DE102021107393B3 - seawater treatment device - Google Patents

seawater treatment device Download PDF

Info

Publication number
DE102021107393B3
DE102021107393B3 DE102021107393.6A DE102021107393A DE102021107393B3 DE 102021107393 B3 DE102021107393 B3 DE 102021107393B3 DE 102021107393 A DE102021107393 A DE 102021107393A DE 102021107393 B3 DE102021107393 B3 DE 102021107393B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
treatment device
heating
cover
discharge
seawater treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102021107393.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Ramin Assisi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Assisi Ramin De
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102021107393.6A priority Critical patent/DE102021107393B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102021107393B3 publication Critical patent/DE102021107393B3/en
Priority to PCT/DE2022/100218 priority patent/WO2022199756A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00Solar heat systems not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/0011Heating features
    • B01D1/0029Use of radiation
    • B01D1/0035Solar energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/16Evaporating by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas
    • B01D3/346Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas the gas being used for removing vapours, e.g. transport gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002Construction details of the apparatus
    • C02F2201/007Modular design
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05Conductivity or salinity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S2080/03Arrangements for heat transfer optimization
    • F24S2080/05Flow guiding means; Inserts inside conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/138Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/142Solar thermal; Photovoltaics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

Die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung enthält ein horizontal angeordnetes Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß (12), bestehend aus einem quaderförmigen ersten Bereich (2) zum Erwärmen und einem quaderförmigen zweiten Bereich (3) zum Verdunsten von Salzwasser. Der erste Bereich (2) weist eine erste Abdeckung (2.1), bestehend aus einem Metall oder einer Metalllegierung, eine ersten Höhe hi und zwei Zuführöffnungen (7) auf. Der zweite Bereich (3) weist eine zweite Abdeckung (3.1), eine zweite Höhe h2, die größer als die erste Höhe h1ist, und oberhalb der ersten Höhe hi wenigstens eine Lufteintrittsöffnung (6), wenigstens eine Ablauföffnung (4) und wenigstens eine Abführöffnung (9) auf. Der Ablaufkanal (5) ist mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß (12) thermisch gekoppelt und unterhalb des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes (12) angeordnet.The sea water treatment device contains a horizontally arranged heating and evaporation vessel (12), consisting of a cuboid first area (2) for heating and a cuboid second area (3) for evaporating salt water. The first area (2) has a first cover (2.1) consisting of a metal or a metal alloy, a first height hi and two feed openings (7). The second area (3) has a second cover (3.1), a second height h2 that is greater than the first height h1, and above the first height h1 at least one air inlet opening (6), at least one outlet opening (4) and at least one discharge opening (9) on. The outflow channel (5) is thermally coupled to the heating and evaporation vessel (12) and is arranged below the heating and evaporation vessel (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, mit der Meerwasser verdunstet und wieder kondensiert wird und ein dadurch gebildetes Kondensat als Nutz- oder Trinkwasser gewonnen werden kann, gattungsgemäß bekannt aus der WO 2007/054143 A1 .The invention relates to a seawater treatment device with which seawater evaporates and is condensed again and a condensate formed thereby can be obtained as service or drinking water, generically known from the WO 2007/054143 A1 .

Die Versorgung der Landwirtschaft mit Süßwasser stellt in immer mehr Teilen der Erde ein 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. Der hierfür erforderliche Energieaufwand ist sehr hoch, sodass die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen durch viele Länder aus Kostengründen nicht nachhaltig genutzt werden können.Supplying agriculture with fresh water is becoming an increasing problem in more and more parts of the world. Due to climate change, less and less water is reaching the mountains in the form of snow and ice, so that the proportion of surface water is continuously falling. It is recognized that in the future this problem can only be solved sustainably by using seawater. The energy required for this is very high, so that the devices known from the prior art cannot be used sustainably in many countries for cost reasons.

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.A large part of the known devices uses solar energy for heating the seawater, which is either converted into electrical energy via solar panels in order to operate an electric heater, or heats the seawater directly. In the case of direct heating with solar energy, the size of the water surface over which the solar energy is introduced into the water in relation to the volume of the water to be heated determines the efficiency of the device. Compared to devices with electrical heating of the water, in which this ratio plays a subordinate role in the efficiency of the device, other measures will have to be taken in order to achieve an increase in efficiency.

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.A person skilled in the art will therefore only consider devices in which the input of solar energy directly or indirectly heats water as state of the art.

Aus der Offenlegungsschrift CN 101 955 239 A ist eine Wasserentsalzungsanlage bekannt, die einen ins Erdreich eingelassenen geschlossenen Kondensationsbehälter und einen geschlossenen Verdampfungsbehälter (Verdunstungskammer) aufweist, der über dem Kondensationsbehälter angeordnet ist. Der Verdampfungsbehälter besteht aus thermoisolierendem Glas und ist der Sonnenstrahlung ausgesetzt, wobei sein Boden und die der Sonne zugewandte Wand mit einer das Sonnenlicht absorbierenden Beschichtung versehen sind. 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 aufrechterhalten 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. Ein weiteres Problem stellt die Erwärmung des Kondensationsbehälters aufgrund der schlechten Wärmeleitung im Boden dar.From the disclosure document CN 101 955 239 A a water desalination plant is known which has a closed condensation tank embedded in the ground and a closed evaporation tank (evaporation chamber) which is arranged above the condensation tank. The evaporating tank is made of thermally insulating glass and is exposed to solar radiation, its bottom and the wall facing the sun being covered with a coating absorbing sunlight. The low level of salt water in the evaporation tank forms water vapour, which is conducted into the condensation tank via a connecting pipe. There is a heat exchanger in the condensing tank, which is cooled with cold salt water flowing to the evaporating tank. The water vapor condenses on the heat exchanger and drips into the condensation tank. It is not disclosed here how the water cycle from salt water to condensed water is maintained and whether measures are provided for the necessary cleaning of the system from salt or concentrated salt water. Furthermore, no measures are mentioned that are useful for maintaining the highest possible temperature gradient and thus for achieving a high level of effectiveness of the system. Another problem is the heating of the condensation tank due to poor heat conduction in the floor.

Eine in der DE 10 2006 018 127 A1 offenbarte Meerwasseraufbereitungsvorrichtung enthält einen Sonnenkollektor, einen plattenförmigen Verdampfer und einen Kondensator. Dabei befindet sich zwischen dem der Sonne zugewandten plattenförmigen Verdampfer und dem zu verdampfenden Wasser ein Zwischenraum, der mit Luft gefüllt ist.one in the DE 10 2006 018 127 A1 disclosed seawater treatment device includes a solar collector, a plate-shaped evaporator and a condenser. There is a space between the plate-shaped evaporator facing the sun and the water to be evaporated, which is filled with air.

Eine von der DE 10 2009 030 770 A1 beschriebene Meerwasseraufbereitungsvorrichtung weist eine Membran in einem Behälter zur Unterteilung des Behälters in zwei Kammern auf. In der ersten Kammer befindet sich Salzwasser und in der zweiten Kammer befindet sich bereits gereinigtes Wasser. Bei einer Erwärmung der ersten Kammer durch Sonnenlicht wird Salzwasser verdunstet und es entsteht Wasserdampf. Die erste Kammer wird dabei aufgrund der Ausrichtung des Behälters zur Sonne stärker erwärmt als die zweite Kammer. Durch eine sich ausbildende Druckdifferenz zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer gelangt der entstehende Wasserkampf durch die Membran in die zweite Kammer und kondensiert dort. Die beschriebene Meerwasseraufbereitungsvorrichtung ist einfach aufgebaut und verzichtet gänzlich auf Pumpen und Energieversorgung. Eine aus der vorgenannten WO 2007/054143 A1 bekannte Wasseraufbereitungsvorrichtung mit hohem Ertrag und geringen Bau- und Betriebskosten besteht aus einem flächigen und thermisch isolierten Verdampfungsbehälter geringer Höhe, in dem sich eine flache Schicht Salzwasser befindet. Die Verdampfungskammer weist eine nur geringe Bauhöhe auf und ist durch eine für Sonnenstrahlung transparente Abdeckung verschlossen. Der Abstand zwischen dem Boden des Verdampfungsbehälters und der Abdeckung beträgt höchstens 10 cm, womit ein großes Verhältnis der Fläche der Abdeckung zu dem Volumen des Verdampfungsbehälters erzielt wird. Die Verdampfungskammer ist aus Metall, wobei bevorzugt die der Abdeckplatte gegenüberliegende Innenseite eine lichtabsorbierende Schicht aufweist. 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 aufgenommen. Der dabei entstehende Wasserdampf wird über Auslassöffnungen einem Abführkanal zur Kondensation zugeführt. Zum Kühlen des Abführkanals wird Salzwasser im Gegenstrom zum Wasserdampf in einer den Abführkanal umgebenden äußeren Rohrleitung geleitet. Das sich dabei bildende Kondenswasser wird in einem mit dem Abführkanal verbundenen Speicherbehälter aufgenommen. In dem Zuführkanal des Salzwassers zum Verdampfungsbehälter kann ein zusätzlicher Vorwärmbehälter (Erwärmungskammer) angeordnet sein, in dem das Salzwasser bereits vorgewärmt wird. Er ist in der gleichen Weise aufgebaut wie der Verdampfungsbehälter. Der Vorwärm- und/oder der Verdampfungsbehälter kann zudem mit einer Heizvorrichtung ausgestattet sein, welcher durch eine externe Solaranlage eine auf bis zu 180°C erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit zugeführt wird, um die Effizienz des Verdampfungsprozesses zu erhöhen.One of the DE 10 2009 030 770 A1 seawater treatment device described has a membrane in a container for dividing the container into two chambers. In the first chamber there is salt water, and in the second chamber there is already purified water. When the first chamber is heated by sunlight, salt water is evaporated and water vapor is produced. Due to the orientation of the container towards the sun, the first chamber is heated more than the second chamber. Due to a pressure difference that develops between the first chamber and the second chamber, the resulting water fight passes through the membrane into the second chamber and condenses there. The seawater treatment device described has a simple structure and dispenses entirely with pumps and energy supply. One of the above WO 2007/054143 A1 known water treatment device with high yield and low construction and operating costs consists of a flat and thermally insulated low-height evaporation tank, in which there is a flat layer of salt water. The evaporation chamber has only a small overall height and is closed by a cover that is transparent to solar radiation. The distance between the bottom of the evaporating tank and the cover is at most 10 cm, which achieves a large ratio of the area of the cover to the volume of the evaporating tank. The vaporization chamber is made of metal, with the inside opposite the cover plate preferably having a light-absorbing layer. A large proportion of the solar energy that is not absorbed directly by the salt water layer through heat radiation is thus absorbed by the salt water layer located at an air distance below it through convection or heat conduction. The resulting water vapor is fed through outlet openings to a discharge channel for condensation. In order to cool the discharge duct, salt water is passed countercurrently to the water vapor in an external pipeline surrounding the discharge duct. The condensed water that forms is collected in a storage container connected to the discharge channel. An additional pre-heating tank (heating chamber) in which the salt water is already pre-heated can be arranged in the feed channel for the salt water to the evaporation tank. It is constructed in the same way as the evaporation tank. The preheating and/or the evaporation container can also be equipped with a heating device, which is supplied with a heat transfer fluid heated to up to 180° C. by an external solar system in order to increase the efficiency of the evaporation process.

