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Die Erfindung betrifft eine Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, mit der Meerwasser kondensiert und ein dadurch gebildetes Kondensat als Nutz- oder Trinkwasser gewonnen werden kann.
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Die Versorgung der Landwirtschaft mit Süßwasser stellt in immer mehr Teilen der Erde ein immer größer werdendes Problem dar. Durch den Klimawandel gelangt immer weniger Wasser in Form von Schnee und Eis auf die Berge, so dass der Anteil an Oberflächenwasser kontinuierlich sinkt. Es gilt als anerkannt, dass in Zukunft dieses Problem nur durch die Nutzung des Meerwassers nachhaltig gelöst werden kann. Selbst mit den besten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist der hierfür erforderliche Energieaufwand sehr hoch, so dass diese durch viele Länder aus Kostengründen nicht nachhaltig genutzt werden können.
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Ein großer Teil der bekannten Vorrichtungen nutzt für die Erwärmung des Meerwassers Solarenergie, die entweder über Solarpanels in elektrische Energie gewandelt wird, um damit eine elektrische Heizung zu betreiben, oder das Meerwasser unmittelbar erwärmt. Bei direkter Erwärmung mit Solarenergie ist die Größe der Wasseroberfläche, über die die Solarenergie in das Wasser eingetragen wird, im Verhältnis zum Volumen des zu erwärmenden Wassers für die Effizienz der Vorrichtung bestimmend. Gegenüber Vorrichtungen mit einer elektrischen Beheizung des Wassers, bei denen dieses Verhältnis eine untergeordnete Rolle für die Effizienz der Vorrichtung spielt, wird man also andere Maßnahmen treffen müssen, um eine Effizienzsteigerung zu erreichen.
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Als Stand der Technik werden daher hier nur solche Vorrichtungen von einem Fachmann betrachtet werden, bei denen durch den Eintrag von Solarenergie unmittelbar oder mittelbar Wasser erwärmt wird.
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Aus der Offenlegungsschrift
CN 101 955 239 A ist eine Wasserentsalzungsanlage bekannt, die einen ins Erdreich eingelassenen geschlossenen Kondensationsbehälter und einen geschlossenen Verdampfungsbehälter aufweist, der über dem Kondensationsbehälter angeordnet ist. Der Verdampfungsbehälter besteht aus thermoisolierendem Glas und ist der Sonnenstrahlung ausgesetzt. Das sich mit einem geringen Füllstand im Verdampfungsbehälter befindende Salzwasser bildet Wasserdampf, der über ein Verbindungsrohr in den Kondensationsbehälter geleitet wird. Im Kondensationsbehälter befindet sich ein Wärmetauscher, der mit zum Verdampfungsbehälter fließendem kalten Salzwasser gekühlt wird. Am Wärmetauscher kondensiert der Wasserdampf und tropft in den Kondensationsbehälter ab. Wie der Wasserkreislauf vom Salz- zum Kondenswasser aufrecht erhalten wird und ob Maßnahmen zur erforderlichen Reinigung der Anlage von Salz bzw. aufkonzentriertem Salzwasser vorgesehen sind, ist hier nicht offenbart. Weiterhin werden keine Maßnahmen erwähnt, die zur Aufrechterhaltung eines möglichst hohen Temperaturgradienten und damit zur Erreichung einer hohen Effektivität der Anlage dienlich sind.
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Eine Studie zur Funktions- und Wirkungsweise einer Wasserentsalzungsanlage gemäß der vorgenannten
CN 101 955 239 A ergab, bezogen auf Verhältnisse in Dubai, dass bei einer Temperaturdifferenz von 70 Grad Celsius ein maximal möglicher Ertrag von ca. 8 I pro qm und Tag zu erwarten ist. Hierfür wurde angenommen, dass sich im Verdampfungsbehälter das Wasser an der Wasseroberfläche auf 80 Grad Celsius erhitzt und die feuchte Luft später im Kondensationsbehälter auf 10 Grad Celsius heruntergekühlt wird. Obwohl die Temperaturen im Boden in mehreren Metern Tiefe deutlich geringer sind als die Außentemperaturen, kann diese Temperaturdifferenz nicht erreicht und darüber hinaus auch nicht gehalten werden, da sich der Kondensationsbehälter aufgrund der schlechten Wärmeleitung im Boden mit der Zeit aufwärmt. Hinzu kommt folgender weiterer Nachteil. Um zum Beispiel ein Land wie Jordanien vollständig mit Trinkwasser zu versorgen, werden ca. 500 Mio. Liter Trinkwasser benötigt. Dafür bräuchte man wegen der zuvor beschriebenen maximal möglichen Ausbeute von 8 I pro qm und Tag eine Fläche von 62,5 km
2 oder eine Fläche von ca. 7,9 km x 7,9 km. Wenn man die Investitionskosten für eine Anlage dieser Art kalkuliert, übersteigt das selbst unter Ansatz einer sehr langen Amortisationszeit die derzeitig erreichbaren Kosten für die Trinkwassergewinnung mit herkömmlichen Methoden.
