DE1812960B2 - Vorrichtung zur destiallatlven Gewinnung von Süßwasser aus Seewasser - Google Patents

Description

menge der Druckdifferenz, die zwischen diesen beiden

ÄkinÄe¹ εΏΓΙΪΪ ^ύ?^Τ £^αιη|?^{Γ lmU} dungsgemaDe Vorrichtung von einem äußeren Mantel

- _e! IiSf 5ί? in S ill 7 ^en ^Dri'^cktlifFe' »» «mgeben, der stufenartig aufrecntstshende Seiten-

^rn" «Xt durch den „L^- ^eU1VS ^β «"'»««>*> wände 12 und. 14, eine vertikale Rückwand 16 und eine

^P?fi_m dte e steDüse «Ä»? ι" ^'ndungekanal nicht dargestellte Vorderwand besitz Eine horizontale

^mtd^:^i,L?n^Dl^S!Äi^Senden.^Dr^pf.^l?^Be/^rih- ⁵ D^kplatte 18 erstreckt sich über den mittleren Teil

vermischen sich infolge des Mantelinneren in der Nähe dessen oberen Endes,

η eine gemeinsame, Diese Deckplatte 18 besitzt zwei nach unten ragende

'"■■ ι, _ufnHi«rW_Pii mi« ,i«r »rct η·?"' ?!· ^Allstrilts- SeitenansäUe 20, die gemeinsam mit den entsprechen-

icahwindigkeit aus der ersten Düse. D,e so erhaltene den Seitenwänden 12 und 14 des Mantels 10 zwei

Mischung expandiert sodsnn durch die zweite Düse xo innerhalb der ersten Stufe vorgesehene Flüssigkeits-

^Unfu^e K nlä κ· h" ^k!^ne _u ^{tlscher E}"ergie, behälter 22a bilden. Die Böden dieser Flüssigkeits-

^Wei^hf SLn 7rf£ 7^chieJ ™'.^schen. der zweiten behälter 22a werden durch zwei zur ersten Stufe ge-

T^d £ In n?« I ^ΡΓΑ ^Ιί ^ie,^{S we}?^{erholt sic}* hörende Lochplatten 24« gebildet, welche horizontal

b,r ruf Jetzten Du«, deren Austnttsdampf durch den zwischen den Seitenansätzen 20 der Deckplatte 18 und

w ^gu^h5l'^ß„r ΪΖnlr ·^Ε r Τ,?^{βΓ lemen ZeIIe ίη l5 den} entsprechenden Seitenwänden 12 und 14 des Man-

Verh.ndungtr.tt Der m d.eser Zelte erzeugte Dampf tels 10 verlaufen. Ferner sind zwei Zuführungsrohre 26

vermischt sich mit dem die etzte Düse verlassenden vorgesehen, durch weiche erhiutes Salzwasser aus

?^a,T^P · ™«^g3 r T ™5"f .^{ItZt an dieSer einem nicht} gezeigten äußeren Vorratsbel älter den

Stelle eine maximale Geschwindigkeit. In diesem Zu- Flüssigkeitsbehältern 22a zugeführt wird,

stand tntt ste in den Diffusor ein. In dem Diffusor wird *o Die zur ersten Stufe gehörenden Lochplatten 24a

die kinetische Energie der gesamten Dampfmenge in sind mit Öffnungen 28 versehen durch welche das

Druckenergie umaesezt, so daß der Dampf bei semem Salzwasser hindurchzufiießen vermag. Unmittelbar

Austritt den mix malen Druck aufweist uni infoige- unter jeder dieser Lochplatten 24« ist eire aus einem

dessen hei semer maximalen Temperatur kondensiert porösen Material bestehende Füllung 30 vorgesehen,