Allen vorgenannten Wasserentsalzungsanlagen ist gemeinsam, dass sie einen Verdampfungsbehälter aufweisen, der durch eine für Sonnenstrahlung transparente Abdeckung verschlossen ist. In dem Verdampfungsbehälter wird das zu erwärmende Salzwasser durch Wärmestrahlung und durch Wärmeleitung insbesondere des durch die Wärmestrahlung erwärmten Bodens der Verdunstungskammer erwärmt, wobei eine sich über dem Wasser befindende Luftschicht zunehmend mit Wasserdampf angereichert wird. Nachteilig ist hierbei insbesondere, dass diese Anlagen bei der Entsalzung großer Mengen Meerwasser in kurzer Zeit 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.All of the aforementioned water desalination plants have in common that they have an evaporation tank which is closed by a cover that is transparent to solar radiation. In the evaporation tank, the salt water to be heated is heated by thermal radiation and by thermal conduction, in particular of the bottom of the evaporation chamber heated by the thermal radiation, with an air layer located above the water being increasingly enriched with water vapor. A particular disadvantage here is that these systems must have very large areas of glass, preferably thermal glass, for the desalination of large quantities of seawater in a short time. Large areas of thermal glass are expensive. In addition, on the one hand the transparency of the glass surfaces and thus the heat radiation introduced into the evaporation container is highly dependent on their degree of soiling and on the other hand glass in particular is at risk of being destroyed in the event of vandalism or other mechanical influences. In addition to high investment costs for the glass surfaces, it therefore requires recurring maintenance work to keep the glass surfaces free and special safety measures to prevent the glass surfaces from being destroyed, at least by vandalism.

Eine gattungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung ist aus der DE 10 2019 125 622 A1 bekannt. Die hier offenbarte Meerwasseraufbereitungsvorrichtung ist insofern ineffizient, als dass ein vorhandener Zuführkanal für Salzwasser und ein vorhandener Abführkanal zur Abführung von mit Wasserdampf beladener Luft nicht thermisch miteinander gekoppelt sind, wodurch sich nur langsam Kondensat im Abführkanal bildet.A generic seawater treatment device is from DE 10 2019 125 622 A1 known. The seawater treatment device disclosed herein is inefficient in that an existing supply duct for salt water and an existing discharge duct for discharging air laden with water vapor are not thermally coupled with one another, as a result of which condensate forms only slowly in the discharge duct.

Die Effizienz bekannter Wasserentsalzungsanlagen wird in den meisten Vorrichtungen dadurch gesteigert, dass das zugeführte kalte Salzwasser dazu genutzt wird, die Abführkanäle zu kühlen und damit den Kondensationsprozess effizienter zu gestalten. Die in dem Salzwasser nach der Erwärmung gespeicherte Wärme wird hingegen üblicherweise nicht genutzt. Dadurch weisen bekannte Wasserentsalzungsanlagen einen hohen Energieverbrauch auf.The efficiency of known water desalination plants is increased in most devices in that the cold salt water supplied is used to cool the discharge channels and thus make the condensation process more efficient. On the other hand, the heat stored in the salt water after heating is usually not used. As a result, known water desalination plants have a high energy consumption.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu schaffen, die eine einfache Bauweise aufweist, vergleichsweise kostengünstig sowie wartungs- und betreuungsarm ist und eine möglichst hohe Effizienz, einen niedrigen Energieverbrauch sowie einen vergleichsweise hohen Ertrag an Süß-/Frischwasser aufweist.The object of the invention is to create a seawater treatment device that has a simple design, is comparatively inexpensive and requires little maintenance and care, and has the highest possible efficiency, low energy consumption and a comparatively high yield of fresh/fresh water.

Die Aufgabe wird für eine Meerwasseraufbereitungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.The object is achieved for a seawater treatment device with the features according to claim 1.

Sie besteht aus wenigstens einer Pumpe, einer Erwärmungskammer mit einer ersten Abdeckung, einer Verdunstungskammer, in der Luft mit Wasserdampf beladen wird, mit einer zweiten Abdeckung und mindestens einer Ablauföffnung, die mit einem Ablaufkanal verbunden ist, sowie mindestens einer Lufteintrittsöffnung, einem über eine Zuführöffnung oder über zwei Zuführöffnungen mit der Erwärmungskammer verbundenen einzügigen oder zweizügigen Zuführkanal zur Zuführung des Salzwassers, in dem die wenigstens eine Pumpe angeordnet ist, und entweder einem über eine Abführöffnung mit der Verdunstungskammer verbundenen Abführkanal oder zwei Abführkanälen, die über jeweils eine Abführöffnung mit der Verdunstungskammer verbunden sind und in die mit Wasserdampf beladene Luft eingeleitet wird, wobei der eine Abführkanal oder die zwei Abführkanäle und der Zuführkanal thermisch miteinander gekoppelt sind, sodass der Wasserdampf an wenigstens einer Wand des einen Abführkanals oder der zwei Abführkanäle kondensiert und Kondensat gebildet wird.It consists of at least one pump, a heating chamber with a first cover, an evaporation chamber in which the air is charged with water vapor, with a second cover and at least one outlet opening connected to an outlet channel, as well as at least one air inlet opening, one via a supply opening or a single-line or two-line supply channel connected to the heating chamber via two supply openings for supplying the salt water, in which the at least one pump is arranged, and either a discharge channel connected to the evaporation chamber via a discharge opening or two discharge channels, each connected to the evaporation chamber via a discharge opening are and is introduced into the water-vapour-laden air, the one discharge duct or the two discharge ducts and the supply duct being thermally coupled to one another, so that the water vapor condenses on at least one wall of the one discharge duct or the two discharge ducts ated and condensate is formed.

Es ist erfindungswesentlich, dass die Erwärmungskammer einen quaderförmigen ersten Bereich mit einer ersten Höhe hi und die Verdunstungskammer einen quaderförmigen zweiten Bereich mit einer zweiten Höhe h2 eines Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes bilden, das horizontal angeordnet ist.It is essential to the invention that the heating chamber form a cuboid first area with a first height h 1 and the evaporation chamber a cuboid second area with a second height h 2 of a heating and evaporation vessel that is arranged horizontally.

Dabei befindet sich die mindestens eine Ablauföffnung in einer dritten Höhe h3 oberhalb der ersten Höhe h1, wodurch ein sich einstellender Salzwasserspiegel in dem ersten Bereich gleich der ersten Höhe hi ist, sodass das Salzwasser unmittelbar an die erste Abdeckung angrenzt und durch die Sonnenenergie eingetragene Wärme von der ersten Abdeckung durch Konvektion an das Salzwasser abgegeben wird.The at least one drain opening is located at a third height h 3 above the first height h 1 , as a result of which a salt water level that occurs in the first area is equal to the first ten height is hi, so that the salt water is immediately adjacent to the first cover and heat introduced by the solar energy is released from the first cover to the salt water by convection.

