DE3010042A1 - Verfahren und vorrichtung zum destillieren von wasser - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Destillieren von Wasser, wie von Seewasser.

Es sind verschiedene Destillationsverfahren und -vorrichtungen bekannt, wie ein Mehrfacheffekt-Verdampfer, ein Mehrstufen-Stoßverdampfer und eine Sonnendestillationsvorrichtung, die zum Reinigen eines unreinen Wassers oder zum Entsalzen von Seewasser anwendbar sind.

Eine bekannte Destillationsvorrichtung wie ein mehrstufiger Stoßverdampfer ist kompliziert sowie groß, und der Wärmewirkungsgrad ist nicht besonders gut. Der Verdampfer hat auch den Nachteil, daß der Druck reduziert oder ein Vakuum hergestellt werden muß, daß eine große mechanische Energie erforderlich ist, um zu behandelndes Wasser aufwärts sowie abwärts zu fördern oder Wasser durch beispielsweise spiralförmige Leitungen zu fördern und daß die Wartungskosten groß sind.

Die bisher benutzten Solardestillationsvorrichtungen können grob in einen sogenannten Bassintyp, bei dem ein Wärmekollektor und ein Verdampfer in einem Körper vereinigt sind, und einen sogenannten getrennten Typ unterteilt werden, bei dem ein Wärmekollektor und ein Verdampfer separat installiert sind. Die Solardestillations vorrichtung vom Bassintyp hat allgemein einen schlechteren Wärmewirkungsgrad, aber der Aufbau ist einfach. Andererseits hat die Sollardestillationsvorrichtung vom getrennten Typ einen guten Wärmewirkungsgrad, doch sind der Aufbau kompliziert und die Betriebskosten groß.

Allgemein weist eine Solar destinations vor richtung vom Bassintyp einen Behälter, der mit einem Abwasser oder Seewasser in der Atmosphäre gefüllt ist, und eine transparente Abdeckung hierfür auf. Das Becken ist mit einem Material, wie Butyl-Gummi, ausgekleidet, welches wasserbeständig ist und Sonnenstrahlung gut absorbiert. Ein Wärmeisolationsmaterial wird ebenfalls zum Vermindern des

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Wärmeverlustes benutzt. Es werden eine Glasplatte und ein wetterbeständiger, klarer Kunststoffilm als transparente Abdeckung angewendet, die mit einer leichten Neigung installiert wird. Das Sonnenlicht fällt durch die transparente Abdeckung auf das Becken und das Seewasser, um dessen Temperatur zu erhöhen. Wenn die Temperatur des Seewassers um etwa 10° bis 15° C größer als die atmosphärische Umgebungstemperatur ist, wird der Verdampfungsvorgang heftig, und der Wasserdampf beginnt in der Vorrichtung mit Luft zu zirkulieren. Der Wasserdampf kondensiert an der innenseitigen Oberfläche der Abdeckung, und die Wassertröpfchen laufen längs der inneren Oberfläche der geneigten Abdeckung zu den Seitenwandungen des Beckens und werden über eine Leitung in einem Frischwassertank gesammelt. In einer solchen Solardestillationsvorrichtung vom Bassintyp beträgt der Wärmewirkungsgrad im Sommer, wenn die höchste Leistungsfähigkeit erreicht wird, weniger als 45 %, während er über das ganze Jahr im Mittel 30 % beträgt. Um die Destillations-Leistungsfähigkeit zu verbessern, wurden verschiedene Destillationsverfahren und -vorrichtungen vom Bassintyp vorgeschlagen. Hierzu gehören die Verwendung eines Beckens, dessen Boden gewellt ist, um die Verdampfungsfläche zu vergrößern, und die Verwendung von Wasser oder Sole-Kühlmitteln zum Kühlen einer Abdeckung, statt einer Luftkühlung, wobei jedoch diese Mittel den Wirkungsgrad nicht besonders steigern können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens sowie einer sehr einfach aufgebauten Vorrichtung zum Destillieren von Wasser mit einem großen Wärmewirkungsgrad. Die Vorrichtung soll eine solche vom Mehrfacheffekt bzw. mehr- :stufig sein.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnen sich ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 bzw. 4 bzw. 5 bzw. 10 aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben somit ein Wärmeaufnah-

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me-Plattenglied und eine Mehrzahl von Kühlplattengliedern ein Mittel zum Halten von zu behandelndem Wasser an jeder Rückseite, und diese Plattenglieder sind unter paralleler AbstandsbeZiehung zueinander angeordnet. Der durch Erwärmen der Wärmeaufnahmeoberfläche des Wärmeaufnahme-Plattengliedes erzeugte Wasserdampf wird an der Kondensationsoberfläche des angrenzenden Kühlplattengliedes kondensiert, wobei die latente Kondensationswärme an das Kühlplattenglied abgegeben wird, was zu einem Erwärmen eines an dessen Rückseite gehaltenen Wassers führt, um Wasserdampf zu erzeugen. Dieser wird an der Kondensationsoberfläche des nächstfolgenden Kühlplattengliedes kondensiert. Derartige durch die latente Wärme erfolgende Verdampfungsvorgänge und Kondensationsvorgänge werden entsprechend der Anzahl von Räumen durchgeführt, die jeweils durch zwei angrenzende Kühlplattenglieder abgetrennt sind. Es gibt Vorrichtungen zweier Arten, nämlich einen Thermodiffusionstyp und einen Konvektionstyp. Diese Vorrichtungen können zum Reinigen von unreinem Wasser und zum Entsalzen von Seewasser mit einem großen Wärmewirkungsgrad angewendet werden, und zwar unter Ausnutzung verschiedener Wärmequellen, "wie der Sonnenwärme.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einem schematischen Längsschnitt eine Solardestillationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 - die Vorrichtung aus Figur 1 in einer teilweise aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht,

Figur 3 - in einem schematischen Längsschnitt eine Solardestillationsvorrichtung gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung,

Figur 4 - die Vorrichtung aus Figur 3 in einer teilweise aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht,

Figur 5 - in einer teilweise aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht eine Solardestillationsvorrichtung.gemäß einer anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung,