werden kann. 25 weiche durch ein Drahtgitter 32 an ihrem Platz ge-

Die bei verschiedenen Drucken und Temperaturen hal'e,, wird. Diese Füllung 30 erlaubt ein Hindurchin den e n>einen Stufen anfallenden Dampfmengen strömen der Flüssigkeit und der Dämpfe, verhindert werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung in jedoch ein ungestümes Aufschäumen. Unmittelbar einem gemeinsamen Kondensator niedergeschlagen. unterhalb der beiden Füllungen 30 sind zwei zur ersten Dazu ist em Ausgleu.h der tbermodynamischen Energie 30 Stufe gehörende Entspannungsvtrdamnferkammern oder Enthalpie der einzelnen Dampfmengen aus den 34« vorgesehen, unter welchen die beiden Flüssigeinzelnen Stufen notwendig, damit die einzelnen keitsbehälter 220 der zweiten Stufe liegen. Die beiden Dampfmengen zusammentreffen können, ohne daß Flüssigkeiisbehälter 22b werden seitlich durch die ungestüme Reaktionen zu befürchten sind. Der Enthai- Seitenwände 12 und 14 des äußeren Mantels 10 und pie-Ausgleich der verschiedenen Dampfmengen wird 35 die Seitenwände 36a einer zur ersten Stufe gehörenden dabei unter minimalem Energieverlust erreicht, indem Platte 38a begrenzt. Die Platte 38a besitzt im wesentdie mit hoher Enthalpie anfallenden Dämpfe durch liehen den gleichen Aufbau wie die Deckplatte 18, Düsen hindurchgetrieben werden, die einen Teil der außer daß sie eine längs ihrer Mitte verlaufende, zur diesen Dampfen innewohnenden thermodynamischen ersten Stufe gehörende Düse 40« besitzt. Sie liegt teil-Energie oder Enthalpie in kinetische Strömungsenergie 40 weise innerhalb der Deckplatte 18, mit der zusammen umwandeln. Die resultierende Strömung wird so ge- sie zwei Dampfabieiter 42« bildet, die von den beiden leitet, daß sie an den Dampfen aus den nächstnied- Entspannungsverdarmferkammern 34a zu der in der ngeren Stufen entlangstreicht. Auf diese Weise ver- Mitte angeordneten Düse 40a der ersten Stufe führen einigen sich die einzelnen Dämpfe zu einem gemein- Zwei Lochplatten 24Λ der zweiten Stufe, welche im samen Dampfstrom, so daß sie zusammen eine weitere 45 wesentlichen denen der ersten Stufe gleichen verlaufen Enthalpie-Verminderung bei Zunahme ihrer Strö- zwischen den Wänden 12 bzw. 14 des äußeren Mantels mungsenergie auf dem Weg zur nächst niedrigeren 10 und den Seitenwänden 36« der Platte 38a der ersten Stufe erfahren können. Schließlich nehmen alle Dämpfe Stufe. Diese Lochplatten 24Λ der zweiten Stufe, durch eine gemeinsame Geschwindigkeit, eine gemeinsame welche der Boden der Flüssigkeitsbehälter 22Λ der Temperatur und einen gemeinsamen Druck an. Ihre 5° zweiten Stufe gebildet wird, besitzen ebenfalls Öffnunkinetische Energie wird daraufhin zur wirtschaftliche- gen 28, durch welche das Salzwasser hindurchPießt. reu Kondensation in einem Diffusor in eine erhöhte Au Ii ist wiederum tine Füllung 30 unter jeder der Temperatur und einen erhöhten Druck umgesetzt, was Lochpsatten 24Λ vorgesehen. Unterhalb der Füllung 30 gleichbedeutend mit einer Erhöhung der thermo- jeder der Lochpialten 24/) d:r zweiten Stufe befinden dynamischen Energie oder Enthalpie ist. 55 sich zwei zur zweiten Stufe gehörende Entspannungs-

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben verdamp.fcrkammern 34/> und unter diesen zwei der

sich an Hand der Unteransprüche 2 bis 7. dritten Stufe angehörende Flüssigkeitsbehälter 22r.

Der nachfolgenden Beschreibung wurde ein bevor- Unter der ersten Stufe und teilweise in Oberdeckuiig

zugtes Aiisfiihrimgsheispiel der Erfindung zugrunde mit der [Malte 38« ist eine Platte 38/> der zweiten Stufe

gelegt, das auch in den Zeichnungen dargestellt ist. 60 angeordnet, die ein-; zentrale Düse 4Q7> sowie Scitcn-

In diesen ist ansätze 36b besitzt. Die S;ilen:insäize 36Λ dieser Pliitte

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im 38A wirken mit den Scitenwändcii 36« der Platte38«

Schnitt, einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, der ersten Stufe in der Weise zusammen, daß sie zwei

Fig. 2 eine Sehnittansicht entlang der Linie H-II Dampfab!citer426 der zweiten Stufe bilden, die sich

Von Fig. 1 und 65 von den beiden Entspannungsverdampferkammerr)346

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Aus- der zweiten Stufe in Richtung der zentralen Düse 40*

führtingsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. erstrecken.