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Die Offenlegungsschrift
CN 108 358 266 A offenbart eine schwimmende Wasserentsalzungseinheit. Diese besteht aus einem im Meer treibenden Behälter, der mit einer schwimmenden Plattform an der Wasseroberfläche gehalten wird. Der untere Teil des Behälters bildet einen Kondensationstank mit einer thermisch gut leitenden Wand, der sich zur Kühlung im tieferen Wasser befindet. Der obere Teil des Behälters bildet einen thermisch isolierten Verdampfungstank, der oberhalb der Wasseroberfläche mit einer transparenten Haube verschlossen ist. Das im Verdampfungstank befindliche Salzwasser wird durch die transparente Haube von der Sonne erwärmt und bildet Wasserdampf. Der Wasserdampf wird über eine Verbindungsröhre in den kalten Kondensationstank geleitet und kondensiert dort. Das Kondenswasser kann mittels einer Pumpe über eine Saugleitung abgepumpt werden. In Intervallen wird das Salzwasser im Verdampfungstank über elektrisch betätigte Ventile gegen frisches Meerwasser ausgetauscht, das direkt aus dem Meer gefördert wird. Die elektrische Versorgung der Ventile und der Pumpe erfolgt über eine Photovoltaic-Anlage, die auf der schwimmenden Plattform angeordnet ist.
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Eine aus der
WO 2007/054143 A1 bekannte Wasserentsalzungsanlage besteht aus einem flächigen und thermisch isolierten Verdampfungsbehälter geringer Höhe, in dem sich eine flache Schicht Salzwasser befindet. Der Verdampfungsbehälter weist eine nur geringe Bauhöhe auf und ist durch eine für Sonnenstrahlung transparente Abdeckplatte verschlossen. Der Abstand zwischen dem Boden des Verdampfungsbehälters und der Abdeckplatte beträgt höchstens 10 cm, womit ein großes Verhältnis der Fläche der Abdeckplatte zu dem Volumen des Verdampfungsbehälters erzielt wird. Der Verdampfungsbehälter ist aus Metall, wobei bevorzugt die der Abdeckplatte gegenüberliegende Innenseite eine lichtabsorbierende Schicht aufweist, z. B. aus Titanoxid oder Solarlack, wie er beispielsweise für Kollektoren thermischer Solaranlagen verwendet wird. Damit wird ein großer Anteil der Sonnenenergie, der nicht durch Wärmestrahlung direkt von der Salzwasserschicht aufgenommen wird, durch Konvektion bzw. Wärmeleitung von der sich mit einem Luftabstand darunter befindenden Salzwasserschicht, von höchstens 5 mm, aufgenommen. Der dabei entstehende Wasserdampf wird über Auslassöffnungen einem Kondensationsbehälter zur Kondensation zugeführt. Zum Kühlen des Kondensationsbehälters wird Salzwasser im Gegenstrom zum Wasserdampf durch diesen hindurch geleitet. Das sich dabei bildende Kondenswasser wird in einem mit dem Kondensationsbehälter verbundenen Speicherbehälter aufgenommen. In der Zuleitung des Salzwassers zum Verdampfungsbehälter kann ein zusätzlicher Vorwärmbehälter angeordnet sein, in dem das Salzwasser bereits vorgewärmt wird. Er ist in einer gleichen Weise aufgebaut wie der Verdampfungsbehälter.