DE2534902B2

DE2534902B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasser

Info

Publication number: DE2534902B2
Application number: DE19752534902
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-05
Filing date: 1975-08-05
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2534902A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasser unter Mischung von Salzwasser und Luft, aus welchem Gemisch das Salz ausgeschieden wird, wonach die weitgehend salzfreie, nahezu gesättigte Luft abgekühlt wird und das dabei abgeschiedene Süßwasser gewonnen wird. Fernerhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasser ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 60 421 bekannt, Salzwasser und Luft in einer mit einer Packung versehenen Säule nach unten strömen zu lassen, wobei die Bestandteile durch den am unteren Ende der Säule eintretenden Dampf erhitzt werden. Die Luft wird durch das dadurch verdampfende Salzwasser mit Wasserdampf gesättigt. Das nicht verdampfte Wasserkonzentrat wird am Boden der Säule abgezogen, während die mit Wasserdampf angereicherte Luft am unteren Ende der Säule umgelenkt wird und in eine Kondensationskammer gelangt Auf dem Weg nach oben erfolgt dabei ein Wärmeaustausch und eine Abkühlung des Gas-Dampfgemisches. Das sich dabei bildende Kondensat fließt als Süßwasser an der Kammerwand herab und sammelt sich um den unteren Teil der mit der Packung versehenen Säule. Das aus der Kondensationskammer austretende Gemisch kann durch einen Wärmeaustauscher geleitet werden, wobei zusätzliches Kondensat gebildet wird.

Nachteilig ist es hierbei insbesondere, daß zur Sättigung der Luft mit Wasserdampf dem Salzwasser Wärmeenergie zugeführt werden muß. Außerdem bietet es Schwierigkeiten, das anfallende Konzentrat ohne Umweltbelastung zu speichern oder einer weiteren Verwendung zuzuführen.

Durch die deutsche Auslegeschrift 14 42 765 ist es bekannt, Salzwasser vor Behandlung in einem Verdampfer dadurch zu verdünnen, daß dem Salzwasser in mehreren hintereinander geschalteten Sprühtürmen

to Heißdampf zugeführt wird. Mit diesem bekannten Verfahren läßt sich jedoch nur eine sehr geringe Verringerung der Konzentration des Salzwassers erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

is besonders wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasser vorzuschlagen.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art gelingt dies gemäß der Erfindung dadurch, daß die relative Luftfeuchte der Luft durch das Salzwasser erhöht wird, worauf das in der so angereicherten Luft befindliche Salz aus der Luft ausgeschieden wird.

Erfindungsgemäß wird somit die Umgebungsluft, die also nicht zusätzlich erwärmt zu werden braucht, direkt mit Salzwasser bis nahe an den Sättigungspunkt angereichert, so daß sich das auszuscheidende Salz in der Luft selbst befindet, und nicht etwa im Salzwasser verbleibt, wie bei dem vorbekannten, eingangs an erster Stelle diskutierten Verfahren. Das in der angereicherten Luft befindliche Salz kann dann auf einfache Art und Weise aus der Luft direkt ausgeschieden werden. Hierzu werden bekannte oder auch ein neu entwickelter Abscheider verwendet, der weiter unten näher erläutert wird.

Für das Verfahren nach der Erfindung ist somit lediglich die Energie zum Transport der Luft notwendig, weil Umgebungsluft einer vorgegebenen relativen Luftfeuchte und Temperatur verwendet wird, die in etwa mit diesen Eigenschaften am Ausgang des Verfahrens ansteht.

Weil neben Süßwasser — und Salz — auch abgekühlte Luft anfällt, kann diese ohne zusätzlichen Mehraufwand zur Klimatisierung von Räumen verwendet werden. Hierfür wird es bevorzugt, wenn der abgekühlten Luft vor ihrer Verwendung zur Klimatisierung Umgebungsluft zugemischt wird. Dadurch wird die relative Luftfeuchte der abgekühlten Luft, die bei 100% liegt, auf angenehme Werte verringert und gleichzeitig ihre Temperatur auf angenehme Werte erhöht

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zuluftkanal für Umgebungsluft Sprühdüsen für Salzwasser angeordnet sind, hinter denen sich ein Abscheider für das Salz aus der angereicherten Luft befindet, die dann durch Kühlrippen eines Kühlgeräts geführt wird, in deren Bereich sich Sammelrinnen für das ausgeschiedene Süßwasser befinden.