Figur 6 - in einem Schnitt eine zylindrische Solardestillationsvorrichtung gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung, - 9 -

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Figur 7 - in einem schematischen Längsschnitt eine Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Figur 8 - in einer teilweise aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht eine Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp im demontierten Zustand und

Figur 9 - in einem Längsschnitt eine Solardestillationsvorrichtung vom Konvektionstyp gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung ist zum Reinigen von unreinem Wasser, wie von industriellem Abwasser, häuslichem Abwasser, Grundwasser oder Flußwasser, und zum Entsalzen von Seewasser einsetzbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Wärme durch Thermodiffusion oder -konvektion überführt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch Anwenden einer Mehrfacheffekt-Destillationsvorrichtung von einem Thermodiffusionstyp oder einem Konvektionstyp praktiziert. Es können verschiedene Wärmequellen benutzt werden, wie Sonnenlicht, elektrische Wärme, Brennstoff, Dampf, Abwärme und heißes Wasser.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Solardestillationsverfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung vom Thermodiffusionstyp. Ein Teil eines Gehäuses der Vorrichtung besteht aus einer transparenten Abdeckung, durch die das Sonnenlicht gelangt und auf ein Wärmeaufnahme-Plattenglied fällt, um dieses zu erwärmen, und wodurch die Wärme im Inneren der Abdeckung -gehalten wird. Ein Kühlplattenglied hat an einer Seite eine reflektierende Oberfläche, auf der der Wasserdampf kondensiert. Ein poröses, wasserabsorbierendes Blatt- bzw. Tafelglied wird als ein Wasserhaltemittel angewendet und ist jeweils in bezug auf die Wärmeaufnahmeoberfläche und die Kondensationsoberflächen an den Rückseiten des Wärmeaufnahme-Plattengliedes und der reflektierenden Kühlplattenglieder befestigt bzw. angeordnet. Die transparente Abdeckung, das Wärmeaufnahme-Plattenglied und eine Mehrzahl der Kühlplattenglieder sind in dieser Reihenfolge und in gegenseitig paralleler Abstandsbeziehung so angeordnet, daß das poröse,

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wasserabsorbierende Tafelglied zu der Kondensationsoberfläche des Kühlplattengliedes weist. Ein zu behandelndes Wasser wird von den porösen Tafelgliedern absorbiert. Das durch das an der Rückseite des Wärmeaufnahme-Plattengliedes befestigte poröse Tafelglied / wird durch das Wärmeaufnahme-Plattenglied bis zum Verdampfen erwärmt, und das verdampfte Wasser kondensiert an der Kondensationsoberfläche des zur Rückseite des Wärmeaufnahme-Plattengliedes weisenden Kühlplattengliedes. Das Wasser, welches von dem an diesem Kühlplattenglied befestigten porösen Tafelglied absorbiert ist, wird durch die latente Kondensationswärme erwärmt sowie verdampft, um dann auf der Kondensationsoberfläche eines anderen Kühlplattengliedes zu kondensieren, welches zu dem porösen Tafelglied des vorhergehenden Kühlplattengliedes weist. In derselben Weise werden das Verdampfen von Wasser und das Kondensieren des sich ergebenden Wasserdampfes zwischen den entsprechenden, einander gegenüberliegenden porösen Tafelgliedern und Kondensationsoberflächen wiederholt. Das an dem letzten Kühlplattenglied angebrachte poröse Tafelglied befindet sich außerhalb und wird durch die Umgebungsluft gekühlt. Es dient auch als ein Teil des Gehäuses. ^x/absorbierte Wasser

Durch Anwenden eines Wärmeaufnahme-Plattengliedes mit einer grossen Wärmeabsorptionsfähigkeit und eines reflektierenden Kühlplattengliedes mit einer großen Reflexionsfähigkeit wird ein an den porösen Tafelteilen auftretender Wärmeverlust vermieden, und ein zu behandelndes Wasser wird mit einem guten Wirkungsgrad verdampft, da die Strahlungswärme von den porösen Tafelgliedern, bei denen es sich um Teile höherer Temperatur handelt, durch die reflektierenden Kühlplattenglieder reflektiert wird, welche Teile niedrigerer Temperatur sind. Da eine Temperaturerhöhung der reflektierenden Kühlplattenglieder durch Reflexion der Strahlungswärme (die reflektierenden Kühlplattenglieder erhalten nur die latente Kondensationswärme des Wasserdampfes) vermieden werden kann, kann auch die Temperaturdifferenz zwischen den zueinander weisenden porösen Tafel- sowie den kühlenden Plattengliedern groß gehalten werden. Im Ergebnis wird auf die nebelartigen Wasserdampfpartikel, die ein spezifisches Gewicht von 1 haben und

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schwerer als Luft sind, eine Bewegungskraft von dem porösen Tafelglied zu dem reflektierenden Kühlplattenglied ausgeübt, und zwar durch den Trennvorgang des Wärmediffusionseffekts. Die Wärmedampfpartikel werden schnell zu dem Kühlplattenglied geleitet und an dessen reflektierender Oberfläche kondensiert sowie getrennt, um mit einer verbesserten Produktionsleistungsfähigkeit destilliertes Wasser zu erzeugen.

Der vorliegend benutzte Ausdruck 'Trennvorgang des Wärmediffusionseffekts¹ beinhaltet ein Diffusionsphänomen, bei dem eine leichtere Komponente in einem gemischten Fluid aus zwei Komponenten zu einer Seite höherer Temperatur und eine schwerere Komponente zu einer Seite niedrigerer Temperatur gezogen werden.

