Sådan fungerer Slingshot Water Purifier

For mange mennesker, at få en drink vand på de varmeste dage er ikke så let som at fylde et glas på hanen. I stedet, de går miles til den nærmeste brønd. Eller de betaler store brøkdele af deres indkomster - mere end den gennemsnitlige person i et udviklet land betaler - for at have en distributørbil i vand, som måske ikke engang er ren. Omkring hver sjette person, fra 2005, kunne ikke få adgang til rent vand [kilde:FN]. Men ingen kan leve uden vand, så det er ofte, at mennesker uden adgang til rent vandforsyning ender med at drikke vand fyldt med kemikalier eller befolket af sygdomsfremkaldende organismer, som kan dræbe børn og forkorte voksnes liv.

Med det i tankerne, det er let at se, hvorfor Verdenssundhedsorganisationen satte adgang til sikkert drikkevand på sin liste over millenniumudviklingsmål, eller mål, der skal nås inden 2015 [kilde:WHO]. Men kan det lade sig gøre? Hver lomme med mennesker, der lider af vandstress, har brug for en overkommelig metode, der passer til de lokale forhold og livsstil. Klortabletter og lergryder, kogefiltre og kludfiltre, soltønder og regnfade, og filterudstyrede sugerør, der kan bæres på en halskæde, er alle blevet prøvet, men nogle mennesker mangler stadig en metode, der fungerer for dem [kilder:EPA, IDE, EAWAG, Vestergaard].

En bestemt kendt ingeniør har et produkt at tilføje til blandingen. Her er et tip:Han kører på Segway. Dean Kamen, der opfandt Segway og flere banebrydende medicinsk udstyr, har lagt et tiår med arbejde i en vandrenser, som han kalder "Slingshot". Navnet er en reference til historien om David og Goliat - til Kamen, vandbåren sygdom er en Goliat af et problem, og teknologi er slynge [kilde:Richardson]. Læs videre for at lære, hvordan renseren fungerer.

1. Rensning af slynge
2. Stirling -generatoren
3. Slingshot Omkostninger
4. Planer om slynge

Rensning af slynge

Udefra, vandrenseren ligner en sort boks. Det er omtrent på størrelse med et sovesal. Inde, der er et system til rensning af vand, der faktisk er ret gammelt og almindeligt. Lægemiddelvirksomheder bruger den samme metode til at rense vand til brug i medicin [kilde:MECO]. Den amerikanske flåde har brugt metoden til at afsaltes drikkevand [kilde:MECO].

Lægemiddelvirksomhed og ubådsversioner er ikke praktiske for udviklingslande, selvom. De er for store til at flytte og har brug for tilkaldte teknikere. Slingshot er enklere og mere bærbar.

Alle disse rensere virker efter dampkomprimeringsdestillation . Kamen løb engang ned på en delvis liste over, hvad denne proces kan rense:havet; vand snøret med arsen, gift, tungmetaller, vira og bakterier; væske på et kemisk affaldssted; eller indholdet af en latrin [kilde:Comedy Partners]. Bemærkelsesværdigt, alt det kræver er kogning og genflydning af vand ved præcise temperaturer. Lad os se, hvordan det fungerer.

Kamens sorte boks opretter først forbindelse til en strømkilde. Næste, du tilslutter den til en vandkilde ved at tabe slangen i noget vand. Det beskidte vand suges ind i systemet, hvor den varmes op til sit kogepunkt (212 grader Fahrenheit eller 100 grader Celsius). Derefter, det kommer ind i en fordamper, hvor det opvarmes lidt mere og koger [kilde:Pacella]. Allerede, nogle forurenende stoffer går tabt. Alt, der koger ved varmere end 100 grader C (212 grader F) - sten, smuds, salt - forbliver i fordamperen og tømmes ud. Bakterie, vira, æg og sporer bliver ramt to gange:De stiger ikke med dampen i fordamperen og pasteuriseres af varmen i renseren.

Damp stiger fra fordamperen til en kompressor. Kompressoren presser lidt på dampen, hæve temperaturen lidt over 212 grader F. Dampen strømmer ind i et ydre kammer, hvis vægge er omkring 212 grader F, opretter endnu et filtreringstrin [kilde:Pacella]. Enhver forurening, der koger ved koldere end 212 grader F, såsom benzen, forbliver en gas og udluftes. Kun rent vand kondenserer på væggene.