Für den erwähnten Abscheider ist es wichtig, daß er eine genügend große Oberfläche hat, an der sich das in der nahezu gesättigten Luft befindliche Salz abscheiden kann. Eine besonders einfache Ausführungsform eines solchen selbstreinigenden Abscheiders ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider aus einer großen Anzahl von Kugeln besteht, die in einem in Strömungs-

b5 richtung der Luft flachen Gehäuse zueinander verschiebbar gehalten sind. Die Kugeln führen aufgrund der durch das Gehäuse strömenden Luft Bewegungen gegeneinander aus, so daß sie sich aneinander reiben.

Dadurch fällt das an ihren Oberflächen abgeschiedene Salz von den Kugeln ab und kann gesammelt werden. Die Kugeln sollten relativ leicht sein, um die erwähnten Bewegungen durchzuführen. Bevorzugt werden Hohlkugeln, die vorzugsweise eine glatte Oberfläche haben. Diese kann aber auch aufgerauht, geriffelt oder anderes gestaltet sein.

Die durch diesen Abscheider hindurchströmende, angereicherte Luft verliert im Abscheider einen großen Teil ihrer .Strömungsgeschwindigkeit Versuche haben ergeben, daß dadurch das Salz an der Oberfläche der Hohlkugeln abgeschieden wird, wahrscheinlich unter Benutzung eines Zykloneffektes. Die Kugeln sind hohl, um in der Luft schweben zu können. Dabei reiben sie sich aneinander, weil im Gehäuse ausreichend Platz für die Hohlkugeln ist Bei dieser Reibungsbewegung fällt das an der Oberfläche abgeschiedene Salz ab, so daß der Abscheider wartungsfrei arbeitet Nach durchgeführten Versuchen sollte das Gehäuse des Abscheiders so groß sein, daß in Strömungsrichtung der Luft etwa drei Schichten von Hohlkugeln hintereinander Platz haben.

Des weiteren ist es wichtig, daß sich in Strömungsrichtung hinter dem Abscheider eine Luftkammer mit einer Drossel befindet Für das richtige Funktionieren des Abscheiders ist es nämlich wichtig, daß die Luft an der Rückseite des Abscheiders nur noch eine ganz geringe Strömungsgeschwindigkeit hat, weil sonst die abgeschiedenen Salzteilchen, die zu Anfang noch feucht sind, von der Luftströmung mitgerissen würden. Aus diesem Grunde befindet sich in Strömungsrichtung hinter dem Abscheider die Drossel, die dafür sorgt, daß nur noch geringe Luftmengen durch den Abscheider hindurchströmen können. Aus den genannten Gründen, nämlich Ausnutzung des Zykluseffektes, ist die Vorrichtung weiterhin so ausgebildet, daß die Luft gegen den Abscheider und die darin enthaltenen Hohlkugeln prallt und dort eine Richtungsumkehr um etwa 180° erfährt, also in größerem Maße umgelenkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt

F i g. 1 eine Frontansicht eines Gerätes mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 schematisch einen Mittel-Längs-Schnitt durch das Gerät nach F ig. 1.

Umgebungsluft tritt als Zuluft in Pfeilrichtung 1 in die Zuluftöffnung 2 des Gerätes ein und gelangt in einen Zuluftkanal 3. An der Decke des Zuluftkanals befinden sich Sprühdüsen 4 für Salzwasser. Die Sprühdüsen sind Sprühöffnungen einer mit einer Druckpumpe verbundenen Zuleitung. Die Zuleitung erstreckt sich auch noch über eine gewisse Entfernung im oberen Bereich der Seitenwände 5 des Zuluftkanals 3. Gegebenenfalls können die Sprühdüsen auch rings um die gesamte Wand des Zuluftkanals 3 vorgesehen sein.