Wie aus den F i g. 1 ua<i 2 zu ersehen, ist die erfin- In gleicher Weise sind Flüssigkeitsbehälter 22c bis

und M vorgesehen, in denen das nicht verdampfte

40. ta

_{eine Vcfbindung}

nachfolgenden des Fehlens einer

2= „ Ässsa

-»F *5 dta^^Dämr^fj ^d _{mend);n Druckes hindurch}. _Die Düsen 40a bis 40. sind so dimensioniert, daß die thermo-

und Te_n,,, -gen

mungsweg festlegen,

führt ru einem Ab-

S,«.e

eSattigungstemr^ratur erhitzt wor '

t'Ju '"SJSS SE? S?ufe zuführt. DaS tritt behaltern f« der ersten Mute ^zJg^eig _{M der}

das erhitzte ^S?^lzWaKl^r _fi,"_den TochplaUen 24a hin_der ersten ^^'gS^iS^Si^i

_rinjtmöglichem Energieverlust erfolgenden Mischvorhang Druck und Temperatur homogen sind.

Selbstverständlich ist der Mischvorgang mit einem gewissen Energieverlust verbunden. Die Theoie zeigt

J^edocn'^{daD di}^^{r Verlust ein Minimum emichU} ^l die Mischung unter Erhaltung der Momente vor

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ersten Stufe

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sammenkommenden Dampfmengen emander gleich. getfor- Im weiteren Verhmf nfanmltdas Verhältnis bis tun zur fefl des s, Mtt> Düse4De ab. Da diese Vettaste de« g-g SdessenTem- wirkimpgrad beeinträchtigen, kann « na Hmbte ^^^ _{nb auf} einen möglichst hohen Wirkungsgrad erwunsch den Flüssigkeits- sein, die Dampfge^hwindigkeiten beim Eintntt m d« ser strömt nach betreffenden Düsen 4βα bis 40* größer als in dei ^ zweiten Stufe 55 Dampfableitern 41^ bis 42^ zu nnchen. Djes erforder rchdiedortige eine Expansion ds Dampfes zwischen den,Dang

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Menge Kühlwasser bei bestimmter Temperatur züge' führt wird.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die vielstufige Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 unterteilt ist. Bei dieser Ausführungsform sind mehrere Verdampfer 60, 62, 64 und 66 vorgesehen. Die Verdampfer 60 und 64 sind untereinander und parallel zu den Verdampfern 62 und 66 angeordnet, die ebenso übereinanderliegen. Die oberen Verdampfer 60 und 62 sind von den unteren, 64 und 66, durch gemeinsame Kondensatorabschnitte 70 getrennt, in denen Lagen von Kondensatorrohren 72 angeordnet sind. Die Dämpfe strömen durch die Diffusoren 52 nach unten und erhalten dabei höhere Drücke und Temperaturen, bis sie unter geringer Geschwindigkeit in die Kondensatorabschnitte 70 eintreten. Diese Dämpfe treten sodann mit den Kondensatorrohren 72 in Berührung und werden dabei niedergeschlagen. Das resultierende Kondensat tropft in einen Frischwasserbehälter 74, worauf es durch verschiedenartige, nicht gezeigte Leitungen aufgefangen wird. Die unverdampfte Flüssigkeit aus den oberen Verdampfern 60 und 62 tritt unmittelbar aus deren Auffangbehältern 54 und 56 in die Zuführungsleitungen 26 auf der Oberseite der unteren Verdampfer 64 und 66 ein. Darauf wiederholt sich der Verdampfungsvorgang unter geringerem Druck und geringerer Temperatur.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Gedanke, die nach unten fließender Ströme aufzuteilen, zu einer sehr großen Flexibilität der Konstruktion führt. So könner die Düsen derart bemessen werden, daß der Misch' Vorgang optimal verläuft, ohne daß der Verdampfungs prozeß beeinträchtigt wird. Weiterhin kann der Tem·

s peraturgradient zwischen den aufeinanderfolgender

Verdampfungszellen so festgelegt werden, daß mar einen maximalen Wirkungsgrad ohne Beeinträchtigung

der Düsenfunktion erhält.

