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Destillationsverfahren.
Bei den bisher üblichen Destillationsverfahren wurde dem zu destillierenden Stoffe Energie in Form von Wärme zugeführt und diese hierauf dem Destillate entzogen, indem sie an die Umgebung abgeführt wurde und somit für die weitere Destillation verloren ging. Diese Energieverluste zu vermeiden, ist Zweck der vorliegenden Erfindung.
Durch Kompression eines beliebigen Gases oder Dampfes wird eine bestimmte Wärmemenge erzeugt. Diese der Kompressionsarbeit äquivalente Wärmemenge wird dem zu destillierenden Stoffe zugeführt, und dadurch letzterer verdampft oder vergast. Das komprimierte Gas leistet bei seiner Expansion wieder Arbeit, welche zur weiteren Kompression verwendet wird. Die bei der Expansion sich abkühlenden Gase kühlen die Destillationsprodukte ab, werden dadurch erwärmt und auf diese Art in den Stand gesetzt, den übrigbleibenden Teil der Kompressionsarbeit grösstenteils wieder zu leisten. Ein ähnlicher Kreisprozess wurde bisher nur zu Kühlzweoken verwendet.
Als Beispiel der Nutzanwendung dieses Verfahrens sei im folgenden ein Destillationsapparat beschrieben, der zur Gewinnung von Süsswasser aus Scewasser dient und der in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Theoretisch ist zur Ausscheidung des Salzes aus einer Lösung keine Energie notwendig, im Gegenteil wird beim Ausscheiden des Salzes die Energie in Form von
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Der Kondensator 50 steht durch die Rohrleitungen 67 und 67'mit dem HeizmanteJ 68 der Expansionszylinder 18, 19, 20 und 21 und mit dem Dampfdom 69 des Verdampfers 40 in
Verbindung. An den Verdampfer 40 ist durch das Rohr 76 der Vorwärmer 43 angeschlossen, welchem durch die von der Kurbelwelle 13 angetriebenen Pumpe 71 das Salzwasser zugeführt wird. Ihr Hub ist von Null bis zu einem entsprechenden Höchstwerte (z. B. durch eine Kulisse) regulierbar. Zwischen Pumpe und Verdampfer wird zweckmässig der Kühlmantel 72 der Kompressionszylinder 1, 2, 3 und 4 eingeschaltet.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Destillators ist folgende : Luft oder ein anderes Gas oder Dampf von gegebener Spannung und Temperatur wird in dem ersten Kompressionszylinder 1 verdichtet und durch das Druckventil 32 in die Heizschlange 36 gedrückt. Die durch die Kompression entstehende Wärmemenge wird zu einem kleinen Teile an das durch den Mantel 72 in den Vorwärmer 43 strömende Salzwasser, zum grössten Teile an das im Verdampfer 40 befindliche, die Heizschlangen 36, 37, 38 und 39 umgebende Salzwasser abgegeben.
Aus der ersten Heizschlange 36 gelngt die teilweise abgekühlte Luft durch das Einströmventil 29 in
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letzten Kompressionszylinder 4 : wird die Luft durch das Druckventil 35 über die letzte Heizschlange 39 des Verdampfers 40 und das Rohr 41 in die Heizschlange 42 des Vorwärmers 43 gedrückt, wo sie den Rest ihrer Wärmemenge an das Salzwasser abgibt und in den Luftbehälter 4fj gelangt. Der Luftbehälter kann auch vorteilhaft in den Vorwärmer eingebaut werden, um Wärme- verluste zu vermeiden (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Aus dem Luft. behälter tritt die
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schlange 51 des Kondensators 50 ein, wo sie durch den vom Dampfdom 69 kommenden kondensierenden Dampf wieder erwärmt wird. Von hier gelangt die Luft in den Überhitzer 61, wird hier auf eine höhere Temperatur erhitzt als die Austrittstemperatur aus dem letzten Kom-
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dem Schinskessel, oder die Abgase einer Feuerung benutzt. Vom Überhitzer gelangt die komprimierte Luft über die Einströmung des steuerbaren Schiebers 53 in den ersten Expansionszylinder 21, wo sie mechanische Arbeit an die gemeinsame Welle 13 abgibt. Aus dem ersten Expansionszylinder 21 wird die bis zu einer gewissen Druckstufe expandierte und deshalb abgekühlte Luft über die Ausströmungsöffnung des Expansionsschiebers 53 in die zweite Kühl-
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passiert hat.