Det rene vand drypper ned i et sidste kammer, klar til at blive sprøjtet ud. Men der er et problem:Vandet er stadig varmt. Da varmt vand ville være forfærdeligt på en varm dag, maskinen afkøler den ved hjælp af en smart metode. Det flyder indgående og udgående vandstrømme forbi hinanden, så beskidt vand opvarmer til 212 grader F, og udgående vand afkøles til udetemperaturen. Dette trick til genbrug af varme kaldes a modstrøms varmeveksler .

Selvom Slingshot er en kraftfuld renser, der er en fangst. Læs videre for at finde ud af, hvad det er.

Stirling -generatoren

Slingshot skrubber ikke forurenende stoffer - fra de skyldige, der forårsager kolera til tyfus - gratis fra vand. Det har brug for elektricitet. Det er ikke meget elektricitet, dog - cirka 1 kilowatt, hvilket blot er kaffemaskinernes krav.

Men elektricitet kan være svært at finde på steder, der har brug for rent vand. I byer med et elnet, renseren kan tilsluttes en stikkontakt. Hvis der ikke er noget elnet, renseren kan tilsluttes en dieselgenerator, hvilket er, hvad mange off-grid hospitaler bruger til at drive udstyr. Men i den fjerne ørken eller busk, hvor diesel er upraktisk, Kamen kan foreslå sin Stirling -motor.

Stirling -motorer har kun brug for en kilde til varme og kulde for at fungere. Varmen og kulden ekspanderer og komprimerer en gas for at få stemplerne til at pumpe. Du kan se, hvordan de fungerer i artiklen How Stirling Engines Work. Design, der kræver varme, som Kamen gør, kan brænde næsten alt, fra petroleum til metan fra nedbrydning af komøg. Som kilde til kulde, de kan bruge luft. Så materialerne til at køre disse Stirling -motorer kan findes næsten overalt.

Kamen's Stirling er mere end en motor - det er også en generator. (Motorer konverterer brændstof til bevægelse, og generatorer konverterer bevægelse til elektricitet.) En ekstra del gør det muligt for Kamen's Stirling -motor at producere elektricitet. Når motorens stempler pumper, de drejer en magnetisk rotor. Rotoren roterer inde i en metalspole, som skaber en nuværende [kilde:Van Arsdell].

Når du kører på Stirling -generatoren, slingshot tilsluttes det med en netledning [kilde:Kamen]. En version af Kamen's Stirling producerer 1 kilowatt - nok til at køre vandrenseren [kilde:Kamen].

Men de to enheder passer måske endnu mere harmonisk sammen. Generatoren laver tilfældigvis meget ekstra varme, da den forbrænder brændstof - op til 85 procent af den bliver ikke brugt. Men når generatoren og renseren er forbundet med et rør, varm luft kan blæse ind i renseren. Der, det kan fungere, opvarmning af det indgående vand og omgivende renseren som en jakke, fange varme inde [kilde:Kamen]. Med hjælp fra generatoren, renseren kan være endnu mere effektiv.

Stirling -motorer er svære at lave, fordi nogle af begreberne er vanskelige at udføre, og det er udfordrende at masseproducere dem til en overkommelig pris. Men nogle virksomheder markedsfører Stirling -motorer, og DEKA (et forsknings- og udviklingsselskab grundlagt af Kamen) håber, at dets design vil gøre det endnu lettere [kilde:WhisperGen].

Nu hvor vi ved, hvad Slingshot er, og en måde det kan drives på, lad os se på, hvorfor det kan være attraktivt for en landsby, der har brug for rent vand.

Slingshot Omkostninger

Lad os sige, at du bor i en landsby med 100 mennesker. I nærheden, der er en å. Desværre, dine og dine naboers udhuse tømmer i den. Når du har brug for drikkevand, du skal gå 10 kilometer til en brønd og slæbe en lille vandforsyning med hjem i kander, eller du drikker vandet fra åen og tager dine chancer. Hvordan ville Slingshot hjælpe dig og dit samfund?