Die erste Abdeckung besteht aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung und der Ablaufkanal ist mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß thermisch gekoppelt und unterhalb des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes angeordnet.The first cover is made of a metal or metal alloy, and the drain channel is thermally coupled to the heating and evaporating vessel and is located below the heating and evaporating vessel.

Vorteilhaft ist die Ablauföffnung eine Überlaufkante, die insbesondere über die gesamte Breite des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes ausgebildet ist.The outflow opening is advantageously an overflow edge, which is formed in particular over the entire width of the heating and evaporation vessel.

In einer vorteilhaften Ausführung der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung sind die eine Abführöffnung oder die zwei Abführöffnungen an einem Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes angeordnet und die eine Zuführöffnung oder die zwei Zuführöffnungen am entgegengesetzten Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes angeordnet. Dadurch werden der Zuführkanal, gegebenenfalls dessen zwei Kanalzweige, und der eine Abführkanal oder die beiden Abführkanäle in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Für eine optimale Flächennutzung durch die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung verlaufen der Zuführkanal und der eine Abführkanal oder die zwei Abführkanäle über mindestens eine Länge L des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes parallel zu dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß.In an advantageous embodiment of the seawater treatment device, the one discharge opening or the two discharge openings are arranged at one end of the heating and evaporation vessel and the one supply opening or the two supply openings are arranged at the opposite end of the heating and evaporation vessel. As a result, the supply duct, optionally its two duct branches, and the one discharge duct or the two discharge ducts are flowed through in opposite directions. For an optimal use of space by the seawater treatment device, the supply channel and the one discharge channel or the two discharge channels run parallel to the heating and evaporation vessel over at least a length L of the heating and evaporation vessel.

Vorteilhaft besteht auch die zweite Abdeckung aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung.Advantageously, the second cover is also made of a metal or a metal alloy.

Zur Vergrößerung der Kontaktfläche der ersten Abdeckung und der zweiten Abdeckung mit dem Salzwasser sind vorteilhaft an der ersten Abdeckung und/oder an der zweiten Abdeckung Wärmeleitelemente vorhanden, die in das Innere des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes ragen.In order to increase the contact surface of the first cover and the second cover with the salt water, heat-conducting elements are advantageously present on the first cover and/or on the second cover, which protrude into the interior of the heating and evaporation vessel.

Alternativ oder zusätzlich können die erste Abdeckung und/oder die zweite Abdeckung eine wellige Querschnittsform aufweisen, damit unabhängig vom Sonnenstand immer ein Teil des einfallenden Sonnenlichts senkrecht auf die erste Abdeckung und/oder die zweite Abdeckung trifft.Alternatively or additionally, the first cover and/or the second cover can have a wavy cross-sectional shape, so that a portion of the incident sunlight always strikes the first cover and/or the second cover perpendicularly, regardless of the position of the sun.

Es ist bautechnisch und wärmetechnisch günstig, dass der Zuführkanal oberhalb oder unterhalb des einen Abführkanals oder der zwei Abführkanäle horizontal angeordnet ist.It is structurally and thermally favorable that the feed duct is arranged horizontally above or below the one discharge duct or the two discharge ducts.

Wärmetechnisch vorteilhaft ist das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß gegenüber dem Zuführkanal und dem einen Abführkanal oder den zwei Abführkanälen thermisch isoliert.Advantageously from a thermal point of view, the heating and evaporation vessel is thermally insulated from the feed channel and one discharge channel or the two discharge channels.

Die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung enthält in einer bevorzugten Ausführung Messgeräte innerhalb der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zum Messen der Temperatur der Luft und/oder der Temperatur und/oder des Salzgehaltes des Salzwassers und/oder Messgeräte außerhalb der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zum Messen der Umgebungstemperatur und/oder des Sonneneinfallswinkels.In a preferred embodiment, the seawater treatment device contains measuring devices within the seawater treatment device for measuring the temperature of the air and/or the temperature and/or the salinity of the salt water and/or measuring devices outside the seawater treatment device for measuring the ambient temperature and/or the angle of incidence of the sun.

Vorteilhaft ist dann auch eine Steuer- und Recheneinheit vorhanden ist, die mit der Pumpe und den Messgeräten verbunden ist und dazu ausgelegt ist, auf Grundlage der gemessenen Temperaturen und/oder der Salzgehalte und/oder dem Sonneneinfallswinkel und/oder von meteorologischen Daten einen Salzwasserzufluss zu berechnen und die Pumpe entsprechend zu steuern.A control and computing unit is then advantageously also present, which is connected to the pump and the measuring devices and is designed to supply an inflow of salt water on the basis of the measured temperatures and/or the salinity and/or the angle of incidence of the sun and/or meteorological data calculate and control the pump accordingly.

Um die Vielzahl der gewinnbaren Messwerte optimal zu nutzen, kann in der Rechen- und Steuereinheit ein neuronales Netzwerk implementiert sein.A neural network can be implemented in the arithmetic and control unit in order to optimally use the large number of measured values that can be obtained.

Für einen montagefreundlichen Aufbau der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung an einem Bestimmungsort ist sie insbesondere als ein Modul aufgebaut ist, wobei mehrere Module miteinander zu einer Meerwasseraufbereitungsanlage verbunden werden können.For assembly-friendly construction of the seawater treatment device at a destination, it is constructed in particular as a module, with several modules being able to be connected to one another to form a seawater treatment plant.

Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:

  • 1 eine Draufsicht auf eine vorteilhafte Ausführung einer Meerwasseraufbereitungsvorrichtung,
  • 2 ein Schnittbild der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung gemäß 1,
  • 3 eine Seitenansicht der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung gemäß 1,
  • 4 eine Ansicht der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung gemäß 1 von unten,
  • 5a-5c verschiedene Ausführungsformen der ersten Abdeckung und
  • 6 eine weitere Ausführung der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung.
The invention is to be described in more detail below by means of exemplary embodiments with reference to drawings. For this show:
  • 1 a plan view of an advantageous embodiment of a seawater treatment device,
  • 2 a sectional view of the seawater treatment device according to FIG 1 ,
  • 3 a side view of the seawater treatment device according to FIG 1 ,
  • 4 a view of the seawater treatment device according to FIG 1 from underneath,
  • 5a-5c various embodiments of the first cover and
  • 6 another embodiment of the seawater treatment device.

Die in 1 schematisch dargestellte Meerwasseraufbereitungsvorrichtung enthält alle erfindungswesentlichen Merkmale. Hierzu gehören eine Pumpe 1, ein Zuführkanal 8 für Salzwasser, der hier zweizügig ist, ein Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12, ein Ablaufkanal 5 für überschüssiges Salzwasser und zwei Abführkanäle 10 für mit Wasserdampf beladene Luft. Das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 ist horizontal angeordnet und besteht aus einem quaderförmigen ersten Bereich 2 und einem quaderförmigen zweiten Bereich 3.In the 1 Seawater treatment device shown schematically contains all the features essential to the invention. These include a pump 1, a feed channel 8 for salt water, which is two-part here, a heating and evaporation vessel 12, a drain channel 5 for excess salt water and two drain channels 10 for water steam laden air. The heating and evaporation vessel 12 is arranged horizontally and consists of a cuboid first area 2 and a cuboid second area 3.

Der erste Bereich 2 weist eine erste Abdeckung 2.1, die aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung besteht, eine ersten Höhe hi (dargestellt in 2) und zwei Zuführöffnungen 7 auf.The first area 2 has a first cover 2.1, which consists of a metal or a metal alloy, a first height hi (shown in 2 ) and two feed openings 7.

Der zweite Bereich 3 weist eine zweite Abdeckung 3.1, eine zweite Höhe h2 (dargestellt in 2) und oberhalb der ersten Höhe hi mehrere Lufteintrittsöffnungen 6, eine Ablauföffnung 4 in einer dritten Höhe h3 und zwei Abführöffnungen 9 auf.The second area 3 has a second cover 3.1, a second height h 2 (shown in 2 ) and above the first height hi a plurality of air inlet openings 6, a discharge opening 4 at a third height h 3 and two discharge openings 9.

Die Pumpe 1 ist in dem Zuführkanal 8 angeordnet, der sich hinter der Pumpe 1 in zwei Kanalzweige verzweigt, die an den Enden jeweils über die Zuführöffnung 7 mit dem ersten Bereich 2 verbunden sind.The pump 1 is arranged in the feed channel 8 , which branches into two channel branches behind the pump 1 , which are each connected at the ends to the first area 2 via the feed opening 7 .

In der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung können auch mehr als eine Pumpe 1 vorhanden sein.More than one pump 1 can also be present in the seawater treatment device.

Der Ablaufkanal 5 ist mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 thermisch gekoppelt und über die eine Ablauföffnung 4 mit diesem verbunden. Die zwei Abführöffnungen 9 sind jeweils mit einem der Abführkanäle 10 verbunden.The outflow channel 5 is thermally coupled to the heating and evaporation vessel 12 and is connected to it via an outflow opening 4 . The two discharge openings 9 are each connected to one of the discharge channels 10 .

