DE1266241B - Verfahren zur Destillation von Wasser in Fallstromverdampfern - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTWWs PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 85b-4

Nummer: 1266 241

Aktenzeichen: G 32721IV a/85 b

1 266 241 Anmeldetag: 14. Juli 1961

Auslegetag: 11. April 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Destillation von Wasser in Fallstromverdampfern, wobei Salzwasser in Trinkwasser zur Verwendung in Haushalt und Industrie umgewandelt wird. Unter diesen Umständen hängt der Erfolg der Apparaturen hauptsächlich von wirtschaftlichen Faktoren, nämlich davon ab, daß die Kosten des Wassers unter einer bestimmten Höhe gehalten werden.

Es ist bekannt, bei Fallstromverdampfern die Dampfgeschwindigkeit in den Rohren durch Kreislaufführung des Dampfes mit Hilfe von Gebläsen zu steigern und damit auch den Wärmeübergang zu verbessern.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Destillation von Wasser in Fallstromverdampfern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den fallenden Flüssigkeitsfilm durch einen Dampf strom hoher Geschwindigkeit bis auf eine extrem dünne laminare Unterschicht in Turbulenz versetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Destillation von Wasser in einem Fallstromverdampfer fließt das Destillationsgut über eine feststehende Wärmeaustauschfläche herab. Gleichzeitig werden Dämpfe derart über den Wasserfilm geleitet, daß turbulente Strömungen im Destillationsgut erzeugt werden, wobei eine laminar strömende Unterschicht aus Wasser mit einer Dicke von weniger als 25 μ zwischen der Wärmeaustauschfläche und dem turbulent bewegten Wasser verbleiben muß. Hierdurch wird ein wesentlicher Teil des Wassers verdampft. Ein Teil des entwickelten Dampfes wird über das Wasser zurückgeführt, um die turbulente Strömung darin aufrechtzuerhalten.

Dem aufgezeigten Stand der Technik gegenüber wird der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens darin gesehen, daß es bei praktisch vollständiger Turbulenz des fallenden Films gelingt, die Wärmeübergangszahl von dem üblichen Durchschnittswert von 1440 kcal/°Cm² •h auf einen Wert von 19 200 kcal/⁰ C m² · h zu verbessern. Diese Erhöhung der Wärmeübergangszahl auf mehr als das Dreizehnfache ist auf die Turbulenz zurückzuführen. Es war nicht zu erwarten, daß die praktisch vollständige Turbulenz des Flüssigkeitsfilms bei dem nur eine Schicht von wenigen Promille der Dicke des fallenden Films noch laminar bleibt, eine derartige S^eiqerung der Wärmeübergangszahl und damit der Wirtschaftlichkeit eines Verdampfungsprozesses bringen würde.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Abbildung erläutert. Zur Durchführung der Erfindung eignen sich die nach dem Prinzip des fallenden Films arbeitenden Verdamofer besonders gut. In der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, die ein Ge-Veri'ahren zur Destillation von Wasser in
Fall strom verdampf ern

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

ίο Dipl.-Chem. Dr. H. G. Eggert, Patentanwalt,
5000 Köln-Lindenthal, Peter-Kintgen-Str. 2

Als Erfinder benannt:
Edward Louis Lustenader,

Dale Henry Brown, Scotia, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20. Juli 1960 (44 146) - -

häuse 1 enthält, das eine Vielzahl von Rohren 2 umgibt und zusammen mit einer oberen Trennwand 6 und einer unteren Trennwand? einen Raum3 um die Rohre 2 begrenzt, in den ein Heizmittel, wie Dampf, eingeführt wird. Dies tritt durch den Heizmitteleinlauf 4 in den Raum 3 ein und durch den Heizmittelauslauf 5 aus dem Raum 3 wieder aus. Das zu verdampfende Wasser, beispielsweise Seewasser, wird in die Vorrichtung durch die Leitung 12 und das Ventil 13 sowie die Leitung 14 eingeführt, die die Flüssigkeit in die obere Kammer 9 führt, die im wesentlichen durch die Abschlußwand 8 und die obere Trennwand 6 gebildet wird.

Die oberen Enden der Rohre 2, die über die obere Trennwand 6 hinausragen, sind mit Wehren 15 versehen, die die Flüssigkeit über die Innenfläche der Rohre 2 derart verteilen, daß ein ringförmiger dünner Film gebildet wird, der vorzugsweise eine Dicke von etwa 6,35 mm aufweist.