I løbet af en dag med rindende vand fra slyngen, du ville være i stand til at lave 264,2 gallon (1, 000 liter) rent vand [kilde:Schonfeld]. Da hver landsbyboer bruger omkring 5,3 gallon (20 liter) vand om dagen til at drikke, madlavning, og badning, som er typisk i en landsby i udvikling, et slynge kunne levere nok vand til at understøtte behovene i halvdelen af ​​landsbyen [kilde:FN]. Det lyder fantastisk - men kunne landsbyen tillade sig det?

Forudsat at samfundet har elektricitet til at køre slyngskuddet, det ville have brug for $ 1, 000 til $ 2, 000 for at købe en [kilde:Schonfeld]. Hver landsbyboer kunne chippe $ 10 til $ 20, men det er mere end en uges løn mange steder [kilde:FN]. Mere realistisk, nogle medlemmer af samfundet kan få et lån, køb Slingshot og derefter sælge rent vand til resten af ​​landsbyen til en overkommelig pris (måske tre cent pr. gallon eller en cent pr. liter), indtil maskinen er betalt [kilde:Schonfeld].

OKAY, så ved du hvad det vil koste økonomisk, men hvad er der ellers at overveje? Hvad er fordele og ulemper ved at bruge Slingshot?

En bekvemmelighed ved Slingshot -systemet er, at landsbyen ikke skulle bruge en ekspert til at køre renseren. Instruktionerne er super enkle - du stikker slangen i snavset vand og trykker på en knap. Denne enkelhed gør systemet sikkert at betjene med lidt plads til menneskelige fejl eller uheld. Et andet plus er, at vandet ikke skal have nogen kemisk eftersmag takket være destillationsprocessen.

Mens betjening af systemet kræver et enkelt tryk på en knap, du ville stadig have brug for at få vand til renseren. Typisk, det betyder enten at transportere snavset vand til renseren eller stille renseren i nærheden af ​​den beskidte vandforsyning. Renseren er for tung til, at én person kan bære den, så at flytte det ville kræve en lille smule mand- (eller kvinde-) magt. Og endelig, maskinens bevægelige dele kan i sidste ende gå i stykker og kræve service eller udskiftning, som ville koste penge.

Læs videre for at finde ud af, hvad der er i horisonten for Slingshot.

Planer om slynge

Kamens firma testede Slingshot i Honduras. Af en konto, resultaterne var fremragende [kilde:Richardson]. Næste trin er produktion. DEKA Research and Development søger en finansmand og en producent til at hjælpe det med at lave Slingshots. Ifølge en rapport, Kamen henvendte sig til flere store virksomheder og private fonde for at finansiere, uden succes [kilde:Richardson].

Virksomheden gentænker, hvordan man markedsfører slingshots, i et scenario, først solgte den til industrier til kommerciel destillation for at få den i produktion. Kamen har også nævnt bodegaer i Mexico, forestiller sig områder, der kan tilslutte renseren til en stikkontakt, men har brug for en billig måde at lave og distribuere rent vand på [kilde:Richardson]. Det primære mål er dog stadig - at få slyngen til alle, der har brug for sikkert drikkevand.

At tænke på dette mål tænker på en udstilling, der for nylig kørte på National Design Museum. Udstillingen, som har titlen "Design til den anden 90 procent, "dækker emnet design til fattige befolkninger [kilde:Smithsonian]. Martin Fisher, en maskiningeniør, der arbejdede på udviklingsprojekter i Kenya i mere end 17 år, bidrog med et essay, der beskriver hans designprincipper for de fattige. Her er de første par. Møder Slingshot dem?

• Det største behov for mennesker, der er fattige, er at tjene penge. Enheden skal hjælpe nogen med at tjene penge på det lokale marked.
• Mennesker, der er fattige, mangler ikke tid og arbejdskraft, så medmindre de kan tjene penge på den sparede tid og arbejdskraft, de vil ikke købe enheden.
• En enhed skal betale sig selv i "gårdstid" - tre til seks måneder.
• Succesfulde enheder adresserer folks sande behov frem for, hvad "vi" tror "de" har brug for.