Anstelle des zweizügigen Zuführkanals 8 ist in einer anderen, nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführung, ein einzügiger Zuführkanal 8 vorhanden, der entsprechend über nur eine Zuführöffnung 7 mit dem ersten Bereich 2 verbunden ist. Bei dieser Ausführung ist dann auch nur ein Abführkanal 10 und entsprechend auch nur eine Abführöffnung 9 vorhanden.Instead of the two-line feed channel 8 , in another embodiment, not shown in the drawings, there is a single-line feed channel 8 , which is correspondingly connected to the first area 2 via only one feed opening 7 . In this embodiment, only one discharge channel 10 and correspondingly only one discharge opening 9 is then available.

In den Zuführkanal 8 wird mittels der Pumpe 1 Salzwasser eingespeist. Der Begriff Salzwasser steht stellvertretend für Meerwasser, Salzwasser, Brackwasser oder verunreinigtes Wasser. Das eingespeiste Salzwasser fließt durch den Zuführkanal 8 aufgeteilt zu den zwei Zuführöffnungen 7. Dabei wird es durch eine thermische Kopplung des Zuführkanals 8, genauer dessen Kanalzweige, mit den zwei Abführkanälen 10 bereits vor Eintritt in den ersten Bereich 2 erwärmt. Der Zuführkanal 8 und die Abführkanäle 10 sind vorteilhaft gegenüber ihrer Umgebung und/oder gegenüber dem Wärmeeintrag durch Sonnenlicht isoliert.Salt water is fed into the feed channel 8 by means of the pump 1 . The term salt water is representative of sea water, salt water, brackish water or polluted water. The salt water that is fed in flows through the feed channel 8 divided to the two feed openings 7 . It is heated by a thermal coupling of the feed channel 8 , more precisely its channel branches, with the two discharge channels 10 before it enters the first region 2 . The feed duct 8 and the discharge ducts 10 are advantageously insulated from their surroundings and/or from the heat input from sunlight.

Es ist nicht erfindungswesentlich, ob die Vorrichtung einen Zuführkanal 8 oder zwei Zuführkanäle 8 aufweist. Es ist ebenso nicht erfindungswesentlich, ob die Vorrichtung einen Abführkanal 10 oder zwei Abführkanäle 10 aufweist.It is not essential to the invention whether the device has one feed channel 8 or two feed channels 8 . It is also not essential to the invention whether the device has one discharge channel 10 or two discharge channels 10 .

In dem ersten Bereich 2 wird die durch die Sonnenenergie in die erste Abdeckung 2.1 eingetragene Wärme von der ersten Abdeckung 2.1 auf das Salzwasser übertragen, wodurch das Salzwasser erwärmt wird. Vorteilhaft beträgt die Temperatur des Salzwassers am Übergang von dem ersten Bereich 2 zu dem zweiten Bereich 3 80-90°C.In the first area 2, the heat introduced into the first cover 2.1 by the solar energy is transferred from the first cover 2.1 to the salt water, as a result of which the salt water is heated. The temperature of the salt water at the transition from the first area 2 to the second area 3 is advantageously 80-90°C.

Es ist erfindungswesentlich, dass die zweite Höhe h2 größer als die erste Höhe hi ist und sich die Ablauföffnung 4 zwischen der ersten Höhe hi und der zweiten Höhe h2 in der dritten Höhe h3 befindet, so dass in dem zweiten Bereich 3 oberhalb eines sich einstellenden Salzwasserspiegels ein Hohlraum verbleibt, in dem Wasserdampf entsteht, der die Luft, die durch die Lufteintrittsöffnungen 6 in den zweiten Bereich 3 eintritt, befeuchtet. Die mit Wasserdampf beladene Luft wird durch die Abführöffnungen 9 in die mit dem zweiten Bereich 3 verbundenen Abführkanäle 10 abgeleitet.It is essential to the invention that the second height h 2 is greater than the first height hi and the drain opening 4 is between the first height hi and the second height h 2 in the third height h 3 , so that in the second region 3 above a adjusting salt water level, a cavity remains in which water vapor is produced, which humidifies the air that enters the second area 3 through the air inlet openings 6 . The air laden with water vapor is discharged through the discharge openings 9 into the discharge channels 10 connected to the second area 3 .

Dadurch, dass sich die Ablauföffnung 4 oberhalb der ersten Höhe hi befindet wird auch gewährleistet, dass der Salzwasserspiegel in dem ersten Bereich 2 gleich der ersten Höhe hi ist. Durch den Kontakt zwischen der ersten Abdeckung 2.1 und dem Salzwasser erfolgt eine Wärmeübertragung von der ersten Abdeckung 2.1 auf das Salzwasser mittels Konvektion, wodurch es in dem ersten Bereich 2 in Fließrichtung zunehmend zu einer Temperaturerhöhung des Salzwassers kommt.The fact that the drain opening 4 is located above the first height hi also ensures that the salt water level in the first region 2 is equal to the first height hi. The contact between the first cover 2.1 and the salt water causes heat to be transferred from the first cover 2.1 to the salt water by means of convection, as a result of which the temperature of the salt water in the first area 2 increasingly increases in the direction of flow.

Es ist ebenso erfindungswesentlich, dass die erste Abdeckung 2.1 aus Metall oder aus einer Metalllegierung besteht, vorteilhaft mit einer Wärmeleitfähigkeit von größer 25 W/(m*K), womit die erste Abdeckung 2.1 im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Abdeckung aus Glas nicht-transparent, sondern absorbierend und wärmeleitend ist.It is also essential to the invention that the first cover 2.1 consists of metal or a metal alloy, advantageously with a thermal conductivity greater than 25 W/(m*K), which means that the first cover 2.1 is better than a cover known from the prior art Glass is not transparent but is absorbent and thermally conductive.

Davon ausgehend, dass das Salzwassers nach dem Durchfließen des ersten Bereiches 2 ausreichend erwärmt ist, ist es im Wesentlichen egal, aus welchem Material die zweite Abdeckung 3.1 besteht. Vorteilhaft kann die zweite Abdeckung 3.1 aus dem gleichen Material wie die erste Abdeckung 2.1 gefertigt sein.Assuming that the salt water is sufficiently heated after flowing through the first area 2, it is essentially irrelevant what material the second cover 3.1 consists of. The second cover 3.1 can advantageously be made of the same material as the first cover 2.1.

Das Material für die erste Abdeckung 2.1 ist vorteilhaft so ausgewählt, dass es ein möglichst hohes Absorptionsvermögen für die Wärmestrahlung der Sonne und eine möglichst große Wärmeleitfähigkeit aufweist. Gleichzeitig ist das Material korrosionsbeständig, formstabil und kostengünstig. Die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Salzwasser ist vorteilhaft durch eine zusätzliche Beschichtung verbessert.The material for the first cover 2.1 is advantageously selected in such a way that it has the highest possible absorption capacity for thermal radiation from the sun and the highest possible thermal conductivity. At the same time, the material is corrosion-resistant, dimensionally stable and inexpensive. The corrosion resistance to salt water is advantageously improved by an additional coating.

Vorteilhaft wird als Metall Aluminium oder als eine Metalllegierung eine Aluminiumlegierung verwendet.Aluminum is advantageously used as the metal or an aluminum alloy is used as a metal alloy.

Damit die erste Abdeckung 2.1 und bevorzugt auch die zweite Abdeckung 3.1 möglichst viel Sonnenenergie absorbieren, sind diese vorteilhaft mit einem schwarzen Anstrich oder einer schwarzen Beschichtung versehen.So that the first cover 2.1 and preferably also the second cover 3.1 absorb as much solar energy as possible, they are advantageously provided with a black paint or a black coating.

Aufgrund der thermischen Kopplung zwischen dem Zuführkanal 8 und den Abführkanälen 10 bildet sich ein Temperaturgradient zwischen Wänden und Innenräumen der Abführkanäle 10 aus. Infolge dessen kondensiert der Wasserdampf an den Wänden der Abführkanäle 10.Because of the thermal coupling between the feed channel 8 and the discharge channels 10, a temperature gradient forms between the walls and interior spaces of the discharge channels 10. As a result, the water vapor condenses on the walls of the discharge channels 10.

Um die Wärmekopplung des Zuführkanals 8 und der Abführkanäle 10 so effizient wie möglich zu gestalten, ist es sinnvoll, den Zuführkanal 8 oberhalb oder unterhalb der Abführkanäle 10 horizontal anzuordnen. Dabei können vorteilhaft der Zuführkanal 8 und der Abführkanal 10 eine gemeinsame Trennwand miteinander teilen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Fläche, über die der Zuführkanal 8 mit den Abführkanälen 10 thermisch gekoppelt ist, maximal ist. Noch vorteilhafter ist das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 gegenüber dem Zuführkanal 8 und gegenüber den Abführkanälen 10 thermisch isoliert. Dadurch kann gewährleistet werden, dass keine unerwünschte Erwärmung der Wände der Abführkanäle 10 und keine unerwünschte Abkühlung des Salzwassers in dem Zuführkanal 8 stattfindet.In order to make the thermal coupling of the feed channel 8 and the discharge channels 10 as efficient as possible, it makes sense to arrange the feed channel 8 horizontally above or below the discharge channels 10 . In this case, the feed channel 8 and the discharge channel 10 can advantageously share a common partition with one another. This can ensure that the area over which the feed channel 8 is thermally coupled to the discharge channels 10 is at a maximum. Even more advantageously, the heating and evaporation vessel 12 is thermally insulated from the feed channel 8 and from the discharge channels 10 . It can thereby be ensured that no undesired heating of the walls of the discharge channels 10 and no undesired cooling of the salt water in the supply channel 8 takes place.