Falls erwünscht, kann die Zahl der Stufen noch er·

ίο höht werden. Die hier dargestellte vielstufige Vorrichtung erlaubt jedoch bei einer gegebenen Gesamttemperaturdifferenz auch die Verwendung einer geringerer Stufenzahl, weil bei ihr jede einzelne Stufe eine Dampfabgabe über einen größeren Temperaturbereich zuläßt,

is ohne Turbulenzprobleme in Kauf nehmen zu müssen. In Anlehnung an die Zeichnungen ist eine Versuchsanordnung geschaffen und betrieben worden, um die Brauchbarkeit der Erfindung unter Beweis zu stellen. Diese Anordnung vermochte 22,7 Liter Salzwasser pro

ao Minute zu verarbeiten, wobei die Verdampfung im Bereich zwischen 40,6 und 32,2⁰C in fünf Stufen erfolgte. Mittels der Diffusoranordnung erhöhte sich die Dampftemperatur vor dem Eintritt in den Kondensator auf 34,4° C.

Die untersuchte Einheit hatte eine Gesamthöhe von 43,2 cm, eine Breite von ungefähr 26,7 cm und eine Tiefe von etwa 10,2 cm. Die verschiedenen weiteren Abmessungen und Betriebsdaten der einzelnen Stufen gehen aus der nachfolgenden Tabelle hervor:

Stufe	Druck	Temperatur	Dampf durchsatz	Dampf geschwindigkeit	Abmessung A	Abmessung B	Abmessung C	Abmessung D
	(atm)	CQ	(kg/sec · 10-*)	(m/sec)	(cm)	(cm)	(cm)	(cm)
1	0,0730	39,4	0,740	7,62	0,137	1,27	1,27	1,27
2	0,0667	37,8	1,017	11.50	0,323	3,18	1,90	1,27
3	0,0610	36,0	1,171	14,48	0,523	3,18	1,90	1,27
4	0,0548	34,2	1,194	16,53	0,635	3,18	1,90	1,27
5	0,0491	32,2	1,225	18,44	1,270	2,06	0,94	1,27

Die Abmessungen »F« und *G« betrugen 25,4 cm bzw. 6,35 cm. Selbstverständlich können die Dimensionen in Übereinstimmung mit der Strömungsgeschwindigkeit, dem Temperaturbereich für den Dampfausbruch und der verwendeten Stufenzahl festgelegt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

1. Die vorliegende Erfindung bezieht ,ich nur eine Vor· rinhtiina 7ur destillativen Gewinnung von Süßwassci

   . ^Si/er mitmehrstufig hintereinander geschulte-

   i Vorrichtung zur destillativen Gewinnung von ten, unter ^^f^nuJ^ZZ ^wdche üta

   Süßwasser aus Seewasser mit mehrstufig hinterem- 5 Entspannungsverdamprerkammern' ™ ^u^

   »oder geschalteten, unter fortlaufend geringerem Dampfabieiter mit wenigstens einem Kondensat

   Druck stehenden Entspannungsverdampferkam- verbunden sind. «une stehenden

   room, welche über Dampfabieiter mit wenigstens Von den hierfür ^^f^f ""⁸ _α2'"ΐ"

   einem Kondensator verbunden sind, dadurch findet dasjenige, ^^VJ^Ä^

   gekennzeichnet, daß die Dampfabieiter χο tet, heutzutage am me st

   (42α bis 42e) jeder Stufe in jeweils einer Dampf- »Dampfausbruch« erfolgt

   Uchkammer münden, daß die Dampfmisch- seines Sättigungspunkteseinem

   kammern untereinander durch Düsen (40« bis 4Od) ausgesetzt _WIrd. D.es fuhrt J«' ^V«™J»P^g eine

   unter Ausbildung eines Strömungskanals verbun- Teiles des Wassers, wobei jedoch da Entsche dendt

   den sind, der zu einem gemeinsamen Kondensator i₅ ist, daß die^Verdampfun^aroiewelhm>mm,b

   (70) führt, und daß die Düsen (40a bis 4Od) so be- der zurückbleiben nicht verdampf ten^«g«

   messen sind, daß die Dämpfe der verschiedenen entnommen wird, nicht durch K.sselvvande derr

   Stufen gleiche Temperatur und gleiche Drücke an- Wärmeübergang zugeführt werden braucht. In d eseit

   nehmen und mit homogener Strömungsgeschwin- Zusammenhang sei heispieIsweise auf die ijs-PS

   digkeit dem gemeinsamen Kondensator (70) zu- 20 3 312 601 und die DT-ASl 127 2 .r Riesen