In einem Mischgas aus zwei Komponenten wird das Wärmediffusionsverhältnis k_T durch folgende Gleichung dargestellt:

k_T = -ClC₁ /d(log T) = dC₂/d(log T)

Hierbei sind C₁ ein Molenbruch einer schwereren Komponente, C₂ ein Molenbruch einer leichteren Komponente und T die absolute Temperatur. Die Wärmediffusion wurde zum Trennen von Isotopen benutzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Teil höherer Temperatur (das heißt das poröse wasserabsorbierende Tafelglied, das an dem Wärmeaufnahme-Plattenglied oder dem reflektierenden Kühlplattenglied befestigt ist) und ein Teil niedrigerer Temperatur (das heißt die reflektierende Oberfläche des reflektierenden Kühlplattengliedes) einander gegenüberliegend angeordnet. Dazwischen befinden sich schwerere, feine, flüssige Wasserpartikel und leichtere Luftmoleküle. Während der Wasserdampf sowie die Luft höherer Temperatur und die flüssigen Wasserpartikel sowie die Luft niedrigerer Temperatur entsprechend durch Konvektion aufwärts und abwärts zirkulieren, werden deshalb gleichzeitig durch den Trennvorgang des Wärmediffusionseffekts die flüssigen Wasserpartikel zu dem reflektierenden Kühlplattenglied gezogen und schnell an der reflektierenden Oberfläche kondensiert.

Da das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung durch das Mehr-

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facheffekt-System bzw. das Mehrfachsystem durchgeführt wird, kann Solarwärme in wirksamer Weise angewendet werden. Natürlich kann das Verfahren auch mit einem einfachen System durchgeführt werden, das heißt durch Anwenden einer Kombination eines Wärmeaufnahme-Plattengliedes und eines einzigen reflektierenden Kühlplattengliedes. Wenn kein Wärmeverlust vorliegt, kann eine ungefähr gleiche Menge an destilliertem Wasser in jedem Effekt durch eine gewisse Menge an Solarenergie erzeugt werden, und es ist theoretisch möglich, unbegrenzt destilliertes Wasser zu erzeugen. Bei der praktischen Herstellung ist jedoch eine Produktionsgeschwindigkeit erforderlich, und deshalb ist es erwünscht, eine Temperaturdifferenz zwischen der Seite höherer Temperatur "(das heißt dem porösen wasserabsorbierenden Tafeglied) und der Seite niedrigerer Temperatur (das heißt der reflektierenden Oberfläche des Kühlplatten gliedes ) von etwa 5⁰C bis etwa 15⁰C aufrechtzuerhalten." Wenn beispielsweise die Temperatur des Wärmeaufnähme-Plattenglie-j des 90⁰C und die Temperatur des äußeren reflektierenden Kühlplat-j tengliedes 3O⁰C betragen, ist es praktisch, das Verfahren durch ein System mit drei bis zwölf Effekten bzw. Stufen durchzuführen.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt einer vertikalen Solardestillationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierbei werden zwei transparente Abdeckungen zum Halten der Wärme und drei reflektierende Kühlplattenglieder angewendet. Figur 2 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Figur 1. Die Bezugszeichen 11 und 12 beziehen sich auf transparente Abdeckungen, die zum Halten von Wärme dienen und durch die das Sonnenlicht auf ein Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 fällt. Beide Enden der Abdeckungen 11 und 12 sind an Wärmeisolationsrahmen 9 und 10 befestigt. Die transparente Abdeckung befindet sich außerhalb des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 und unter einem passenden Abstand hiervon, um einen Wärmeenergieverlust des durch das Sonnenlicht erwärmten Plattengliedes 1 zu vermeiden. Gemäß der Darstellung in Figur 1 ist eine doppelte Abdekkung gegenüber einer einzigen Abdeckung bevorzugt. Die geeigneten Materialien für die transparente Abdeckung sind eine transparente Glasplatte und ein Tafel-, Platten- oder Filmglied aus transpa-

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rentem Kunststoff. Die Bezugszeichen 13 und 14 beziehen sich auf obere und untere Tanks vom Uberströmtyp, die entsprechend an den Wärmeisolationsrahmen 9 und 10 befestigt sind. Poröse wasserabsorbierende Tafelglieder 2,4,6 und 8 befinden sich an den Rückseiten des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 und reflektierender Kühlplattenglieder 3, 5 sowie 7. Die letzteren befinden sich innerhalb des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 und sind unter paralleler AbstandsbeZiehung hinsichtlich des Wärmeaufnahrne-Plattengliedes 1 sowie untereinander angeordnet. Die oberen Teile der Kühlplattenglieder, an denen die porösen Tafelglieder angebracht sind, sind schichtenweise integriert, und die integrierten oberen Bereiche sind in eine Öffnung des oberen Tanks 13 eingesetzt, so daß die Enden der porösen Tafelglieder in ein zu behandelndes Wasser 16 in dem Tank 13 eingetaucht sind. Das untere Ende des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 ist an dem Rahmen 10 befestigt. Die unteren Enden der Kühlplattenglieder 3, 5 und 7 sind L-förmig; und an dem Rahmen 10 befestigt, u*i Rinnen 17, 18 und 19 zum Sam- ; mein des kondensierten Wassers zu bilden. Es ist erwünscht, daß j die Rinne eine Breite hat, die dem Abstand zwischen dem porösen Tafelglied und dem Kühlplattenglied entspricht. Die Enden der po-; rösen Tafelglieder 2, 4, 6 und 8 erstrecken sich durch den Wärme-¹ isolationsrahmen 10 zu dem außerhalb desselben befestigten unteren Tank 14, um in ein zu behandelndes Wasser 15 in den Tank 14 einzutauchen. ' ,

Das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 hat eine Oberfläche, die Sonnenstrahlungswärme absorbieren kann. Das Wärmeaufnahme-Plattenglied empfängt das Sonnenlicht und wandelt es in Wärmeenergie um, um ^; Wasser zu verdampfen, das von dem porösen Tafelglied an der Rückseite des Wärmeaufnahme-Plattengliedes absorbiert wurde. Beispielsweise können als Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 dünne korrosionsbeständige Metallplatten (mit einer Dicke von gewöhnlich etwa 0,05 bis etwa 1 mm) benutzt werden, wobei diese Platten eine schwarze oder dunkle Wärmeaufnahmebeschichtung haben, die die Sonnenwärmestrahlen in dem Wellenlängenbereich von etwa 0,3 bis etwa 2,5 μ selektiv aborbieren kann. Eine solche Wärmeaufnahmebeschichtung wirdjdurch Aufbringen einer Schichtzusammensetzung ge-