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 196 21 042 A1 ist eine Wasserentsalzungsanlage bekannt, die auf der Wasseroberfläche eines Meeres schwimmt. Dazu ist in oder auf einem Schwimmkörper ein Verdampfungsbehälter angeordnet, der mit einer lichtdurchlässigen Scheibe verschlossen ist. Im Verdampfungsbehälter befindet sich eine Salzwasserschicht, die durch einstrahlendes Sonnenlicht erwärmt und verdampft wird. Die mit Wasserdampf gesättigte Luft wird mittels Ventilator durch ein Rohr im Boden des Verdampfungsbehälters nach unten in einen Kondensationsbehälter geleitet. Die elektrische Versorgung des Ventilators erfolgt mit einer Photovoltaic-Anlage. In dem vom Meer umgebenen und gekühlten Kondensationsbehälter kondensiert das Wasser aus der mit Wasserdampf angereicherten Luft und tropft in einen Sammler ab, aus dem es mittels einer Pumpe in einen über der Wasseroberfläche befindlichen Speicherbehälter gepumpt wird. Die verbleibende trockene Luft wird in den Verdampfungsbehälter zurückgeführt. Das Ableiten von nach dem Verdunsten aufkonzentriertem Salzwasser ins Meer erfolgt durch ein Abflussrohr, das sich an eine Bodenöffnung im Verdampfungsbehälter anschließt. Das abgeleitete aufkonzentrierte Salzwasser erwärmt gleichzeitig das zufließende frische Meerwasser, das durch ein das Abflussrohr umgebendes, isoliertes Ansaugrohr aufgenommen und in den Verdampfungsbehälter geführt wird. Durch das Absinken des aufkonzentrierten Salzwassers und das Aufsteigen des zu erwärmenden zufließenden Meerwassers soll sich ein Kreislauf durch den Verdampfungsbehälter einstellen, wobei der Füllstand im Verdampfungsbehälter durch die Eintauchtiefe der Wasserentsalzungsanlage in das Meer eingestellt wird.
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Allen vorgenannten Wasserentsalzungsanlagen ist gemeinsam, dass sie einen Verdampfungsbehälter aufweisen, der durch eine für Sonnenstrahlung transparente Platte verschlossen ist. In dem Verdampfungsbehälter wird das zu erwärmende Salzwasser durch Wärmestrahlung und durch Wärmeleitung insbesondere des durch die Wärmestrahlung erwärmten Bodens des Verdampferbehälters erwärmt, wobei eine sich über dem Wasser befindende Luftschicht zunehmend mit Wasserdampf angereichert wird. Nachteilig ist hierbei insbesondere, wenn es darum geht, in kurzer Zeit große Mengen von Meerwasser zu entsalzen, dass diese Anlagen sehr große Flächen mit Glas, bevorzugt Thermoglas, aufweisen müssen. Große Flächen von Thermoglas sind teuer. Darüber hinaus ist zum einen die Transparenz der Glasflächen und damit die in den Verdampfungsbehälter eingetragene Wärmestrahlung stark abhängig von deren Verschmutzungsgrad und zum anderen ist im Falle von Vandalismus oder anderen mechanischen Einwirkungen besonders Glas zerstörungsgefährdet. Es bedarf daher neben hohen Investitionskosten für die Glasflächen wiederkehrender Wartungsarbeiten zur Freihaltung der Glasflächen und besonderer sicherheitstechnischer Maßnahmen, um eine Zerstörung der Glasflächen zumindest durch Vandalismus auszuschließen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu schaffen, die vergleichsweise kostengünstig sowie wartungs- und betreuungsarm ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen 2-14 angegeben.
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Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:
- 1 eine Wasseraufbereitungsvorrichtung mit ihren wesentlichen Merkmalen,
- 2 eine Ausführung einer Wasseraufbereitungsvorrichtung mit verschiedenen einander nicht bedingenden vorteilhaften Ausgestaltungen,
- 3a-3c vorteilhafte Ausgestaltungen der Kanalabdeckung,
- 4 eine erste vorteilhafte Ausführung der Wasserrückführung und
- 5 eine zweite vorteilhafte Ausführung der Wasserrückführung.