Am Ausgang des Zuluftkanals verjüngt sich dieser und geht in einen kreisförmigen Stutzen δ geringeren Querschnitts über, in dem sich ein elektrisch angetriebener Ventilator 7 befindet. Im Abstand hinter dem Ventilator 7 und von der Austrittsöffnung des Stutzens 6 befindet sich ein Abscheider 8. Dieser besteht aus einem rechteckigen Gehäuse, dessen Querschnitt in F i g. 1 bei Pos. 9 angedeutet ist An der Einlaß- und Auslaßseite des Gehäuses befinden sich Gitter. Im Gehäuse ist eine größere Anzahl von Hohlkugeln 10 angeordnet Beim Ausführungsbeispiel waren dies 960 Stück. Als derartige Hohlkugeln haben sich Tischtennisbälle gut bewährt. Sofern sie leicht genug sind, können auch Vollkugeln verwendet werden. Es werden jedoch Hohlkugeln bevorzugt

Hinter dem Abscheider 8 befindet sich eine Luftkammer 11. Am Boden der Luftkammer befindet s sich ein Auffangbehälter 12 für abgeschiedenes Salz. An der Oberseite der Luftkammer 11 ist ein auswechselbares Staubfilter 13 vorgesehen. Der Ausgang des Filters ist über ein Rohr 14 mit dem den Zuluftkanal 3 und den Stutzen umgebenden Raum verbunden. Das Rohr 14

to mündet über ein Ablenkblech 15 in diesen Raum.

Die Luft gelangt dann in Pfeilrichtung 16 durch Kühlrippen 17 einer Kältemaschine, deren Maschinenteil bei Pos. 18 im Zuluftkanal 3 angedeutet ist Der Verflüssiger 19 der Kältemaschine befindet sich

ebenfalls im Zuluftkanal und erwärmt dadurch die zuströmende Zuluft

Das an den Kühlrippen 17 abgeschiedene Süßwasser gelangt über eine Sammelrinne 20 zu einem nicht gezeigten Auffangbehälter. Von dort wird es zu den Verbrauchern gepumpt

Die abgekühlte Luft verläßt das Gerät in Pfeilrichtung 21 durch eine Austrittsöffnung 22 des Gerätes. Sie kann dann ohne zusätzliche Kosten als Luft zur Klimatisierung verwendet werden. Hierfür wird es bevorzugt, wenn vorher noch Umgebungsluft beigemischt wird.

Das Salzwasser wird dem Gerät über eine Zuleitung 23 mit Pumpe 24 zugeführt Die Kühlrippen 17 befinden sich, wie auch in F i g. 1 angedeutet, im gesamten ringförmigen Querschnitt zwischen dem äußeren Gehäuseteil 25 und dem Zuluftkanal 3. Jede Kühlrippe hat eine eigene Sammelleitung, die zur Sammelrinne 20 führt Bei Pos. 26 ist ein Hygrometer angedeutet, mit dessen Hilfe die Leistung des Ventilators 7 und/oder der Pumpe 24 für die Salzwasserzufuhr geregelt werden.

Bei einer praktischen Ausführungsform hat sich anstelle der Regelung über das Hygrometer eine Regelung über den Druck besser bewährt.
Das Gerät steht auf Bodenstützen 27.

Ohne Beschränkung soll das Verfahren nach der Erfindung durch ein Beispiel erläutert werden. Angenommen wird, daß die Umgebungsluft eine Temperatur von 30° C und eine relative Luftfeuchte von 50% hat. Daraus ergibt sich, daß pro Kubikmeter Luft 15,9 g Wasser vorhanden sind, bei einem Partialdruck von 15,8 mm Quecksilbersäule (Taupunkt 18,4° C). Bei einem Luftdurchsatz von 1500 m³ pro Stunde passieren das Gerät 2385 g Wasser in Gasform. Bei einer Anreicherung von 1500 m³ pro Stunde auf 100% relative

so Luftfeuchtigkeit passieren 30,4 g Wasser in Form von Gas mit einem Partialdruck von 31,5 mm Quecksilbersäule. Das Gerät fördert bei freiem Laui 3000 m³ pro Stunde Luft bei einem Verlust von 50% an Bewegungsenergie. Die Salzteile können sich nicht mehr in der Luft in Verbindung mit dem Wasserdampf halten und schlagen an dem Kugelfilter ab. Durch Abkühlung der Luft auf +15° C (=Taupunkt) mit der relativen Luftfeuchte von 100% verbleibt ein Wasserdampf inhalt von 12,8 g pro m³ mit einem Partialdampfdruck von 12,7 mm Quecksilbersäule.