   strömen L, zeigt sich jedoch, daß die bisher bekannten Vor-
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- richtungen trotz relativ komplizierten Aufbaus noch kennzeichnet, daß zur Erhöhung des Druckes dieser relativ weit entfernt von einem idealen umkehrbarer Dämpfe zwischen dem durch die Düsen (40a bis Prozeß arbeiten, so daß der Energiebedarf und dam,, 40*) gebildeten Strömungskanal und dem Konden- ,5 die Betriebskosten zum Betrieb einer derartigen Vorsator (70) ein Diffusor (52) angeordnet ist. richtung relativ hoch sind
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Demzufolge ist es Te. der vorliegenden Erfindung, kennzeichnet, daß im unteren Bereich der einzelnen eine v_OrrichtuKj zur dest.llativen Gewinnung vor Entspannungsverdampferkammern (34a bis 34*) Süßwasser aus Salzwasser zu schaffen welche bei Verjeweils Flüssigkeitsbehälter (22a bis 22*) vorge- 30 meidung der Nachteile der bisher bekann en Vornchsehen sind, unter dessen in Form von Lochplatten tungen bei äußerst einfachem Aufbau sich sehr star (24a bis 24*) ausgebildeten Böden aus einem po- dem idealen umkehrbaren Prozeß annähert so daC rösen Material bestehende Füllungen (30) anee- der Energiebedarf und damit die anfallenden Betriebsordnet sind, durch weiche die Flüssigkeit in efne kosten für die Süßwassergewinnung sehr stark gesenk 1 jeweils darunterliegende Entspannungsverdampfer- 35 werden können.

   kammer (34a bis 34*) der nächsten Stufe gelangt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erre.cht, daC
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- die Dampfabieiter jeder Stufe in jeweils eine Dampfkennzeichnet, daß im Bereich jeder Stufe jeweils mischkammer münden, daß d.e Dampfmischkammerr paarweise in einem gewissen Abstand angeordnete untereinander durch Düsen unter Ausbildung e.nes Entspanriungsverdampferkainmern (34a bis 34*) ₄° Strömungskanals verbunden smd der zu einem gemit den dazugehörigen Flüssigkeitsbehältern (22a meinsamen Kondensator fuhrt, und dab die Düsen se bis 22*) vorgesehen sind, von welchen nach oben bemessen sind, daß die Dämpfe der verschiedenen und gegen die Mitte hin gezogene Platten (38a bis Stufen gleiche Temperatur und gleiche Drucke an-38*) führen, durch die die Dampfabieiter (42a bis nehmen und mit homogener Stromungsgescnwmdig-42e) und die Dampfmischkammern gebildet sind, 45 keil dem gemeinsamen kondensator zuströmen.
   und daß die Platten (38a bis 38*) im mittleren Be- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird du reich Schlitze aufweisen, durch welche die Düsen unbegrenzte Zahl von Temperaturabstufungen, welche (40a bis 4Od) gebildet sind. für den idealen Prozeß erforderlich ist, durch eine
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- endliche Zahl ersetzt. Die gesamte Temperaturdiffereiu kennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand zwi- 50 wird also in eine relativ geringe Zahl von Temperatursehen den paarweise angeordneten Entspannungs- stufen unterteilt. Das Salzwasser wird mit geringer Ce-Verdampferkammern (34a bis 34t') und den Flüssig- schwindtgkeit durch eine Anzahl von Zellen geleitet keitsbehältern (22a bis 22*) nach unten hin ab- deren Zahl den einzelnen Temperaturstufen entspricht nimmt. Die Zellen sind voneinander durch Widerstandsele-
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen 55 mente getrennt, die geeignete Druckunterschiede zwi-Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sehen den aufeinanderfolgenden Zellen hervorrufer unterhalb der Entspannungsverdampferkammer und in jeder Zelle den für tiie Verdampfung unter dei (34e) der letzten Stufe Auffangbehälter (54, 56) zur gewünschten Temperatur erforderlichen Druck her-Ableitung des eine erhöhte Salzkonzentration auf- stellen. Zunächst wird das eintretende Salzwasser durch weisenden Salzwassers angeordnet sind. 60 das erste Widerstandselement hindurchgedruckt und
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- tritt in die erste Zelle mit einem Druck ein, der um der? kennzeichnet, daß Rohre (26) angeordnet sind, um entsprechenden Bruchteil geringer als der Sättigungdie in den Auffangbehältern (54, 56) aufgefangene druck ist. Auf diese Weise wird in der ersten Zelle eine Flüssigkeit einer weiteren entsprechend ausgebilde- bestimmte Dampfmenge erzeugt. Diese fließt durch ten Vorrichtung zuzuführen (F i g. 3). 65 den zugehörigen Verbindungskanal zu einer ersten

   Düse, welche die erste von der zweiten Zelle trennt.

   Beim Durchtritt durch die Düse unterliegt die Dampf-