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Die in 1 schematisch dargestellte Meerwasseraufbereitungsvorrichtung enthält alle erfindungswesentlichen Merkmale. Hierzu gehören eine Verdunstungskammer 1, eine mit dieser hydraulisch verbundene Erwärmungskammer 2, eine Pneumatikpumpe 3, eine Hydraulikpumpe 4 und ein Kondensationsbehälter 5.
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Die Verdunstungskammer 1 besteht aus einem wannenartigen Hohlkörper 1.1, der durch eine Wannenabdeckung 1.2 verschlossen ist, wobei der wannenartige Hohlkörper 1.1 eine Wasserablauföffnung 1.1.2 und oberhalb der einen Wasserablauföffnung 1.1.2 eine Lufteintrittsöffnung 1.1.3 und eine Luftaustrittsöffnung 1.1.4 aufweist, die über eine Gasleitung 10 mit dem Kondensationsbehälter 5 verbunden ist. Es können auch über die Verdunstungskammer 1 verteilt mehrere Lufteintrittsöffnungen 1.1.3 und mehrere Luftaustrittsöffnungen 1.1.4 vorhanden sein, die vorteilhaft alle mit nur einem Kondensationsbehälter 5 verbunden sind. Eine Wasserzulauföffnung ist in der Verdunstungskammer 1 durch die unmittelbare hydraulische Verbindung mit der Erwärmungskammer 2 gegeben. Grundsätzlich kann die Verdunstungskammer 1 auch mehr als eine Wasserablauföffnung 1.1.2 aufweisen. Dies würde aber zu einer technisch aufwendigeren Meerwasseraufbereitungsvorrichtung führen, die damit eine verschlechterte Ausführung einer erfindungsgemäßen Meerwasseraufbereitungsvorrichtung darstellen würde.
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Die Erwärmungskammer 2 besteht aus einem kanalartigen Hohlkörper 2.1 und einer Kanalabdeckung 2.2. An einem Ende der Erwärmungskammer 2 ist die Hydraulikpumpe 4 vorhanden, mittels der Meerwasser in die Erwärmungskammer 2 gepumpt wird. Am anderen Ende der Erwärmungskammer 2 steht diese mit der Verdunstungskammer 1 in Verbindung.
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Die Ausführung und Anordnung der Gasleitung 10 sowie des Kondensationsbehälters 5 erfolgt gemäß dem Stand der Technik und ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. Ebenso ist es für eine erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nicht von Belang, ob der Kondensationsbehälter 5 mit einem Speicher 8 verbunden ist oder wie und wohin das gewonnene Kondensat abgeführt wird.
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Es ist erfindungswesentlich, dass die Kanalabdeckung 2.2 aus Metall oder einer Metalllegierung besteht, mit einer Wärmeleitfähigkeit von größer 25W/(m*K), womit die Kanalabdeckung 2.2 im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Kanalabdeckung aus Glas nicht-transparent, sondern absorbierend und wärmeleitend ist.
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Es ist auch erfindungswesentlich, dass die Wasserablauföffnung 1.1.2 oberhalb der Kanalabdeckung 2.2 angeordnet ist, sodass sich bei einer Befüllung der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, indem Wasser an einem Kanalende in die Erwärmungskammer 2 gepumpt wird, in der Verdunstungskammer 1 ein Wasserspiegel einstellt, der sich oberhalb der Kanalabdeckung 2.2 befindet. Die Erwärmungskammer 2 wird dabei vollständig mit Wasser befüllt, womit das Wasser in der Erwärmungskammer 2 an die Kanalabdeckung 2.2 unmittelbar angrenzt. Die von der Kanalabdeckung 2.2 absorbierte Sonnenenergie wird dann durch Wärmeleitung direkt an das Wasser abgegeben wird, womit es entlang der Erwärmungskammer 2 in Fließrichtung F zu einer zunehmenden Temperaturerhöhung des Wassers kommt.
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Das Metall oder die Metalllegierung für die Kanalabdeckung 2.2 wird vorteilhaft so ausgewählt, dass es ein möglichst hohes Absorptionsvermögen für die Wärmestrahlung der Sonne und eine möglichst große Wärmeleitfähigkeit aufweist. Gleichzeitig soll das Metall korrosionsbeständig, formstabil und kostengünstig sein. Die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Meerwasser wird vorteilhaft durch eine zusätzliche Beschichtung verbessert.