Der Wasserausfall beträgt somit 30,4 minus 12,8 g pro m³ = 17,6 g pro m³.

Bei einem Luftdurchsatz von 1500 m³ pro Stunde erhält man 1500 m³ pro Stunde mal 17 g = 22,51 pro

6ϊ Stunde. Bei einem 24-Stunden-Betrieb werden etwa 528 1 Wasser gewonnen.

Bei einem Vermischen von 1500 m³ Luft pro Stunde mit einer Temperatur von 15° C und einer relativen

Feuchte von 100% mit 1500 m³ vorhandener Außenluft pro Stunde mit einer Temperatur von 30° C mit 50% relativer Luftfeuchte ergibt sich ein Luftgemisch von 22,5° C und 14,4 g gasförmigem Wasser pro m³. Das ergibt eine relative Luftfeuchte von 65%.

Das Luftgemisch kann durch verschiedene Beimischungen der Außenluft reguliert werden und als gekühlte und entfeuchtete Luft zur Klimatisierung den Räumen zugeführt werden. Diese Luftzuführung kann als reine Zuluft gefahren werden, da genügend Luftmengen vorhanden sind.

Wichtig bei der Erfindung ist es somit, daß ein Gerät vorgeschlagen wird, mit dem bei vorzugsweise kontinuierlichem Betrieb sowohl Süßwasser aus Salzwasser gewonnen werden kann, welches aber auch ohne zusätzliche Kosten als Klimagerät Verwendung finden kann. Daher ist es besonders wirtschaftlich und eignet sich für einen dezentralen Einsatz in einzelnen Häusern wie eingangs erläutert. Das Salzwasser wird einen Reservoir oder einer Sammelleitung entnommen. Eii Prototyp des Gerätes mit den beschriebenen Ergebnis

s sen hatte die Abmessung von 1000 mal 500 mal 500 mm.

Zustandsmesser 40 für Druck, Temperatur und/odei Feuchtigkeit befinden sich im Zuluftkanal 3 im Bereict

der Sprühdüse 4 und/oder des Ventilators 7.

Die das Gerät in Pfeilrichtung 21, 41 Ober die

ίο Austrittsöffnung 22 verlassende klimatisierte Luft kam in einem Mischer 43 mit Umgebungsluft 42 in einen vorbestimmten und vorzugsweise einstellbaren Verhält nis gemischt werden, so daß die den Mischei verlassende Luft 44 zur Klimatisierung verwende werden kann, wie oben erläutert Falls die Förderleitung des Ventilators 7 nicht ausreicht, kann im Mischer 43 eii zusätzliches Gebläse installiert sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasser unter Mischung von Salzwasser und Luft, aus welchem Gemisch das Salz ausgeschieden wird, wonach die weitgehend salzfreie, nahezu gesättigte Luft abgekühlt wird und das dabei abgeschiedene Süßwasser gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Luftfeuchte der Luft durch das Salzwasser erhöht wird, worauf das in der so angereicherten Luft befindliche Salz aus der Luft ausgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgekühlten Luft Umgebungsluft zugemischt wird und daß dieses Gemisch dann zur Klimatisierung von Räumen verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zuluftkanal (3) für Umgebungsluft Sprühdüsen (4) für Salzwasser angeordnet sind, hinter denen sich ein Abscheider (8) für das Salz aus der angereicherten Luft befindet, die dann durch Kühlrippen (17) eines Kühlgerätes geführt wird, in deren Bereich sich Sammelrinnen (20) für das ausgeschiedene Süßwasser befinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (8) aus einer großen Anzahl von Kugeln (10) besteht, die in einem in Strömungsrichtung der Luft flachen Gehäuse (9) zueinander verschiebbar gehalten sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Strömungsrichtung hinter dem Abscheider (8) eine Luftkammer (11) mit einer Drossel (13,14) befindet.