Fisher tilføjer, at hvis en enhed ikke vil give nogen en umiddelbar fortjeneste, men vil spare penge, den burde ikke sælge for mere end prisen på en kylling på det lokale marked. En kylling, som denne enhed, er en overkommelig pris, lejlighedsvis luksus for fattige familier. Men hvis enheden koster mere, kun middelklassen vil købe den, og denne gruppe har allerede penge til sine grundlæggende behov [kilde:Fisher].

Selvom Fishers principper er rimelige for mange produktdesign, der er udviklet til fattigere befolkninger - LifeStraw opfylder bestemt nogle af disse kriterier - synes de ikke at være gældende for Slingshot, fordi det er et system, der vil sørge for en stor befolkning, frem for et individ. Og, mens det er let at være enig med Fishers udsagn om, at fattige mennesker skal tjene penge, der er en advarsel at overveje; er det virkelig deres "top" behov? Mange vil sandsynligvis hævde, at adgang til rent drikkevand kræver topfakturering.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer PlayPump
• Sådan fungerer frosset brændstof
• Sådan fungerer Ocean Power
• Sådan fungerer termisk energi

Kilder

• Komedie partnere. "20. marts, 2008:Dean Kamen. "(7/2/2009) http://www.colbertnation.com/the-colbert-report-videos/164485/march-20-2008/dean-kamen
• EAWAG. "Desinfektion af solvand:metoden." (7/2/2009) http://www.sodis.ch/Text2002/T-TheMethod.htm
• Miljøstyrelsen. "Nøddesinfektion af drikkevand." 28. november kl. 2006. (7/2/2009) http://www.epa.gov/OGWDW/faq/emerg.html#method
• Fisher, Martin. "Design til Kickstart -indkomster." I udstillingskataloget til "Design for the Other 90 procent, "en udstilling af Cooper-Hewitt National Design Museum. New York:Smithsonian. 2007.
• Internationale udviklingsvirksomheder. "Cambodja." 2009. (7/2/2009) http://www.ideorg.org/work/cambodia.php
• Kamen, Dean et al. "Lokalt drevet vanddestillationssystem." U.S. patentansøgning publikation nr. US 2008/0133181 A1. 5. juni kl. 2008 (7/2/2009) http://www.google.com/patents?id=GDWqAAAAEBAJ&printsec=abstract&zoom=4&source=gbs_overview_r&cad=0
• MECO. "Tidligere ydeevne:Dampkomprimeringsdestillationsenhed." 2004. (7/17/2009) http://www.mecomilitary.com/about_us/past_performance.php#vcdu
• MECO. "Dampkomprimeringstilstande." 2004. (7/17/2009) http://www.mecobiopharm.com/products/vapor_compression_stills/
• Pacella, Rena Marie. "Dean Kamen bliver ikke tilfreds, før han genopfinder os alle." Populær videnskab. 5. juni kl. 2009. (7/2/2009) http://www.popsci.com/scitech/article/2009-05/army-one-mind
• Richardson, John H. "Hvordan Dean Kamens magiske vandmaskine kunne redde verden." Esquire. 24. november kl. 2008. (7/2/2009) http://www.esquire.com/features/dean-kamen-1208-3
• Schonfeld, Erick. "Segway Creator afslører sin næste handling." Business 2.0 Magazine. (7/17/2009) http://money.cnn.com/2006/02/16/technology/business2_futureboy0216/index.htm
• Smithsonian Institution. "Design til de andre 90 procent." 2007. (7/2/2009) http://other90.cooperhewitt.org/
• Forenede Nationer. "Faktaark om vand og sanitet." 2006. (7/2/2009) http://www.un.org/waterforlifedecade/factsheet.html
• Forenede Nationer. "Hurtige fakta:Fattigdommens ansigter." 2006. http://www.unmillenniumproject.org/documents/3-MP-PovertyFacts-E.pdf
• Van Arsdell, Brent. "American Stirling Company:Analyse af et nylig Stirling Engine -patent fra Dean Kamen og andre." (7/2/2009) http://www.stirlingengine.com/kamen/dean_kamen_patent.html
• Vestergaard Frandsen. "Lifestraw." (7/2/2009) http://www.vestergaard-frandsen.com/lifestraw.htm
• WhisperGen. "Virksomhedsnyheder." (7/2/2009) http://www.whispergen.com/main/news/