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Vorteilhaft wird als Metall Aluminium oder als eine Metalllegierung eine Aluminiumlegierung verwendet.
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Da der Eintrag der Sonnenenergie in die Kanalabdeckung 2.2 zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang aus einer sich ändernden Einstrahlrichtung auf die Kanalabdeckung 2.2 erfolgt, trifft die Sonnenstrahlung nur um die Mittagszeit senkrecht auf eine plane Kanalabdeckung 2.2, die zumindest im Wesentlichen horizontal liegend den kanalartigen Hohlkörper 2.1 abdeckt.
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Damit unabhängig vom Sonnenstand immer ein Teil der einfallenden Sonnenstrahlung senkrecht auf die Kanalabdeckung 2.2 auftrifft, weist sie vorteilhaft eine wellenförmige Oberfläche auf, wie in 3a gezeigt. Die Erwärmungskammer 2 wird dann so angeordnet, dass die Wellenrichtung weitmöglichst mit der Sonnenbahn zusammenfällt. Damit durch die Wellenform der Kanalabdeckung 2.2 kein Fließwiderstand erzeugt wird, verläuft die Wellenrichtung senkrecht zur Längsrichtung der Erwärmungskammer 2, die der Fließrichtung F des Wassers zwischen den beiden Kanalenden entspricht.
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Abweichend von einer Wellenform kann die Kanalabdeckung 2.2 (nicht in den Zeichnungen dargestellt) vorteilhaft andere Oberflächenformen mit einer sich ändernden Richtung der Flächennormalen aufweisen, wie eine konvexe, insbesondere halbkugelförmige Oberflächenform.
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Die Wellenform hat allerdings zusätzlich den Vorteil, dass sie vergleichsweise formstabil ist und auch im Vergleich zu einer konvexen Oberflächenform eine vergrößerte Oberfläche aufweist, was zu einer schnelleren Wärmeabgabe an das Wasser führt.
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Eine vergrößerte Oberfläche zum Wasser hin kann vorteilhaft auch erreicht werden, wenn an der Kanalabdeckung 2.2 eine Vielzahl von Wärmeleitelementen 2.2.1 ausgebildet sind. Das können z. B. Stäbe oder in Fließrichtung F ausgerichtete Platten sein, wie in 3b gezeigt. Alternativ können das z. B. quer zur Fließrichtung F ausgerichtete Platten mit einer Vielzahl von Durchbrüchen sein, wie in 3c gezeigt.
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Davon ausgehend, dass die Erwärmung des Wassers vollständig in der Erwärmungskammer 2 erfolgt, ist es im Wesentlichen egal, aus welchem Material die Wannenabdeckung 1.2 ist. Vorteilhaft kann die Wannenabdeckung 1.2 aus dem gleichen Material wie die Kanalabdeckung 2.2 gefertigt sein. Damit die aufgenommene Wärmeenergie auch hier durch Wärmeleitung direkt in das Wasser abgegeben werden kann, bedarf es hier zwingend weiterer Wärmeleitelemente 1.2.1, die bis unter den Wasserspiegel in das Innere der Verdunstungskammer 1 ragen, wie in 2 gezeigt. Vorteilhaft sind eine Vielzahl von Lufteintrittsöffnungen 1.1.3 vorhanden, die in der Wannenabdeckung 1.2 angeordnet sind. Auf die durch die Lufteintrittsöffnungen 1.1.3 in die Verdunstungskammer 1 eingesaugte Luft wird durch Konvektion von der Wannenabdeckung 1.2 gespeicherte Wärmeenergie übertragen, wodurch die Luft im Vergleich zur sonstigen Umgebungsluft mit einer höheren Temperatur eintritt.
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Das Material des kanalartigen Hohlkörpers 2.1 und des wannenartigen Hohlkörpers 1.1 weist eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit auf, um möglichst keine Wärme an die Umgebung abzugeben. Grundsätzlich geeignet hierfür sind nicht-metallische Baustoffe, wie Beton oder Kunststoffe.