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bildet, die ein Kunstharz, wie ein Alkydharz, ein ürethanharz, ein Epoxyharz, ein fluorhaltiges Harz oder ein Acrylharz, und ein Füllmittel enthält, wie Ruß (carbon black), Kaliumchromat oder Strontiumchromat, wobei diese Schichtzusammensetzung auf die Oberfläche der korrosionsbeständigen Metallplatte aufgebracht wird, die beispielsweise aus Edelstahl oder Aluminium besteht. Auch ist ein transparentes Kunststoff-Tafelglied oder Filmglied als das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 verwendbar. In diesem Fall wird eine schwarze, poröse, wasserabsorbierende Tafel an der Rückseite des Kunststoff-Tafelgliedes angeklebt, so daß das Sonnenlicht durch das Kunststoff-Tafelglied verläuft und direkt auf die schwäre, poröse, wasserabsorbierende Tafel auftrifft.

Obwohl die durch das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 absorbierte Sonnenwärme zum Verdampfen von Wasser verbraucht wird, können Wärmeverluste infolge von Luf^konvektion, Wärmestrahlung und Wärmeleitung durch Materialien der Vorrichtung auftreten. Diese Wärmeverluste führen zu einer Temperaturerhöhung eines Teils niedrigerer Temperatur und verhindern die Kondensation von Wasserdampf, wodurch das Produktionsergebnis an destilliertem Wasser vermindert wird, obwohl die Konvektion von Luft das Verdampfen von Wasser beschleunigen kann. Der Wärmeverlust infolge von Strahlung ist relativ groß, und um diesen Wärmeverlust zu vermeiden, wird vorzugsweise ein Kühlplattenglied mit einer reflektierenden Oberfläche angewendet. Da diese reflektierende Oberfläche 90 bis 95 % der Strahlungswärme reflektiert und den Wärmeverlust infolge von ■ Strahlung vermeiden kann, wird die Ausbeute an destilliertem Was-. ser bedeutend vergrößert.

Das reflektierende Kühlplattenglied muß die folgenden drei Funktionen haben. Es muß dafür sorgen, daß der an einem Teil höherer Temperatur erzeugte Wasserdampf an der reflektierenden Oberfläche kondensiert und daß das kondensierte flüssige Wasser als destilliertes Wasser abwärts fließt. Das Kühlplattenglied muß die Strahlungswärme von einem gegenüberliegenden Teil höherer Temperatur reflektieren, um ein Abkühlen des Teils höherer Temperatur zu vermeiden bzw. einen Warmestrahlungsverlust zu verhindern. Und

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schließlich muß das Kühlplattenglied die durch die Kondensation von Wasserdampf freigesetzte latente Wärme aufnehmen und schnell zu dem porösen, wasserabsorbierenden Tafelglied leiten, das an der Rückseite angeklebt ist, um das von dem porösen Tafelglied absorbierte Wasser zu erwärmen und zu verdampfen. Geeignete Materialien für das reflektierende Kühlplattenglied sind Metallplatten mit einer guten Korrosionsbeständigkeit und einer guten Wärmeleitfähigkeit, wie Edelstahl und Aluminium sowie transparente Kunststoffblätter oder -filme mit einer unter Vakuum metallisierten bzw. aufgedampften Oberfläche beispielsweise aus Aluminium oder Silber. Die Dicke der Metallplatte liegt gewöhnlich im Bereich zwischen etwa 0,05 bis etwa 1 mm, und es ist erwünscht, daß: die Metallplatte entsprechend fertigbehandelt wird, um eine Spie-j geloberflache oder eine glatte Oberfläche zu bilden. Auch ist es wünschenswert, daß die bedampfte Oberfläche des Kunststoffblatts oder -films mit einer transparenten Kunststoffschicht geschützt ist, um für eine Wasserbeständigkeit und eine Korrosionsbeständigkeit zu sorgen. Eine gewellte reflektierende Kühlplatte kann zum Vergrößern einer Wärmeabsorptionsflache, Verdampfungsfläche, Kühlfläche und Festigkeit angewendet werden.

Als poröses, wasserabsorbierendes Tafelglied, das an der Rückseite des Wärmeaufnahme-Plattengliedes bzw. an der Rückseite des re-i flektierenden Kühlplattengliedes anzukleben ist, können solche Stoffe benutzt werden, die ein zu behandelndes Wasser durch Kapillarwirkung aufsaugen können, beispielsweise hydrophile bzw. wasserbindende Filze, Kunststoffschäume mit durchgehenden Bläschen, Stoffe bzw. Tuche und Papiere. Ein Filz, Schaum und Tuch, hergestellt aus Polyvinyl-Formal, haben eine gute Wasseraufnahmefähigkeit und eignen sich für die vorliegende Erfindung. Auch ist es wünschenswert, daß das poröse, wasserabsorbierende Tafelglied langzeitig einsetzbar ist, ohne durch ein zu behandelndes Wasser, wie Seewasser oder Abwasser, qualitätsmäßig verändert zu werden, und das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Es werden auch Papiere, Tuche und Matten, hergestellt aus Kohlenstoffaser, Glasfaser, einer Antikorrosion-Metallfaser, wie Edelstahl, Asbestfaser oder einer Mischung dieser Fasern wie auch der oben erwähnten Materialien, benutzt. - 16 -

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Die Abstände zwischen dem Wärmeaufnahme-Plattenglied und dem Kühlplattenglied sowie zwischen zwei angrenzenden Kühlplattengliedern liegen gewöhnlich zwischen 2 bis 50 mm, und hierdurch kann ein guter Wärmediffusionseffekt erzielt werden. Auch werden die Abstände zwischen den Abdeckungen, sofern zwei Abdeckungen benutzt werden, und zwischen der Abdeckung sowie dem Wärmeaufnahme-Plattenglied gewöhnlich von 10 bis 30 mm gewählt.

