DE202006000195U1

DE202006000195U1 - Energiesparende solare Entsalzungsanlage

Info

Publication number: DE202006000195U1
Application number: DE202006000195U
Authority: DE
Original assignee: Dohm Pawel Dr; Dohm Rudolf Dipl-Ing; Szrama Frank Dr
Current assignee: Dohm Pawel Dr; Dohm Rudolf Dipl-Ing; Szrama Frank Dr
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2016-01-03

Abstract

Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, der mit Hilfe eines Kompressors aus dem Verdampfungsraum abgesaugt wird, mit Hilfe des Sonnenkollektors zusätzlich aufgeheizt wird.

Description

Von allen bekannten Verfahren, reine Flüssigkeiten aus salzhaltigen zu gewinnen, führt das Destillationsverfahren zu den besten Ergebnissen. Eine große Rolle spielt deshalb das Destillationsverfahren bei der Meerwasserentsalzung.
Der Destillationsvorgang verlangt eine Wärmequelle für die Verdampfung der Flüssigkeit und ein Medium (Meerwasser) mit niedriger Temperatur im Verhältnis zur Temperatur des Dampfes auf der Kondensationsoberfläche, damit die Wärme direkt nur von einem wärmeren Körper auf einen kälteren Körper übertragen werden kann. Für die Entsalzung von Meereswasser sind diese notwendigen Voraussetzungen durch die Sonnenwärme und die relativ niedrige Meereswassertemperatur für die Kondensation der verdampften salzhaltigen Flüssigkeit (Meerwasser) gegeben.
In den nachfolgend genannten Patenten: US 4525242 , DE 3716266OS, DE 36 35 707 C2 , FR 2666517 , WO 00/04968 werden die unterschiedlichsten Destillationsverfahren vorgestellt. Zu den Verfahren und Anlagen, bei denen die Kondensationswärme direkt für die Verdampfung genutzt wird, gehören das Patent WO 00/04968 und die Gebrauchmuster Nr. 200 10 667.8 und Nr. 201 19 747.2. In den Gebrauchmustern Nr. 200 10 667.8 und Nr. 201 19 747.2. wird das Prinzip der eine adiabatischen Komprimierung genutzt und damit eine äußere Wärmequelle verwendet. Das aber trägt nicht zur Ersparnis des für den Destillationsprozess notwendigen elektrischen Stromes bei.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage, die durch folgende Aspekte gekennzeichnet ist:

• niedrige Selbstkosten des zu erzeugenden Destillates,
• geringer spezifischer Wärmeaufwand pro Masseeinheit des Destillates,
• Vermeidung von ökologischen Negativfolgen auf die Umwelt durch Abführung der entstehenden Salzlake in das Meer und
• Einfachheit der Bedienung und Wartung.