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Der kanalartige Hohlkörper 2.1 muss in seiner Form nicht vorgefertigt sein, sondern kann in seiner Form erst vor Ort geschaffen werden. Vorteilhaft erhält er seine Form, indem das Material als Folie in einen der gewünschten Form entsprechend ausgehobenen Graben eingepasst wird. Die Wärmeisolation wird in diesem Fall quasi kostenfrei durch das Erdreich übernommen.
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In gleicher Weise kann der wannenartige Hohlkörper 1.1 vor Ort z. B. durch eine Folie gebildet sein, die ihre Form durch ein Einlegen in eine entsprechend geformte Grube vor Ort erhalten hat.
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Auf diese Weise werden die Material- aber auch die Transportkosten für die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, die grundsätzlich erst vor Ort montiert werden kann, gering gehalten.
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Damit die Kanalabdeckung 2.2 und bevorzugt auch die Wannenabdeckung 1.2 die Sonnenenergie möglich gut absorbieren, sind diese vorteilhaft mit einem schwarzen Anstrich oder einer schwarzen Beschichtung versehen.
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Vorteilhaft bilden der wannenartige Hohlkörper 1.1 und der kanalartige Hohlkörper 2.1 ein Gefäß, bei dem der wannenartige Hohlkörper 1.1 einen Wannenboden 1.1.1 aufweist und der kanalartige Hohlkörper 2.1 einen Kanalboden 2.1.1 aufweist, die fluchtend zueinander angeordnet sind und zwischen dem wannenartigen Hohlkörper 1.1 und dem kanalartigen Hohlkörper 2.1 nicht voneinander getrennt sind.
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Alternativ können der wannenartige Hohlkörper 1.1 und der kanalartige Hohlkörper 2.1 teilweise durch eine Trennwand 11 voneinander getrennt sein, wobei die Trennwand 11 in einem Abstand a zu dem Wannenboden 1.1.1 und dem Kanalboden 2.1.1 endet, siehe 2. Durch die verbleibende Verbindungsöffnung in einer Höhe gleich dem Abstand a erfolgt die Zuführung des Wassers aus der Erwärmungskammer 2 in die Verdunstungskammer 1 an deren Kammerboden, womit eine Zumischung am Boden erfolgt. Damit wird ein Absetzen von Wasseranteilen, die durch die Verdunstung einen erhöhten Salzgehalt aufweisen, vermieden, ohne dass ein aktives Umwälzen des Wassers in der Verdunstungskammer 1 erfolgt.
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Die Wasserablauföffnung 1.1.2 ist entweder in den wannenartigen Hohlkörper 1.1 eingebracht oder vorteilhaft durch ein Rohrende eines durch den wannenartigen Hohlkörper 1.1 ragenden Ablaufrohres 9 gebildet, wobei ein Rand des Rohrendes 9.1, welches die Wasserablauföffnung 1.1.2 begrenzt, parallel zum Wannenboden 1.1.1 angeordnet ist. Das aus der Wasserablauföffnung 1.1.2 austretende Wasser, was im Vergleich zu dem in die Erwärmungskammer 2 eintretenden Wassers einen erhöhten Salzgehalt aufweist, wird im gleichen Moment des Austretens zu Abwasser.
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Es ist eine Frage der Dimensionierung und des Betreibens der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, dass die Durchflussmenge pro Zeiteinheit so groß ist, dass zum einen der Salzgehalt des Wassers in der Verdunstungskammer 1 einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, zum anderen aber möglichst viel Wasser in der Verdunstungskammer 1 verdunstet. Eine solche Dimensionierung kann durch einen Fachmann in Kenntnis der Erfindung ohne erfinderisches Zutun erfolgen.
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Um die im abgeführten Wasser gespeicherte Wärmeenergie zusätzlich zur Erwärmung des zugeführten Wassers nutzen zu können, ist die Wasserablauföffnung 1.1.2 vorteilhaft mit einem Rückführkanal 6 verbunden, der den kanalartigen Hohlkörper 2.1 wenigstens teilweise umschließt und gleichzeitig durch den kanalartigen Hohlkörper 2.1 abgedeckt ist, so dass das aus der Verdunstungskammer 1 abgeführte Wasser entlang der Erwärmungskammer 2 abgeführt wird (siehe hierzu 4).