Je nachdem, ob und wo eine Wärmeübertragung an dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 stattfinden soll, weist dessen Material entweder eine möglichst geringe oder eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit auf oder das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 besteht entsprechend der jeweiligen Ausführungsform aus unterschiedlichen Materialien.Depending on whether and where heat transfer is to take place on the heating and evaporation vessel 12, its material has either the lowest possible or the highest possible thermal conductivity, or the heating and evaporation vessel 12 consists of different materials according to the respective embodiment.

In den Abführkanälen 10 stellt sich aufgrund der Kompression der Luft infolge des Abkühlens durch die Kondensation auch ohne weitere Hilfsmittel ein Unterdruck ein, sodass der Fachmann hier je nach Dimensionierung der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung und den gegebenen Parametern entscheidet, ob zusätzliche Hilfsmittel zum Erzeugen eines Unterdrucks notwendig sind. Vorteilhaft wird der an den Abführkanälen 10 anliegende Unterdruck durch zusätzliche Hilfsmittel erzeugt, sodass die mit Wasserdampf beladene Luft aus dem zweiten Bereich 3 abgesaugt wird.Due to the compression of the air as a result of cooling through the condensation, a negative pressure is created in the discharge channels 10 even without additional aids, so that the person skilled in the art decides here, depending on the dimensioning of the seawater treatment device and the given parameters, whether additional aids are necessary to generate a negative pressure. Advantageously, the negative pressure applied to the discharge channels 10 is generated by additional aids, so that the air laden with water vapor is sucked out of the second area 3 .

Für die erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung ist es nicht von Belang, ob Speicher zum Sammeln des anfallenden Kondensats vorhanden sind und ob diese mit den Abführkanälen 10 verbunden sind oder wie und wohin das gewonnene Kondensat abgeführt wird. Das Kondensat kann beispielsweise ohne Zwischenspeicherung zum Wässern von Nutzflächen genutzt oder direkt in ein (Trink-) Wassernetz eingespeist werden.For the seawater treatment device according to the invention, it is irrelevant whether there are reservoirs for collecting the accumulating condensate and whether these are connected to the discharge channels 10 or how and where the condensate obtained is discharged. The condensate can, for example, be used to water usable areas without intermediate storage or fed directly into a (drinking) water network.

Das überschüssige Salzwasser fließt, wie in 2 dargestellt, durch die Ablauföffnung 4 in einen Ablaufkanal 5. Der Ablaufkanal 5 ist unterhalb des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12 angeordnet und mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 thermisch gekoppelt. Vorteilhaft ist der Ablaufkanal 5 mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 über dessen gesamte Länge L thermisch gekoppelt. Das ist vorteilhaft realisiert, indem das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 einen Boden aufweist, der gleichzeitig eine Deckwand des Ablaufkanals 5 bildet. Durch die thermische Kopplung des Ablaufkanals 5 mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 wird die im überschüssigen Salzwasser enthaltene Wärme zumindest teilweise genutzt, um das Salzwasser in dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 zu erwärmen.The excess salt water flows as in 2 shown, through the drain opening 4 into a drain channel 5. The drain channel 5 is arranged below the heating and evaporation vessel 12 and is thermally coupled to the heating and evaporation vessel 12. The outflow channel 5 is advantageously thermally coupled to the heating and evaporation vessel 12 over its entire length L. This is advantageously realized in that the heating and evaporation vessel 12 has a bottom which at the same time forms a top wall of the outflow channel 5 . Due to the thermal coupling of the outflow channel 5 with the heating and evaporation vessel 12 , the heat contained in the excess salt water is at least partially used to heat the salt water in the heating and evaporation vessel 12 .

Vorteilhaft ist die Ablauföffnung 4 eine Überlaufkante. Noch vorteilhafter sind die Überlaufkante und der Ablaufkanal 5 über die Breite des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12 ausgebildet.The drain opening 4 is advantageously an overflow edge. Even more advantageously, the overflow edge and the drain channel 5 are formed across the width of the heating and evaporation vessel 12 .

Um die Bauweise der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung möglichst einfach zu gestalten und gleichzeitig alle Vorteile einer erfindungsgemäßen Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu erhalten, ist es vorteilhaft, dass die Abführöffnungen 9 an einem Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12 angeordnet sind und die Zuführöffnungen 7 am entgegengesetzten Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12 angeordnet sind, wie in 3 dargestellt.In order to make the construction of the seawater treatment device as simple as possible and at the same time to obtain all the advantages of a seawater treatment device according to the invention, it is advantageous that the discharge openings 9 are arranged at one end of the heating and evaporation vessel 12 and the supply openings 7 at the opposite end of the heating and evaporation vessel 12 are arranged as in 3 shown.

Wie in 4 dargestellt ist es außerdem vorteilhaft, dass das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 eine Länge L aufweist und der Zuführkanal 8 und die Abführkanäle 10 über mindestens die Länge L parallel zum Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 verlaufen. Vorteilhaft sind die Abführkanäle 10 und der Zuführkanal 8 in dem Bereich, in dem sie parallel zum Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 angeordnet sind, thermisch gekoppelt, wobei sie übereinanderliegen. Dabei sind vorteilhaft die Abführkanäle 10 und der Zuführkanal 8, der in diesem Bereich durch die zwei Kanalzweige gebildet ist, durch nur eine gemeinsame Trennwand miteinander thermisch verbunden.As in 4 shown, it is also advantageous that the heating and evaporation vessel 12 has a length L and the feed channel 8 and the discharge channels 10 run parallel to the heating and evaporation vessel 12 over at least the length L. Advantageously, the discharge channels 10 and the feed channel 8 are thermally coupled in the area in which they are arranged parallel to the heating and evaporation vessel 12, being superimposed. The discharge ducts 10 and the feed duct 8, which is formed in this area by the two duct branches, are advantageously thermally connected to one another by only one common partition.

Um zu gewährleisten, dass unabhängig vom Sonnenstand immer ein Teil des einfallenden Sonnenlichts senkrecht auf die erste Abdeckung 2.1 und/oder die zweite Abdeckung 3.1 trifft, kann die erste Abdeckung 2.1 und/oder die zweite Abdeckung 3.1 vorteilhaft eine wellige Querschnittsform aufweisen, wie in 5a dargestellt.In order to ensure that, regardless of the position of the sun, part of the incident sunlight is always perpendicular to the first cover 2.1 and/or the second cover 3.1, the first cover 2.1 and/or the second cover 3.1 can advantageously have a wavy cross-sectional shape, as in 5a shown.

Eine vergrößerte Oberfläche der ersten Abdeckung 2.1 und/oder der zweiten Abdeckung 3.1 zum Salzwasser hin kann vorteilhaft auch erreicht werden, wenn an der ersten Abdeckung 2.1 und/oder der zweiten Abdeckung 3.1 eine Vielzahl an Wärmeleitelementen 13 ausgebildet ist, wie in 5b und 5c dargestellt. Das können z.B. Stäbe oder in Fließrichtung ausgebildete Platten sein. Alternativ können auch quer zur Fließrichtung ausgerichtete Platten verwendet werden. Damit Wärme auch von der zweiten Abdeckung 3.1 durch Konvektion direkt an das Salzwasser abgegeben werden kann, sind Wärmeleitelemente 13, die bis unter den Salzwasserspiegel in dem zweiten Bereich 3 ragen, notwendig.An enlarged surface of the first cover 2.1 and/or the second cover 3.1 towards the salt water can advantageously also be achieved if a large number of heat-conducting elements 13 are formed on the first cover 2.1 and/or the second cover 3.1, as in 5b and 5c shown. This can be, for example, rods or plates formed in the direction of flow. Alternatively, plates aligned transversely to the direction of flow can also be used. So that heat can also be released directly from the second cover 3.1 to the salt water by convection, heat conducting elements 13 that protrude below the salt water level in the second area 3 are necessary.