Ein zu behandelndes Wasser 16 wird über eine Zufuhrleitung 20 zu dem oberen Tank 13 geleitet, während es über eine Überströmleitung 21 überströmt. Es wird kontinuierlich durch die porösen, wasserabsorbierenden Tafelglieder 2, 4,6 und 8 absorbiert, die an den rückwärtigen Seiten des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 und der reflektierenden Kühlplattenglieder 3, 5 und 7 angeklebt sind. Direkt und streuende Sonnenstrahlen vom Himmel sowie reflektiertes Sonnenlicht vom Boden oder der Seeoberfläche gelangen durch die transparenten Abdeckungen 11 sowie 12 und fallen auf das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1, wodurch Sonnenwärme absorbiert wird. Das auf die dunkle Oberfläche auftreffende Sonnenlicht führt zu einer Erwärmung und zu einem Verdampfen des Wassers in dem porösen Tafelglied 2 an der Rückseite des Wärmeaufnahme-Plattenglieds j 1. Der Raum zwischen dem porösen Tafelglied 2 und dem angrenzenden,! gegenüberliegenden Kühlplattenglied 3 ist mit dem Wasserdampf im ' gesättigten Zustand gefüllt. Da die Temperatur des Kühlplattengliedes 3 niedriger als diejenige des an dem Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 angeklebten porösen Tafelgliedes 2 ist, wird ein Teil des gesättigten Wasserdampfes unter den Taupunkt abgekühlt, so daß sehr feine nebelähnliche Wasserpartikel entstehen, die dann durch den Wärmediffusionsvorgang zu der reflektierenden Oberfläche des Kühlplattengliedes 3 gezogen werden und an der reflektierenden Oberfläche kondensieren. Die Tautropfen laufen dann hinunter und werden von der sammelnden Rinne 17 als destilliertes Wasser gesammelt. Gleichzeitig reflektiert die reflektierende Oberfläche des Kühlplattengliedes die Strahlungswärme von dem zu der reflektierenden Oberfläche weisenden porösen Tafelglied, um einen Wärmeverlust durch Strahlung zu vermeiden.

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Das reflektierende Kühlplattenglied 3 erhält die latente Kondensationswärme und erwärmt sowie verdampft das Wasser, das von dem an der Rückseite des Kühlplattengliedes 3 angeklebten porösen Tafelglied 4 absorbiert ist. Der Wasserdampf kondensiert an der reflektierenden Oberfläche des Kühlplattengliedes 5, und die Wassertröpfchen laufen zu der sammelnden Rinne 18 nach unten, und zwar in derselben Weise wie in der ersten Stufe, die durch das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 und das reflektierende Kühlplattenglied 3 gegeben ist. Das Verdampfen von Wasser durch die latente Wärme und das Kondensieren von Wasserdampf werden in jeder Stufe wiederholt, wobei die entsprechende Anzahl der Stufen durch zwei reflektierende Kühlplattenglieder abgetrennt ist. Das reflektierende Kühlplattenglied in der letzten Stufe wird immer auf einer niedrigen Temperatur gehalten. Das bedeutet, daß gemäß den Figuren 1 und 2 das von dem porösen Tafelglied 8 an der Rückseite des: reflektierenden Kühlplattengliedes 7 absorbierte Kühlwasser mit- ι tels der äußeren Luft verdampft wird, wobei das Kühlplattenglied \ 7 durch die Verdampfungswärme ausreichend gekühlt wird. Dieses führt auch dazu, daß die reflektierenden Kühlplattenglieder 3, 5 und 7 untereinander eine konstante Temperaturdifferenz aufrechterhalten, so daß sie sich in einem Gleichgewichtszustand befinden'

Obwohl die Anzahl der Effekte bzw. Stufen durch Anwenden einer großen Zahl von reflektierenden Kühlplattengliedern vergrößert werden kann, gibt es eine gewisse Grenze bezüglich der Anzahl der Kühlplattenglieder, da die Ausbeute an destilliertem Wasser reduziert werden, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den angrenzenden beiden reflektierenden Kühlplattengliedern zu klein wird.

Wenn das zu behandelnde Wasser Seewasser ist, erfolgt eine Konzentration desselben in den porösen Tafelgliedern. Die Salzkonzentration steigt mit dem Verdampfen des Seewassers an. Das Salz wandert jedoch auf natürlichem Wege in das in den oberen und unteren Tanks 13, 14 fließende Seewasser, um somit nicht über eine gewisse Konzentration anzusteigen/ und es wird ein Gleichgewichts zustand aufrechterhalten.

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Die Wasserzufuhr zu den porösen Tafelgliedern kann von beiden, also den oberen und unteren Tanks 13, 14 oder vom oberen Tank 13 oder unteren Tank 14 durch Kapillarwirkung erfolgen. Wenn die Höhe der Vorrichtung groß ist und eine ausreichende Zufuhr von zu behandelndem Wasser, beispielsweise Seewasser, von dem unteren Tank problematisch ist, kann das Wasser nur vom oberen Tank 13 zugeführt werden, und das konzentrierte Wasser kann zu dem unteren Tank 14 abgelassen werden. Da in diesem Fall das zum Tank 14 geleitete Wasser heiß ist, kann es zum Vergrößern des Wärmewirkungsgrades weiterverwendet werden, indem es von einer Überströmleitung 22 in einen Wärmeaustauscher (nicht dargestellt) geleitet Wird. Ein durch den Wärmeaustauscher erhitztes Speisewasser wird Über die Zufuhrleitung 20 zu dem oberen Tank 13 geführt. Auch ist es möglich, das Speisewasser mittels einer Heizvorrichtung vorzuwärmen, wie mit einem Solarheizer oder durch Verwenden anderer Abwärme. Wenn das vorerwärmte Wasser zu der Vorrichtung geleitet Wird, erreicht die Ausbeute an destilliertem Wasser den theoretischen Wert, und deshalb ist es möglich, die Menge an erzeugtem destilliertem Wasser entsprechend der vergrößerten Anzahl der reflektierenden Kühlplattenglieder bzw. mit anderen Worten der Stu-j fen zu vergrößern. Die von dem Wärmeaufnahme-Plattenglied absor-

bierte Sonnenwärme führt zu einem Verdampfen von Wasser, und wäh-.

rend der Wasserdampf zum Erzeugen von destilliertem Wasser an der^:

reflektierenden Oberfläche kondensiert, wird an der Rückseite des Kühlplattengliedes gehaltenes Wasser verdampft, um an der reflektierenden Oberfläche des nächsten Kühlplattengliedes eine etwa gleiche Menge an destilliertem Wasser zu erzeugen, wie es im Zusammenhang mit dem vorhergehenden reflektierenden Kühlplattenglied zutrifft. An jedem nachfolgenden reflektierenden Kühlplattenglied wird in derselben Weise etwa die gleiche Menge an destilliertem Wasser wie an dem vorhergehenden Kühlplattenglied erzeugt .

