо C.A. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение. 1990. 208 с.

76. Красовицкий Ю.В., Дуров В.В. Обеспыливание газов зернистыми слоями. М.: Химия. 1991. 192 с.

77. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение. 1975. 559 с.

78. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. М.: Наука. 1981. 176 с.

79. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. М.: Химия. 1986. 272 с.

80. Семенюк А.В. Деформация профиля концентрации примесей при турбулентном течении теплоносителя в каналах энергетического оборудования // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 3. С. 54-56.

81. Курс физической химии / под ред. Герасимова Я.И. Том 1. М.: Госхимиздат, 1963, 624 с.

82. Герасимов Я.И., Гейдерих В.А. Термодинамика растворов. М.: изд. МГУ, 1980. 181 с.

83. Справочник по электрохимии / Под ред. Сухотина A.M.JL: Химия, 1981, 488 с.

84. Попов Н.И., Федоров К.Н., Орлов В.М. Морская вода. Справочное руководство. М.: Наука, 1979. 327 с.

85. Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Прямое преобразование химической энергии в электрическую // Природа. 1981. №1.

86. Гидрологический ежегодник. 1971, т.9. Бассейн Тихого океана, выпуск 6. Бассейн р. Уссури и б. Японского моря. Владивосток: ДВНИГМИ, 1972. 300 с.

87. Гидрологический ежегодник. 1977, т.9. Бассейн Тихого океана, выпуск 6. Бассейн р. Уссури и б. Японского моря. Владивосток: ДВНИГМИ, 1978. 300 с.

88. Атлас океанов. Тихий океан. ГУНО МО СССР, 1974. 3 02 с.

89. Месячные и годовые нормы температуры воды в северной части Тихого океана. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1981. 319 с.

90. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994. 367 с.

91. G.D. Mehta, Further results on the performance of present-day osmotic membranes in various osmotic regions// J. Membr. Sci. 1982. V.10.№1. 3-19.

92. J. Jagur-Grodzinski, R. Kramer, Novel process for direct conversion of free energy of mixing into electric-power// Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1986. V.25. №2. P. 443-449.

93. R. Audinos, Electric-power produced from 2 solutions of unequal salinity by reverse electrodialysis, Indian J. Chem. Sect. A-Inorg. Bio-Inorg. Phys. Theor. Anal. Chem. 31. 1992. №.6. P. 348-354.

94. K.L. Lee, R.W. Baker, H.K. Lonsdale, Membranes for power-generation by pressure-retarded osmosis // J.of Membrane Science. 1981. V.8. №2. P. 141-171.

95. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 711 с.

96. Методические рекомендации по определению сравнительной экономической эффективности новой техники. М.: Знание. 1989. 76 с.

97. R.E. Lacey, Energy by reverse electrodialysis // Ocean Eng. 1980. №7 P. 1-47.

98. Мельник Г.В. Возобновляемые источники энергии // Двигателестроение. 2007. №3. С. 47-51.

99. Kees van den Ende, Frederik Groeman. Blue Energy/ Briefing Paper. / KEMA Consulting. October 2007.

100. Ильин A.K. и Княжев B.B. Способ работы установок для преобразования энергии растворов // Авторское свидетельство №1325191, Опубл. 23.07.1987. Бюлл. №27.

101. Артемов Г.А. и др. Судовые энергетические установки. Д.: Судостроение. 1987. 480 с.