Um einen effizienten Betrieb der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die Salzwasserzuführung und damit den Salzwasserspiegel in dem ersten Bereich 2 zu steuern. Der Salzwasserspiegel in dem ersten Bereich 2 darf nicht zu niedrig sein, da ansonsten ohne Wärmeleitelemente 13 keine direkte Wärmeübertragung durch Konvektion von der ersten Abdeckung 2.1 auf das Salzwasser möglich ist. Um einen zu niedrigen Salzwasserspiegel zu verhindern, sollte vorteilhaft gewährleistet sein, dass mehr Salzwasser in den ersten Bereich 2 eintritt als Wasserdampf in dem zweiten Bereich 3 verdunstet. Es ist außerdem von Vorteil, wenn nicht übermäßig viel Salzwasser in den Zuführkanal 8 und damit in den ersten Bereich 2 gepumpt wird, da so unnötig Energie verbraucht wird. Um eine Steuerung der Salzwasserzuführung zu ermöglichen, sollten Temperatur(en) und/oder Salzgehalt(e) an kritischen Stellen der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung gemessen werden. Dazu sind, wie in 6 dargestellt, vorteilhaft Messgeräte 14 vorhanden. Noch vorteilhafter wird durch die Messgeräte 14 ebenso die Umgebungstemperatur sowie der Sonneneinfallswinkel oder andere für die Steuerung der Salzwasserzuführung relevante Größen, wie beispielsweise die Luftfeuchtigkeit in und um die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, gemessen.In order to ensure efficient operation of the sea water treatment device, it is advantageous to control the salt water supply and thus the salt water level in the first area 2 . The salt water level in the first area 2 must not be too low, otherwise without heat conducting elements 13 direct heat transfer by convection from the first cover 2.1 to the salt water is not possible. In order to prevent the salt water level from being too low, it should advantageously be ensured that more salt water enters the first area 2 than water vapor evaporates in the second area 3 . It is also advantageous if not an excessive amount of salt water is pumped into the feed channel 8 and thus into the first area 2, since energy is then consumed unnecessarily. Temperature(s) and/or salinity(s) should be measured at critical points of the seawater treatment device to enable control of the saltwater supply. These are, as in 6 shown, advantageous measuring devices 14 available. Even more advantageously, the measuring devices 14 also measure the ambient temperature and the angle of incidence of the sun or other variables relevant to the control of the salt water supply, such as the air humidity in and around the sea water treatment device.

Die Steuerung der Salzwasserzuführung erfolgt vorteilhaft mittels einer mit der Pumpe 1 und mit den Messgeräten 14 verbundenen Steuer- und Recheneinheit 15. Die Steuer- und Recheneinheit 15, in die vorteilhaft ein neuronales Netzwerk implementiert ist, ist dazu ausgelegt, auf Grundlage der gemessenen Temperatur(en) und/oder Salzgehalt(e) und/oder dem Sonneneinfallswinkel und/oder von meteorologischen Daten einen Salzwasserzufluss zu berechnen und die Pumpe 1 entsprechend zu steuern. Es können auch weitere für die Steuerung der Salzwasserzuführung relevante Größen zur Steuerung der Pumpe 1 gemessen und ausgewertet werden.The salt water supply is advantageously controlled by means of a control and computing unit 15 connected to the pump 1 and to the measuring devices 14. The control and computing unit 15, in which a neural network is advantageously implemented, is designed to, on the basis of the measured temperature ( s) and/or salinity(s) and/or the angle of incidence of the sun and/or meteorological data to calculate a salt water inflow and to control the pump 1 accordingly. Other variables relevant to the control of the salt water supply for controlling the pump 1 can also be measured and evaluated.

Eine erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung muss, um (kosten-) effizient zu sein, eine gewisse Größe aufweisen. Da beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft nur eine Erhöhung des Salzgehaltes des Salzwassers von 3% - 6% erfolgt, ist sie umweltverträglich, weist aber eine geringe Effizienz bezogen auf die verwendete Salzwassermenge auf. In Bezug auf die zum Betrieb nötigen Kosten, seien es Anschaffungskosten, Wartungskosten oder Strom- und Betriebskosten, ist die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung hingegen sehr hoch. Um hohe Erträge beim Betrieb der erfindungsgemäßen Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu erzielen, ist es also notwendig, eine große Fläche, insbesondere zum Erwärmen und Verdunsten des Salzwassers, zu nutzen.A seawater treatment device according to the invention must be of a certain size in order to be (cost) efficient. Since the operation of a device according to the invention advantageously only increases the salt content of the salt water by 3%-6%, it is environmentally friendly, but has a low efficiency based on the amount of salt water used. On the other hand, the efficiency of the device according to the invention is very high in relation to the costs required for operation, be they acquisition costs, maintenance costs or electricity and operating costs. In order to achieve high yields when operating the seawater treatment device according to the invention, it is therefore necessary to use a large area, in particular for heating and evaporating the saltwater.

Das Nutzen einer großen Fläche kann entweder dadurch gewährleistet werden, dass die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, insbesondere das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12, entsprechend dimensioniert werden. Eine erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung kann beispielsweise eine Gesamtfläche von 50 m x 100 m oder 100 m x 100 m aufweisen oder noch größer dimensioniert sein. Bei Meerwasseraufbereitungsvorrichtungen mit einer sehr großen Fläche (> 1 km2) ist jedoch eine Montage vor Ort notwendig.The use of a large area can be ensured either by dimensioning the seawater treatment device, in particular the heating and evaporation vessel 12, accordingly. A sea water treatment device according to the invention can, for example, have a total area of 50 mx 100 m or 100 mx 100 m or be dimensioned even larger. However, in the case of seawater treatment devices with a very large area (> 1 km 2 ), on-site assembly is necessary.

Um sehr große Flächen zu nutzen, kann die erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung vorteilhaft auch als ein Modul aufgebaut sein, wobei mehrere Module miteinander verbindbar sind. Mittels mehrerer Module, die wesentlich kleiner sind, ist es so ebenfalls möglich, eine sehr große Fläche zur Meerwasseraufbereitung zu nutzen. Dadurch kann der Montageaufwand vor Ort sowie der Transportaufwand minimiert werden.In order to use very large areas, the seawater treatment device according to the invention can advantageously also be constructed as a module, with several modules being able to be connected to one another. Using several modules, which are much smaller, it is also possible to use a very large area for seawater treatment. As a result, the assembly work on site and the transport work can be minimized.

Um die Produktions-, Montage- und Transportkosten für eine erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zu senken, kann der Ablaufkanal 5 vorteilhaft durch eine Folie gebildet sein.In order to reduce the production, assembly and transport costs for a seawater treatment device according to the invention, the discharge channel 5 can advantageously be formed by a foil.

Um den Ablaufkanal 5 zu isolieren, kann er vorteilhaft in das umgebende Erdreich eingelassen werden, da dieses in der Regel eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist.In order to insulate the drain channel 5, it can advantageously be embedded in the surrounding soil, since this usually has poor thermal conductivity.

Ebenso vorteilhaft kann der Ablaufkanal 5 auch gegenüber dem Untergrund thermisch isoliert sein, um sicherzustellen, dass die im überschüssigen Salzwasser gespeicherte Wärme zu einem größtmöglichen Anteil an das Salzwasser in dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 abgegeben wird.Equally advantageously, the outflow channel 5 can also be thermally insulated from the ground, in order to ensure that the heat stored in the excess salt water becomes one the greatest possible proportion of the salt water in the heating and evaporation vessel 12 is released.

Es ist auch vorteilhaft, die Zuführkanäle 8 und/oder die Abführkanäle 10 gegenüber ihrer Umgebung und/oder gegenüber einem Energieeintrag durch Sonnenlicht zu isolieren. Dadurch kann gewährleistet werden, dass keine unerwünschte Erwärmung der Wände der Abführkanäle 10 und keine unerwünschte Abkühlung des Salzwassers in den Zuführkanälen 8 stattfindet.It is also advantageous to insulate the feed ducts 8 and/or the discharge ducts 10 from their surroundings and/or from an input of energy from sunlight. It can thereby be ensured that no undesired heating of the walls of the discharge channels 10 and no undesired cooling of the salt water in the supply channels 8 takes place.