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Solardestillationsvorrichtung vom geneigten Typ nach der vorliegenden Erfindung. Die transparenten Abdeckungen 11 und 12, das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 und die reflektierenden Kühlplattenglieder 3, 5 sowie 7 sind in dieser

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Reihenfolge parallel zueinander angeordnet, und beide Enden der Abdeckungen 11, 12 sowie des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 sind an den seitlichen Wärmeisolationswandungen bzw. -rahmen 9 und 10 befestigt. Die oberen Enden der porösen, wasserabsorbierenden und an den Rückseiten der Platten 1, 3, 5 sowie 7 anhaftenden bzw. klebenden Tafelglieder 2, 4, 6 und 8 sind mit einer wasserabsorbierenden dicken Platte 30 verbunden, die dazu dient, ein zu behandelndes Wasser zu verteilen, und sich innerhalb der seitlichen Wandung 9 befindet. Die unteren Enden dieser Plattenglieder sind mit einer porösen, wasserabsorbierenden dicken Platte 40 verbunden, die zum Rückgewinnen des Wassers dient

und innerhalb der seitlichen Wandung 10 angeordnet ist. Ein zu behandelndes Wasser 16 wird von einer Zufuhrleitung 20 über eine Leitung 20a zu der verteilenden, porösen, dicken Platte 30 geleitet und von den porösen Tafelgliedern 2,4, 6 sowie 8 bei der Abwärtsbewegung verdampft, während es entsprechend der verdampften Menge kontinuierlich zugeführt wird. Der Wasserdampf kondensiert an der reflektierenden Oberfläche der Kühlplattenglieder 3, 5 und 7. Das kondensierte Wasser läuft längs der reflektierenden Oberflächen zu den unteren Bereichen bzw. Rinnen 17, 18 und 19 der reflektierenden Kühlplattenglieder, und es wird als reines Wasser über Leitungen 23a, 23b sowie 23c an den unteren Bereichen bzw. Rinnen 17, 18 sowie 19 gesammelt und dann durch eine Leitung 23 abgeleitet. Zugeführtes überschüssiges Wasser gelangt in die mit den unteren Enden der porösen Tafelglieder 2, 4, 6 und 8 verbundene, wiedergewinnende, poröse, dicke Platte 40 und wird über eine Leitung 22a zu einer Leitung 22 geleitet.

In Figur 5 entsprechen die Bezugszeichen denjenigen in den Figuren 1 und 2. Eine Leitung 23 dient zum Rückgewinnen von destilliertem Wasser. Zwei vertikale Solardestillationsvorrichtungen, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind, sind unter gegenseitiger paralleler Abstandsbeziehung installiert, wobei die Rückseite einer Vorrichtung und die Rückseite der anderen Vorrichtung einander gegenüberliegen. Ein Reflektor kann zum Vergrößern der Ausbeute an destilliertem Wasser angewendet werden, wenn das an der schattigen Seite angeordnete Wärmeaufnahme-Plat-

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tenglied den Streustrahlen der Sonne und nicht den direkten Sonnenstrahlen ausgesetzt ist.

Figur 6 zeigt eine zylindrische Solardestillationsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei der Körper im Querschnitt rund ist. Die transparenten Abdeckungen 11 und 12, das Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 und die reflektierenden Kühlplattenglieder 3, 5 sowie 7 sind von der Außenseite ausgehend in dieser Reihenfolge konzentrisch angeordnet. Die unteren Seiten dieser Teile sind an einem Wärmeisolationsglied bzw. -rahmen 10 fixiert. Die porösen, wasserabsorbierenden Tafelglieder 2,4,6 und 8 sind an den inneren Seiten des Wärmeaufnahme-Plattenglieds 1- und der Kühlplattenglieder 3, 5 sowie 7 angeklebt. Ein zu behandelndes Wasser wird über die Zufuhr- bzw. Speiseleitung zu dem oberen Tank geleitet. Rinnen 17, 18 und 19 sind an den Unterseiten der reflektierenden Kühlplattenglieder 3,5 sowie 7 vor diesen angeordnet. Das kondensierte Wasser wird über die mit den Rinnen 17, 18 und 19 verbundenen Leitungen 23a, 23b und 23c gesammelt und von der hiermit verbundenen Leitung 23 abgenommen. 22 bezeichnet eine Überströmleitung, die mit dem unteren Tank (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Vorrichtung dieser Art ist kompakt und kann leicht aufgestellt werden. Sie hat auch den Vorteil, daß eine kleine Aufstellfläche genügt und daß der Wirkungsgrad gut ist. Die direkten und streuenden Sonnenstrahlen fallen aus allen Richtungen auf das Wärmeaufnahme-Plattenglied und begründen ein Verdampfen von Wasser, während der zylindrische Raum am mittleren Bereich (dem das poröse Tafelglied 8 ausgesetzt ist) mittels Kühlluft oder Kühlwasser gekühlt wird, so daß destilliertes Wasser mit einer großen Ausbeute hergestellt werden kann.

Die Solar- bzw. Sonnendestillationsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eignet sich zum Entsalzen von Seewasser oder zum Erzeugen von Trinkwasser oder von landwirtschaftlichem Wasser aus einem industriellen Abwasser, einem häuslichen Abwasser oder einem Grund- oder Flußwasser, das Salze oder Verunreinigungen enthält.