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Alternativ kann die Wasserablauföffnung 1.1.2 mit einem Rückführrohr 7 verbunden sein, das innerhalb des kanalartigen Hohlkörpers 2.1 angeordnet ist, so dass das aus der Verdunstungskammer 1 abgeführte Wasser entlang der Erwärmungskammer 2 abgeführt wird (siehe hierzu 5).
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Die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu dimensionieren, ist in Kenntnis der Erfindung mit den Fähigkeiten eines Fachmanns ohne erfinderische Tätigkeit möglich.
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Dabei werden die Erwärmungskammer 2 mit ihren geometrischen Abmessungen in Abstimmung mit den thermischen Eigenschaften der Kanalabdeckung 2.2 und des kanalartigen Hohlkörpers 2.1 sowie die Fließgeschwindigkeit des zugeführten Wassers und dessen Eingangstemperatur so dimensioniert, dass das Wasser beim Eintreten in die Verdunstungskammer 1 eine möglichst hohe Ausgangstemperatur, bevorzugt 90°, aufweist. Das zugeführte Wasser wird bevorzugt aus einer obersten Wasserschicht des Meeres durch eine Hydraulikpumpe 4 in die Erwärmungskammer 2 gepumpt.
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Gleich aus dem Stand der Technik bekannter Vorrichtungen wird aus der Umgebung durch die wenigstens eine Lufteintrittsöffnung 1.1.3 in die Verdunstungskammer 1 mit einer an der wenigstens einen Lufteintrittsöffnung 1.1.3 angeordneten Pneumatikpumpe 3 gepumpt oder im Falle, dass die Pneumatikpumpe 3 an der mindestens einen Luftaustrittsöffnung 1.1.4 angeordnet ist, gesaugt. Die Luft ist in der Regel so warm und weist einen so geringen Feuchtigkeitsgehalt auf, dass sie in der Verdunstungskammer 1 verdunstetes Wasser aufnehmen kann. Die Luft kann vorteilhaft auch vorgewärmt in die Verdunstungskammer 1 eintreten. In der Verdunstungskammer 1 wird die Luft mit Wasser angereichert und dann über die Gasleitung 10 zum Kondensationsbehälter 5 geleitet, wo das salzfreie Wasser aus der Luft in bekannter Weise auskondensiert und das Kondensat gespeichert oder abgeführt wird.
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Eine erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung kann durch die Kombination unterschiedlich ausgeführter, voneinander unabhängig vorteilhaft gestaltbarer Merkmale, wie das Material der Kanalabdeckung 2.2, die geometrische Form der Kanalabdeckung 2.2 und eventuell daran ausgebildeter Wärmeleitelemente 2.2.1, die Anordnung der Wasserablauföffnung 1.1.2, der Lufteintrittsöffnungen 1.1.3 oder die Art der Abführung des Wassers, unterschiedlich vorteilhaft gestaltet sein. So können die aufgezeigten vorteilhaften Ausführungen, die nicht alternativer Art sind, gemeinsam oder auch nur einzeln in Ausführungsbeispielen verwirklicht sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdunstungskammer
- 1.1
- wannenartiger Hohlkörper
- 1.1.1
- Wannenboden
- 1.1.2
- Wasserablauföffnung
- 1.1.3
- Lufteintrittsöffnung
- 1.1.4
- Luftaustrittsöffnung
- 1.2
- Wannenabdeckung
- 1.2.1
- weiteres Wärmleitelement
- 2
- Erwärmungskammer
- 2.1
- kanalartiger Hohlkörper
- 2.1.1
- Kanalboden
- 2.2
- Kanalabdeckung
- 2.2.1
- Wärmeleitelement
- 3
- Pneumatikpumpe
- 4
- Hydraulikpumpe
- 5
- Kondensationsbehälter
- 6
- Rückführkanal
- 7
- Rückführrohr
- 8
- Speicher
- 9
- Ablaufrohr
- 9.1
- Rand des Rohrendes
- 10
- Gasleitung
- 11
- Trennwand
- a
- Abstand
- F
- Fließrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 101955239 A [0005, 0006]
- CN 108358266 A [0007]
- WO 2007/054143 A1 [0008]
- DE 19621042 A1 [0009]