Eine erfindungsgemäße Meerwasseraufbereitungsvorrichtung kann durch die Kombination unterschiedlich ausgeführter, voneinander unabhängig gestaltbarer Merkmale, wie das Material der ersten Abdeckung 2.1 oder der zweiten Abdeckung 3.1, die geometrische Form der ersten Abdeckung 2.1 oder der zweiten Abdeckung 3.1 und eventuell daran ausgebildeter Wärmeleitelemente 13, die Anordnung, Größe und Geometrie der Ablauföffnung 4, der Lufteintrittsöffnungen 6 oder die Art des Ablaufkanals 5, die Anordnung der Zuführkanäle 8 und der Abführkanäle 10, die Isolierung des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12, der Zuführkanäle 8 oder der Abführkanäle 10 sowie die Steuerung der Pumpe 1, vorteilhaft gestaltet sein. So können die aufgezeigten vorteilhaften Ausführungen, die nicht alternativer Art sind, gemeinsam oder auch nur einzeln in Ausführungsbeispielen verwirklicht sein.A seawater treatment device according to the invention can be configured by combining differently designed features that can be designed independently of one another, such as the material of the first cover 2.1 or the second cover 3.1, the geometric shape of the first cover 2.1 or the second cover 3.1 and any heat-conducting elements 13 formed thereon, the arrangement Size and geometry of the drain opening 4, the air inlet openings 6 or the type of drain channel 5, the arrangement of the supply channels 8 and the discharge channels 10, the insulation of the heating and evaporation vessel 12, the supply channels 8 or the discharge channels 10 and the control of the pump 1, be designed advantageously. Thus, the advantageous embodiments shown, which are not of an alternative type, can be implemented together or only individually in exemplary embodiments.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung weist eine Ablauföffnung 4 auf, die eine Überlaufkante ist. Die Überlaufkante und der Ablaufkanal 5 sind über die Breite des Erwärmungs-und Verdunstungsgefäßes 12 ausgebildet. Die Abführöffnung 9 der Abführkanäle 10 ist an einem Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12 angeordnet und die Zuführöffnung 7 der Zuführkanäle 8 ist am entgegengesetzten Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes 12 angeordnet. Das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12 weist eine Länge L auf und die Zuführkanäle 8 und die Abführkanäle 10 verlaufen über mindestens die Länge L parallel zu dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß 12. Die Zuführkanäle 8 sind oberhalb der Abführkanäle 10 horizontal angeordnet. Sowohl die erste Abdeckung 2.1 als auch die zweite Abdeckung 3.1 bestehen aus Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von größer 25 W/(m*K). Zudem enthält die Vorrichtung Messgeräte 14 sowie eine Steuer- und Recheneinheit 15, die mit der Pumpe 1 und den Messgeräten 14 verbunden ist und dazu ausgelegt ist, auf Grundlage der von den Messgeräten 14 gemessenen Temperatur(en) und/oder Salzgehalt(e) und/oder dem Sonneneinfallswinkel und/oder auf Grundlage von meteorologischen Daten einen Salzwasserzufluss zu berechnen und die Pumpe 1 entsprechend zu steuern.A preferred embodiment of the seawater treatment device has a drain opening 4, which is an overflow edge. The overflow edge and the drainage channel 5 are formed across the width of the heating and evaporation vessel 12 . The discharge opening 9 of the discharge channels 10 is arranged at one end of the heating and evaporation vessel 12 and the supply opening 7 of the supply channels 8 is arranged at the opposite end of the heating and evaporation vessel 12. The heating and evaporation vessel 12 has a length L and the feed channels 8 and the discharge channels 10 run parallel to the heating and evaporation vessel 12 over at least the length L. The feed channels 8 are arranged horizontally above the discharge channels 10 . Both the first cover 2.1 and the second cover 3.1 are made of metal with a thermal conductivity greater than 25 W/(m*K). In addition, the device contains measuring devices 14 and a control and computing unit 15, which is connected to the pump 1 and the measuring devices 14 and is designed to, on the basis of the temperature(s) and/or salt content(s) measured by the measuring devices 14 and /or to calculate a salt water inflow based on the angle of incidence of the sun and/or on the basis of meteorological data and to control the pump 1 accordingly.

BezugszeichenlisteReference List

11
Pumpepump
22
erster Bereichfirst area
2.12.1
erste Abdeckungfirst cover
33
zweiter Bereichsecond area
3.13.1
zweite Abdeckungsecond cover
44
Ablauföffnungdrain hole
55
Ablaufkanaldrain channel
66
Lufteintrittsöffnungair inlet opening
77
Zuführöffnungfeed opening
88th
Zuführkanalfeed channel
99
Abführöffnungdischarge opening
1010
Abführkanaldischarge channel
1111
Kondensatcondensate
1212
Erwärmungs- und VerdunstungsgefäßWarming and evaporation vessel
1313
Wärmeleitelementheat conducting element
1414
Messgerätgauge
1515
Steuer- und Recheneinheit Control and computing unit
hiHi
erste Höhefirst height
h2h2
zweite Höhesecond height
h3h3
dritte Höhethird height
LL
Längelength

Claims (14)

Meerwasseraufbereitungsvorrichtung, mit der Salzwasser zum Zweck der Verdunstung durch Sonnenenergie erwärmt, verdunstet und wieder kondensiert wird, bestehend aus - wenigstens einer Pumpe (1), - einer Erwärmungskammer mit einer ersten Abdeckung (2.1), - einer Verdunstungskammer, in der Luft mit Wasserdampf beladen wird, mit einer zweiten Abdeckung (3.1), mit mindestens einer Ablauföffnung (4), die mit einem Ablaufkanal (5) verbunden ist, und mit mindestens einer Lufteintrittsöffnung (6), - einem über eine Zuführöffnung (7) oder über zwei Zuführöffnungen (7) mit der Erwärmungskammer verbundenen einzügigen oder zweizügigen Zuführkanal (8) zur Zuführung des Salzwassers, in dem die wenigstens eine Pumpe (1) angeordnet ist, und - entweder einem über eine Abführöffnung (9) mit der Verdunstungskammer verbundenen Abführkanal (10) oder zwei über jeweils eine Abführöffnung (9) mit der Verdunstungskammer verbundenen Abführkanälen (10), in den bzw. in die die mit Wasserdampf beladene Luft eingeleitet wird, wobei der eine Abführkanal (10) oder die zwei Abführkanäle (10) und der Zuführkanal (8) thermisch miteinander gekoppelt sind, sodass der Wasserdampf an wenigstens einer Wand des einen Abführkanals (10) bzw. der zwei Abführkanäle (10) kondensiert und somit Kondensat (11) gebildet wird, - wobei die Erwärmungskammer einen quaderförmigen ersten Bereich (2) mit einer ersten Höhe (h1) und die Verdunstungskammer einen quaderförmigen zweiten Bereich (3) mit einer zweiten Höhe (h2) eines Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes (12) bilden, die horizontal angeordnet sind, wobei sich die mindestens eine Ablauföffnung (4) in einer dritten Höhe (h3) oberhalb der ersten Höhe (h1) befindet, wodurch ein sich einstellender Salzwasserspiegel in dem ersten Bereich (2) gleich der ersten Höhe (h1) ist, sodass das Salzwasser unmittelbar an die erste Abdeckung (2.1) angrenzt und durch die Sonnenenergie eingetragene Wärme von der ersten Abdeckung (2.1) durch Konvektion an das Salzwasser abgegeben wird, - wobei die erste Abdeckung (2.1) aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung besteht und - wobei der Ablaufkanal (5) mit dem Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß (12) thermisch gekoppelt und unterhalb des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes (12) angeordnet ist.Sea water treatment device with which salt water is heated, evaporated and condensed again by solar energy for the purpose of evaporation, consisting of - at least one pump (1), - a heating chamber with a first cover (2.1), - an evaporation chamber in which the air is charged with water vapour with a second cover (3.1), with at least one drainage opening (4) which is connected to a drainage channel (5), and with at least one air inlet opening (6), - one via a supply opening (7) or via two supply openings ( 7) one-line or two-line supply channel (8) connected to the heating chamber for supplying the salt water, in which the at least one pump (1) is arranged, and - either one discharge channel (10) connected to the evaporation chamber via a discharge opening (9) or two each connected via a discharge opening (9) to the evaporation chamber discharge ducts (10) into which the water-vapour-laden air is introduced, wherein the one discharge duct (10) or the two discharge ducts (10) and the feed duct (8) are thermally coupled to one another, so that the water vapor passes through at least one Wall of one discharge channel (10) or the two discharge channels (10) condenses and condensate (11) is thus formed, - the heating chamber having a cuboid first area (2) with a first height (h 1 ) and the evaporation chamber a cuboid second area Area (3) with a second height (h 2 ) of a heating and evaporation vessel (12) which are arranged horizontally, the at least one drainage opening (4) being at a third height (h 3 ) above the first height (h 1 ) is located, whereby an adjusting salt water level in the first area (2) is equal to the first height (h 1 ), so that the salt water is directly adjacent to the first cover (2.1) and entered by the solar energy ne heat is given off by convection from the first cover (2.1) to the salt water, - the first cover (2.1) consists of a metal or a metal alloy and - the discharge channel (5) with the heating and evaporation vessel (12) is thermally coupled and arranged below the heating and evaporation vessel (12). Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauföffnung (4) eine Überlaufkante ist.seawater treatment device claim 1 , characterized in that the drain opening (4) is an overflow edge. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufkante und der Ablaufkanal (5) über die Breite des Erwärmungs-und Verdunstungsgefäßes (12) ausgebildet sind.seawater treatment device claim 2 , characterized in that the overflow edge and the drain channel (5) are formed across the width of the heating and evaporation vessel (12). Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Abführöffnung (9) bzw. die zwei Abführöffnungen (9) an einem Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes (12) angeordnet sind und die eine Zuführöffnung (7) bzw. die zwei Zuführöffnungen (7) am entgegengesetzten Ende des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes (12) angeordnet sind.seawater treatment device claim 1 , characterized in that the one discharge opening (9) or the two discharge openings (9) are arranged at one end of the heating and evaporation vessel (12) and the one supply opening (7) or the two supply openings (7) at the opposite end of the heating and evaporation vessel (12) are arranged. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß (12) eine Länge L aufweist und der Zuführkanal (8) sowie der eine Abführkanal (10) bzw. die zwei Abführkanäle (10) über mindestens die Länge L parallel zum Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß (12) verlaufen.seawater treatment device claim 1 or 4 , characterized in that the heating and evaporation vessel (12) has a length L and the feed channel (8) and the one discharge channel (10) or the two discharge channels (10) over at least the length L parallel to the heating and evaporation vessel ( 12) run. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abdeckung (3.1) aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung besteht.seawater treatment device claim 1 , characterized in that the second cover (3.1) consists of a metal or a metal alloy. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Abdeckung (2.1) und/oder an der zweiten Abdeckung (3.1) Wärmeleitelemente (13) vorhanden sind, die in das Innere des Erwärmungs- und Verdunstungsgefäßes (12) ragen.seawater treatment device claim 1 or 6 , characterized in that on the first cover (2.1) and / or on the second cover (3.1) heat conducting elements (13) are present, which protrude into the interior of the heating and evaporation vessel (12). Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abdeckung (2.1) und/oder die zweite Abdeckung (3.1) eine wellige Querschnittsform aufweisen, damit unabhängig vom Sonnenstand immer ein Teil des einfallenden Sonnenlichts senkrecht auf die erste Abdeckung (2.1) und/oder die zweite Abdeckung (3.1) trifft.seawater treatment device claim 1 , characterized in that the first cover (2.1) and / or the second cover (3.1) have a wavy cross-sectional shape, so that regardless of the position of the sun always a part of the incident sunlight perpendicular to the first cover (2.1) and / or the second cover ( 3.1) meets. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (8) oberhalb oder unterhalb des einen Abführkanals (10) bzw. der zwei Abführkanäle (10) horizontal angeordnet ist.seawater treatment device claim 1 , characterized in that the feed channel (8) is arranged horizontally above or below the one discharge channel (10) or the two discharge channels (10). Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmungs- und Verdunstungsgefäß (12) gegenüber dem Zuführkanal (8) und dem einen Abführkanal (10) bzw. den zwei Abführkanälen (10) thermisch isoliert ist.Seawater treatment device according to one of Claims 1 , 5 or 9 , characterized in that the heating and evaporation vessel (12) is thermally insulated from the feed channel (8) and the one discharge channel (10) or the two discharge channels (10). Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Messgeräte (14) innerhalb der Meerwasseraufbereitungsvorrichtung zum Messen der Temperatur der Luft und/oder der Temperatur und/oder des Salzgehaltes des Salzwassers und/oder außerhalb der Meerwasserwasseraufbereitungsvorrichtung zum Messen der Umgebungstemperatur und/oder des Sonneneinfallswinkels vorhanden sind.seawater treatment device claim 1 , characterized in that measuring devices (14) are present inside the seawater treatment device for measuring the temperature of the air and/or the temperature and/or the salinity of the salt water and/or outside the seawater treatment device for measuring the ambient temperature and/or the angle of incidence of the sun. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Recheneinheit (15) vorhanden ist, die mit der Pumpe (1) und den Messgeräten (14) verbunden ist und dazu ausgelegt ist, auf Grundlage der gemessenen Temperatur(en) und/oder des Salzgehaltes und/oder dem Sonneneinfallswinkel und/oder von meteorologischen Daten einen Salzwasserzufluss zu berechnen und die Pumpe (1) entsprechend zu steuern.seawater treatment device claim 11 , characterized in that there is a control and computing unit (15), which is connected to the pump (1) and the measuring devices (14) and is designed to, on the basis of the measured temperature(s) and/or the salinity and /or to calculate a salt water inflow from the angle of incidence of the sun and/or from meteorological data and to control the pump (1) accordingly. Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rechen- und Steuereinheit (15) ein neuronales Netzwerk implementiert ist.seawater treatment device claim 12 , characterized in that a neural network is implemented in the arithmetic and control unit (15). Meerwasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Meerwasseraufbereitungsvorrichtung als ein Modul aufgebaut ist und mehrere Module miteinander verbindbar sind, um eine Meerwasseraufbereitungsanlage zu bilden und so eine größere Fläche zur Meerwasserentsalzung zu nutzen als mit nur einem Modul.Seawater treatment device according to one of the preceding claims, characterized in that the seawater treatment device is constructed as a module and several modules can be connected to one another to form a seawater treatment plant and thus use a larger area for seawater desalination than with just one module.
DE102021107393.6A 2021-03-24 2021-03-24 seawater treatment device Active DE102021107393B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021107393.6A DE102021107393B3 (en) 2021-03-24 2021-03-24 seawater treatment device
PCT/DE2022/100218 WO2022199756A1 (en) 2021-03-24 2022-03-22 Seawater preparation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021107393.6A DE102021107393B3 (en) 2021-03-24 2021-03-24 seawater treatment device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021107393B3 true DE102021107393B3 (en) 2022-01-27