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Die Solardestillationsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann im Zusammenhang mit einer gleichen Sonnenenergiemenge destilliertes Wasser in einer zehnfach größeren Menge herstellen, als es für eine herkömmliche Sonnendestillationsvorrichtung vom Bassintyp zutrifft/ und der Wärmewirkungsgrad ist sehr groß. Die Ausbeute an destilliertem Wasser kann weiter vergrößert werden, und zwar durch zwangsweises Blasen der Außenluft zu dem porösen, wasserabsorbierenden Tafelglied, das an der Rückseite des letzten reflektierenden Kühlplattengliedes angeklebt und der Umgebungsluft ausgesetzt ist, so daß es durch den Kontakt mit der Außenluft oder durch Verdampfen von Wasser gekühlt wird. Beim Entsalzen von Seewasser kann der Wirkungsgrad weiter vergrößert werden, wenn von dem Seegrund abgesaugtes kaltes Seewasser als Kühlwasser benutzt wird.

Zusätzlich zu der Sonnenwärme ist es möglich, Abwärme als Wärmequelle zu benutzen, indem die Wärme der Erde oder von heißem Wasser bzw. von Luft relativ niedriger Temperatur von einer Energieanlage oder einer Fabrik mit dem Wärmeaufnahme-Plattenglied in Kontakt gebracht wird/ und es können Hilfsquellen für neues Wasser durch wirksames Ausnutzen einer Abfallenergie entwickelt werden.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine in den Figuren 7 bis 9 dargestellte Mehrfacheffekt- bzw. Mehrfachstufen-Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp. Bei einer derartigen Vorrichtung ist eine Mehrzahl von flachen schalenartigen Behältern, beispielsweise einige Behälter bis mehrere zehn Behälter, schichtenweise angeordnet, um einen mehrstufigen Aufbau zu bilden. Während ein zu behandelndes Wasser in den Behältern gehalten wird, wirken die unteren Oberflächen der Behälterboden als ein Kühlplattenglied, auf dem der Wasserdampf kondensiert. Pas von einem Wasserzufuhrmittel zu dem oberen Behälter geleitete Wasser strömt zu dem nächsten darunter befindlichen Behälter über um schließlich den untersten Behälter zu erreichen, wobei das überströmen durch an den Behältern befestigte Überströmleitungen erfolgt. Das Wasser im untersten Behälter wird erhitzt, beispiels ·

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weise nahe bis zur Siedetemperatur, und zwar durch ein Heizmittel, wie einen an der unteren Oberfläche des untersten Behälters und in Berührung hiermit befindlichen Heizer, oder durch Sonnenlicht, das reflektiert oder gesammelt wird, um den Boden des untersten Behälters zu erwärmen, der als das Wärmeaufnahme-Plattenglied fungiert. Der in dem untersten Behälter erzeugte Wasserdampf wird an der unteren Oberfläche des hieran angrenzenden oberen Behälters kondensiert, während die latente Kondensationswärme an den Boden des angrenzenden oberen Behälters abgegeben wird. Diese latente Wärme führt zu einem Erwärmen und Verdampfen des Wassers in dem angrenzenden oberen Behälter, um hierdurch Wasserdampf entsprechend dem Dampfdruck bei der Temperatur des erwärmten bzw. erhitzten Wassers zu erzeugen. Dieser Wasserdampf wird dann an der unteren Oberfläche des angrenzenden oberen Behälters kondensiert, während die latente Kondensationswärme an den Boden des angrenzenden oberen Behälters abgegeben wird. Solche Verdampfungs- und Kondensationsvorgänge werden in jeder Stufe wiederholt, die von einem unteren Behälter und einem oberen Behälter begrenzt ist. Die dem untersten Behälter erteilte Wärme wird jeweils von einem unteren Behälter zu einem oberen Behälter durch Konvektion in der Aufwärtsrichtung übertragen, das heißt in einer zum Strom des zu behandelnden Wassers entgegengesetzten Richtung. Die Temperatur des Wassers ist in jeder Stufe stationär. Wenn kein Wärmeverlust auftritt, ist es theoretisch möglich, durch eine gewisse begrenzte Wärmeenergie unbegrenzt destilliertes Wasser zu erzeugen. Bei der praktischen Herstellung ist jedoch eine Produktionsgeschwindigkeit erforderlich, und deshalb ist es erwünscht, die Temperaturdifferenz zwischen einem Teil höherer Temperatur (das heißt einem zu behandelnden Wasser in einem unteren Behälter) und einem Teil niedrigerer Temperatur (das heißt einem zu behandelndem Wasser in dem nächsten oberen Behälter) aufrechtzuerhalten, und zwar eine Temperaturdifferenz von gewöhnlich· etwa 4° bis etwa 10⁰C. Wenn beispielsweise die Temperatur des Wassers in dem untersten Behälter 95⁰C und die Temperatur des Wassers in dem oberen Behälter 55⁰C betragen, ist es zweckmäßig, das Verfahren durch ein System mit 5 bis 10 Effekten bzw. Stufen durchzuführen,

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Das kondensierte Wasser an der unteren Oberfläche des Bodens eines jeden Behälters wird als destilliertes Wasser abgenommen. Der obere Behälter kann mit einer Kühlplatte abgedeckt sein, die durch Luftkühlung gekühlt wird, so daß der von dem oberen Behälter ausgehende Wasserdampf an der unteren Oberfläche der Kühlplatte als destilliertes Wasser kondensiert wird, welches dann abgenommen wird. Natürlich kann der mit Wasser gefüllte obere Behälter zum Kühlen des Wasserdampfes angewendet werden, der von dem angrenzenden unteren Behälter erzeugt wird. U-förmige Packungen bzw. Dichtungen befinden sich zwischen zwei entsprechend angrenzenden Behältern, um Schlitzöffnungen zum Abnehmen des kondensierten Wassers zu bilden, welches dann in einer Reinwasser-Rinne gesammelt wird. Obwohl die untere Oberfläche des Bodens des schalenähnlichen Behälters horizontal sein kann, ist sie vorzugsweise unter einem Winkel von 2° bis 10°, insbesondere von 3° bis 5°, in bezug auf eine horizontale Ebene geneigt, da das kondensierte Wasser längs der unterseitigen Oberfläche leicht ausfliessen kann. Dieses kann mittels der Packungen bzw. Dichtungen zwischen den Behältern, durch Aufstellung bzw. Formung des Behälterbodens in der geneigten Ebene oder durch schräges Anordnen der Vorrichtung erreicht werden.