Im zweiten Expansionszylinder wiederholt sich derselbe Vorgang wie im ersten usw.
Aus dem letzten Expansionszyhnder 18. der noch ein kleineres Volumen, als der erste Kom- pressionszylinder hat, tritt die Luft noch mit höheren als dem Anfangsdrucke des ersten Kom- pressionszylinders in die letzte Kühlschlange 57 des Kondensators 50 und durch den Überhitzer 65 zum gesteuerten Einströmungsventil 28 des ersten Kompressionszylinders ein, der also auf diese Weise in einer Ansaugperiode als Expansionszylinder wirkt und Arbeit leistet. Hiemit ist der Luftkreislauf geschlossen.
Das Seewasser wird mittels der Pumpe 71 durch den Kühlmantel 72 der Kompressions- zylinder in den Vorwärmer 43 und von da über das Rohr 70 in den Verdampfer 40 gedruckt.
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Verbrauchsstellen zugeführt.
Ware es möglich, die Kompression der Luft. des Gases oder Dampfes vollständig isotherm durchzuführen und jeden Wärmeverlust zu vermeiden. so würde die gesamte für die Kompression angewendete Arbeit bei der Expansion wieder geleistet werden und es würde, eine Maschine mit sehr kleiner Reibung vorausgesetzt, der Destillator sogar als Motor laufen, da die bei der Ausscheidung des Salzes aus der Lösung freiwerdende Wärme dem expandierenden Gase zugute käme. Da jedoch obige Bedingungen nicht erfüllt werden können, muss die durch adiabatische Kompression, durch Luft und Lagerreibung, durch Wärmeverluste und mangelhaften Wärme- Übergang entzogene Energie auf andere Weise rückerstattet werden.
Zu diesem Zwecke kann entweder ein mechanischer Antrieb an der Kurbelwelle 13 angreifen,
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sich das Verfahren in folgender Weise abändern. Die Luft oder das Gas wird im Kompressor verdichtet und gibt in der früher beschriebenen Weise die Kompressionswärme an den Verdampfer und Vorwärmer ab. Die auf normale Temperatur gekühlte komprimierte Luft wird nun im Gegensatz zum früheren Verfahren nicht wieder erwärmt, sondern direkt zum ersten Expansionszylinder geleitet. Nachdem sie hier Arbeit geleistet und sich hiebei auf sehr tiefe Temperatur abgekühlt hat, wird sie über Kühlräume oder Eiserzeuger geleitet, wobei sie sich wieder auf normale Temperatur erwärmt und zum zweiten Expansionszylinder gelangt.
Hier und in den weiteren Expansionszylindern wiederholt sich derselbe Vorgang, bis die Luft nach dem letzten Expansionszylinder aus den Kühlanlagen zurückkehrt und, zur Erwärmung durch den Obernächenkondensator geführt, von da wieder vom ersten Kompressionszylinder angesaugt wird.
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Kolben ebenfalls an der Kompressorwelle angreift, Arbeit. Der Auspuffdampf geht in einen. gewöhnlichen, mit Seewasser gekühlten Oberflächenkondensator, in welchem durch eine Luftpumpe in gebräuchlicher Weise Vakuum erhalten wird. Letztere befördert das hier erzeugte Süsswasser an die Verbrauchsstelle.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Destillationsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Kompression eines Gases oder Dampfes entstehende Wärme zum Verdampfen und die durch arbeitleistende Expansion des komprimierten Gases oder Dampfes entstehende Kälte zur Kondensation des zu destillierenden Stoffes benutzt wird.