Das Salzwasser fließt über die Innenflächen der Rohre 2 abwärts. Ein Teil verdampft unter Bildung von Dämpfen, die nach unten in den Sumpf 11 strömen, der durch die Abschlußwand 10 begrenzt wird. Das restliche Seewasser, das sich in konzentrierter Form befindet, fließt in den Sumpf 11, von dem es durch die Leitung 25 und die Pumpe 26 in die Leitung 14 geführt werden kann, die einen Teil des eingedickten Wassers wieder in die obere Kammer 9 gibt. Die Nachführung von Rohwasser erfolgt durch

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Claims (3)

die bereits genannte Leitung 12. Um eine gewünschte Konzentration des Wassers im Sumpf 11 aufrechtzuerhalten, wird ein Teil der Lösung durch die Leitung 16 entfernt. Die abgezogene Menge wird durch das Ventil 24 geregelt. Die aus den Rohren 2 austretenden Dämpfe werden durch die Leitung 17 und dann durch die Leitung 18 und die Leitung 22 geführt. Die Leitung 18 ist an eine nicht dargestellte Kondensationsvorrichtung angeschlossen, in der die Dämpfe unter Bildung von Trinkwasser kondensiert werden. Gegebenenfalls können die gesamten Dämpfe, die aus dem Wasser entwickelt werden, durch Kompression erhitzt werden, um als Heizmittel zur Verdampfung des Rohwassers zu dienen. Mit Verdichtung arbeitende Destillationsanlagen dieser Art sind an sich bekannt. Die durch die Leitung 22 strömenden Dämpfe stellen einen Teil der in der Anlage im Kreislauf geführten Dämpfe dar. Die durch die Leitung 22 strömende Menge kann durch das Ventil 19 oder durch Veränderung der Drehzahl des Kompressors 20 geregelt werden, der als Gebläse ausgebildet ist und vom Motor 21 angetrieben wird. Die verdichteten Dämpfe werden durch die Leitung 23 in die obere Kammer 9 abgeführt. Beim Durchströmen der Rohre 2 mit hoher Geschwindigkeit bringt der durch den Kompressor 20 erzeugte Dampfstrom den abströmenden Wasserfilm in die erfindungsgemäße Turbulenz. Es wurde festgestellt, daß ein turbulenter Film der Wärmeübertragung im wesentlichen keinen Widerstand bietet. Dies läßt sich durch die turbulente Natur des Films erklären, in dem eine ständige regellose Bewegung von Teilen der Flüssigkeit in Wirbeln stattfindet. Die Wärme wird durch einen solchen turbulenten Film durch die regellose Bewegung dieser Teile übertragen, die aus Partikeln bestehen, die die Wärme ungehindert durch den turbulent bewegten Film befördern. Der an die Wand angrenzende Teil des Films widersteht der Turbulenz in unterschiedlichem Maß, so daß eine laminar bewegte Unterschicht gebildet wird. Die Wärmeübertragung durch diese laminar bewegte Unterschicht erfolgt durch Leitung. Dem Wärmeübergang durch Leitung stellt sich unter diesen Umständen ein wesentlicher thermischer Widerstand entgegen. Wenn der Grad der Turbulenz so geregelt wird, daß die laminar bewegte Unterschicht dünn ist, ist dieser thermische Widerstand gering. Bei einer maximalen Geschwindigkeit im Bereich von 91,4m/sec. ist ein hoher Wärmeübergang gegeben, da die laminar bewegte Schicht des Films äußerst dünn ist. In der Praxis ist eine Geschwindigkeit von 45,7m/sec. erwünscht, da bei dieser Geschwindigkeit der Druckabfall vom Standpunkt der Apparatekosten und der zum Dampftransport erforderlichen Energie in Kauf genommen werden kann. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Destillation von Wasser in Fallstromverdampfern, dadurch gekennzeichnet, daß man den fallenden Flüssigkeitsfilm durch einen Dampfstrom hoher Geschwindigkeit bis auf eine extrem dünne laminare Unterschicht in Turbulenz versetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrom hoher Geschwindigkeit durch teilweise Kreislaufführung des Dampfes erzeugt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrom Geschwindigkeiten von etwa 45,7 bis 91,4 m/sec besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 001859;
USA.-Patentschrift Nr. 995 776.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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