Diese Zielstellung wird durch die Nutzung eines Sonnenkollektors (2, 3, 4) für die Erwärmung des Dampfes und durch einen spiralen Wärmetauscher (11) erreicht. Der Wärmetauscher leitet dabei die Wärme an die zylindrische Säule des verdampfen-den Meerwassers. Da nach der konstruktiven Lösung entsprechend der 1 nur ein bestimmter zu regulierender Teil der zuströmenden Flüssigkeit verdampft, steigt die Konzentration der ins Meer abzuführenden Salzlake verglichen mit dem Salzanteil des Meerwassers nur unwesentlich. Er wirkt somit kaum umweltbelastend auf das Ökosystem Meer.
Arbeitsprinzip der Anlage:
Nach der Auffüllung des Vorbehälters mit der salzhaltigen Flüssigkeit (Meerwasser), die der Bestimmung des Flüssigkeitsspiegels (9) und des Raumes für die zu verdampfende Flüssigkeit (12) dient und bei geöffnetem Steuerungsventil (15) und geöffnetem Ventil zum Ablassen der Luft (20) vorgenommen wird, werden beide Ventile geschlossen. Mit Hilfe der Vakuumpumpe (19) wird dann die Luft aus dem Verdampfungsraum (7) abgesaugt. Der Sonnenkollektor (2, 3, 4) wird auf die Sonne ausgerichtet und der Kompressor (5) zum Absaugen der Dämpfe aus dem Verdampfungsraum (7) in Betrieb genommen. Die im Sonnenkollektor erhitzten Wasserdämpfe (bis zu 200°C) kommen in den spiralen Wärmetauscher. In ihm bilden sich drei Zonen des Wärmeaustauschs heraus. In der oberen Zone wird die Wärme zur Unterstützung des Verdampfungsprozesses genutzt, in der mittleren Zone erfolgt die Übertragung der Kondensationswärme und in der unteren Zone findet der Wärmeaustausch verbunden mit der Abkühlung des Kondensates statt. Dabei ist folgendes Arbeitsprinzip bestimmend:
Nach der Verdampfung von etwa 10% der im System befindlichen salzhaltigen Flüssigkeit (Meereswasser) erfolgt die erneute Zuführung von Meerwasser durch das Öffnen der Ventile 15 und 10 bis zum Ausgleich der verdampften Flüssigkeitsmenge. Auf diese Weise liegt die Salzkonzentration der abzuführenden bzw. abgeführten Flüssigkeit (Meereswasser) etwa auch um 10 % höher als bei der Ausgangskonzentration des Meerwassers.
Damit wird gesichert, dass keine negativen ökologischen Auswirkungen auf das vorhandene Ökosystem Meer bzw. die örtlichen maritimen Ökosysteme erfolgen.
Das Funktionsprinzip der Erfindung wird anhand der 1 erläutert. Dabei handelt es sich um folgende Darstellungen:

1: Sonnenstrahlung
2: Fresnellinse
3: Heizrohr
4: Parabolische Rinnenspiegel
5: Kompressor
6: Zu- und Ableitung für den Dampf
7: Verdampfungsraum
8: Vorrichtung für das Aufklappen des Verdampfungsraumes mit Kompressor
9: Vorbehälter für die Bestimmung des Flüssigkeitsspiegels mit Luftablassventil
10: Steuerbares Einlassventil
11: Spiralförmiger Wärmetauscher und Kondensationsraum
12: Raum für die zu verdampfende Flüssigkeit
13: Wärmeisolation
14: Steuerungsventil zur Destillatabführung
15: Steuerungsventil zur Abführung der Restflüssigkeit
16: Trennfolie
17: Sicherheitsventil zum Ablassen der Luft
18: Drehachse für das Aufklappen des Verdampfungsraums mit Kompressor
19: Hohlkörper in Form eines zentral angebrachten Zylinders
20: Luftablassventil am Vorbehälter für die Bestimmung des Flüssigkeitsspiegels
21: Aufheizbare durchlöcherte Platten zur Endaufheizung der zu verdampfenden Flüssigkeit

Claims

Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, der mit Hilfe eines Kompressors aus dem Verdampfungsraum abgesaugt wird, mit Hilfe des Sonnenkollektors zusätzlich aufgeheizt wird.
Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Punkt 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verdampfung notwendige Wärme durch die Wärme des Sonnenkollektors, die Kondensationswärme und die Wärme des heißen Kondensates innerhalb des spiralen Wärmeaustauschers zur Verfügung gestellt wird.
Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Punkt 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die verdampfende Flüssigkeit eine dünne Schicht des Meereswassers an der Oberfläche des Wärmetauschers kontaktiert, in dem diese Schicht auf der Grundlage des vorhandenen zentralen Körpers (innerer Zylinder) im Gegenstromprinzip gebildet wird.
Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Punkt 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Säuberung der Oberflächen des Raumes von den Ablagerungen der verdampften Flüssigkeit (Meereswasser) 12 dadurch gewährleistet wird, in dem der Verdampfungsraum 7 mit dem Kompressor 5 und mit Hilfe der Vorrichtung für das Aufklappen 8 um die Drehachse 18 bewegt wird. Auf diese Weise ist der Zugang zu den zu reinigenden Flächen möglich.
Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Punkt 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Raumes für die zu verdampfende Flüssigkeit 12 mit Trennfolie 16 verkleidet sind.
Die durch Sonnenwärme betriebene Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Punkt 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung und Abführung des Meereswassers über die Steuerung des Einlassventils 10 und Steuerungsventils 15 erfolgt.