Family

ID=79179650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021107393.6A Active DE102021107393B3 (en) 2021-03-24 2021-03-24 seawater treatment device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021107393B3 (en)
WO (1) WO2022199756A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024208401A1 (en) * 2023-04-07 2024-10-10 Dietmar Feigenspan Method for obtaining drinking water

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007054143A1 (en) 2005-11-10 2007-05-18 Türk Gmbh Und Bernd Höfler Gbr Water purification system
DE102006018127A1 (en) 2006-04-19 2007-10-25 Ghattas, Nader Khalil, Prof. Dr. Water desalination plant for the production of fresh water from seawater, brackish water/salty ground water, comprises a solar collector, a preheating tank, a disk shaped evaporator and a condenser directly arranged below the evaporator
DE102009030770A1 (en) 2009-06-27 2011-01-05 K-Utec Ag Salt Technologies Method and device for the production of drinking water by membrane process using solar energy, comprise a container in whose interior, a hydrophobic membrane exists itself, which separates the container into two chambers
CN101955239A (en) 2010-10-08 2011-01-26 何建明 Solar seawater desalinization device
DE102019125622A1 (en) 2019-09-24 2021-03-25 Hela Systems Ohg Sea water treatment device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363703A (en) * 1980-11-06 1982-12-14 Institute Of Gas Technology Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system
US20040060808A1 (en) * 2000-08-09 2004-04-01 Laviolette Paul Alex Advective solar collector for use in multi-effect fluid distillation and power co-generation
US20070007120A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-11 Taylor William P Desalinator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007054143A1 (en) 2005-11-10 2007-05-18 Türk Gmbh Und Bernd Höfler Gbr Water purification system
DE102006018127A1 (en) 2006-04-19 2007-10-25 Ghattas, Nader Khalil, Prof. Dr. Water desalination plant for the production of fresh water from seawater, brackish water/salty ground water, comprises a solar collector, a preheating tank, a disk shaped evaporator and a condenser directly arranged below the evaporator
DE102009030770A1 (en) 2009-06-27 2011-01-05 K-Utec Ag Salt Technologies Method and device for the production of drinking water by membrane process using solar energy, comprise a container in whose interior, a hydrophobic membrane exists itself, which separates the container into two chambers
CN101955239A (en) 2010-10-08 2011-01-26 何建明 Solar seawater desalinization device
DE102019125622A1 (en) 2019-09-24 2021-03-25 Hela Systems Ohg Sea water treatment device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024208401A1 (en) * 2023-04-07 2024-10-10 Dietmar Feigenspan Method for obtaining drinking water

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022199756A1 (en) 2022-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT412818B (en) Heating and/or hot water heating system has heat exchanger constructed from row of segments each with feed and return collector interconnected by heat exchanger elements and washed through by cistern water
DE3049838T1 (en) METHOD OF DESALINATING WATER
DE102021107393B3 (en) seawater treatment device
DE102006018127B4 (en) desalination plant
DE102019125622B4 (en) seawater treatment device
DE1444340B2 (en) Use of a corrugated wall heat exchanger element for a salt water distiller
WO2007134770A1 (en) System for solar drying of substrate
WO2002024576A1 (en) Device for the production of potable water by solar means from seawater or brackish water
DE112011100000B4 (en) Device for heating water by solar heat, which simultaneously supplies drinking water and hot water
DE102008026673A1 (en) Solar seawater desalination system comprises an evaporation chamber with a surface absorbing sun radiation and/or made of a material absorbing the sun radiation, a speed-controlled ventilator, through which the air is supplied, and a pump
CH658999A5 (en) DEVICE FOR CONSTRUCTING A DILUTED SOLUTION.
DE202007004401U1 (en) Device for desalting water
AT504692B1 (en) APPARATUS FOR USING INFLATION AND METHOD FOR OPERATING SUCH AN INVESTMENT
EP3379191B1 (en) Thermal storage device and method for operating a thermal storage device
DE2650482B2 (en) Device for desalination of sea water by distillation using sunlight
DE202007018537U1 (en) Plant for water purification
DE102012000129B4 (en) Process and apparatus for obtaining drinking water
DE102011007292A1 (en) Device useful for desalination of raw water, preferably sea water, comprises preheater, into which raw water is introduced, a solar collector field, first condenser, a spherical condenser and fireplace, into which process air is supplied
WO2007054143A1 (en) Water purification system
DE3213084A1 (en) Device for recovering fresh water from sea water
DE2906753A1 (en) METHOD OF HEAT DISCHARGE
DE202006020700U1 (en) Apparatus for heat recovery
DE3006083C1 (en) Climate greenhouse
DE102018000896A1 (en) Heat recovery from ambient air via a controllable trickle condenser for the regeneration of an ice storage or other low-temperature storage
WO2018045477A1 (en) Method and system for utilizing thermal energy from solar radiation

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ASSISI, RAMIN, DE

Free format text: FORMER OWNER: HELA SYSTEMS OHG, 07973 GREIZ, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: GLEIM PETRI PATENT- UND RECHTSANWALTSPARTNERSC, DE