Unabhängig davon, ob die untere Oberfläche des Behältersbodens horizontal oder geneigt ist, können poröse, wasserabsorbierende Tafelglieder an allen Behältern angeklebt werden, und zwar an der unterseitigen Oberfläche eines jeden Behälterbodens, wodurch das kondensierte Wasser absorbiert wird, ohne in den angrenzenden unteren Behälter zu tropfen. Auch ist es wünschenswert, daß sich die porösen Tafelglieder durch die Schlitzöffnungen zur Außenseite des Verdampfungssystems erstrecken, vorzugsweise zu der sammelnden Reinwasser-Rinne, die unter der Schlitzöffnung des untersten Behälters angeordnet ist. Das von den porösen Tafelgliedern absorbierte kondensierte Wasser strömt durch Kapillarwirkung aus dem Verdampfungssystem und dann durch Kapillarwirkung und Siphonwirkung nach unten zu der Rinne. Da das von dem porösen Tafelglied an der Unterseite des Bodens des oberen Behälters absorbierte Wasser eine Wasserschicht bildet, stellt diese einen guten

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Wärmeleiter dar, und der Wasserdampf kondensiert sehr leicht an der Oberfläche des porösen Tafelgliedes, während die latente Kondensationswärme an den nächsten oberen Behälter abgegeben wird, um Wasser zu erwärmen und zu verdampfen. Beispiele für das poröse wasserabsorbierende Tafel- bzw. Blattglied sind ein Stoff oder Filz aus einem hydrophilen bzw. wasserbindenden Fasermaterial, wie aus Polvinyl-Formal-Faser, Polyamid-Faser oder Zellulosefaser, ein Tuchjbder ungewebter Stoff aus Glasfaser, Kohlenstofffaser oder Asbestfaser, und ein hydrophiles Blattmaterial aus einem Kunstharzschaum, wie ürethanschaum in Verbindung mit Graphit. Ein aus einer hydrophilen Faser hergestellter Stoff und ein entsprechender Filz sind bevorzugt. Die Dicke des porösen Tafel- bzw. Blattmaterials wird von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise von 1 bis 3 mm, gewählt, und zwar entsprechend der Fläche der Kondensationsoberfläche und der Menge des kondensierten Wassers. Das. poröse Blatt- bzw. Tafelglied kann an der unteren Oberfläche des Behälterbodens angeklebt werden, und zwar durch Aufbringen eines wasserbeständigen und wärmebeständigen Klebmittels, wie eines Acryl-Klebmittels oder eines Epoxy-Klebmittels auf die gesamte untere Oberfläche, auf die untere Oberfläche an regelmäßigen Intervallen oder auf die Eckenbereiche der unteren Oberfläche, wobei das poröse Blatt- bzw. Tafelglied hieran angeklebt wird. Der Klebstoff wird im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit zweckmäßigerweise auf die untere Oberfläche an regelmäßigen Intervallen bzw. Stellen oder auf die Eckenbereiche aufgebracht. Wenn ein Behälter mit einem gewellten Boden angewendet wird, wird der Klebstoff zweckmäßigerweise auf die gedrückten (depressed) Bereiche der gewellten unteren Oberfläche aufgebracht.

Der schalenähnliche Behälter hat gewöhnlich eine Länge von 300 bis 1000 mm und eine Breite von 500 bis 2000 mm. Die Behälterhöhe liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 mm, und hierdurch wird die Konzentration eines zu behandelnden Wassers konstant gehalten. Auch die Temperaturdifferenz zwischen einem unteren Behälter und dem angrenzenden oberen Behälter wird so klein wie möglich gemacht, und die Wärmeübertragung sowie die Produktion des kondensierten Wassers werden so vergrößert, daß die Anzahl

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der Stufen und der Wärmewirkungsgrad vergrößert werden können. Die geeigneten Materialien für den schalenartigen Behälter sind ein beschichtetes Metall, wie Aluminium, Kupfer, Eisen oder Stahl, und ein nicht korridierendes Metall, wie Edelstahl oder Titan. Diese beiden letztgenannten Stoffe und eine Legierung hiervon sind bevorzugt. Die Tiefe des in dem Behälter gehaltenen Wassers beträgt gewöhnlich 10 bis 50 mm, und dementsprechend ist eine Überströmleitung so an dem Behälter befestigt, daß die Wassertiefe in den obigen Bereich fällt.

Die Schlitzöffnung zum Herausführen des kondensierten Wassers wird durch Einbringen der U-förmigen Dichtung zwischen die angrenzenden Behälter gebildet. Die Breite der Schlitzöffnung beträgt in der Längsrichtung 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm. Bei einer Anwendung des porösen wasserabsorbierenden Blatt- bzw. Tafelgliedes wird die longitudinale Weite der Schlitzöffnung durch Ändern der Dicke der Packung eingestellt, wobei die Dicke des porösen Blatt- bzw. Tafelgliedes berücksichtigt wird.

Die Zufuhrmenge eines zu behandelnden Wassers wird so eingestellt¹·, daß das Wasser aus der am untersten Behälter befestigten über- J stromleitung in einer Menge von 1 bis 3 Litern pro Stunde und Quadratmeter abfließt. Eine geeignete Zufuhrmenge entspricht etwa der zwei- bis dreifachen Menge des gesammelten destillierten Wassers, und bei einer in einem solchen Verhältnis erfolgenden Wasserzufuhr wird das reine Wasser mit einem guten Wärmewirkungsgrad erzeugt, ohne daß ein Ablagern von Kruste bzw. Kesselstein begründet wird.

Es sei angenommen, daß die dem zu behandelnden Wasser in dem untersten Behälter erteilte Wärmemenge Q Kalorien beträgt und daß kein Wärmeverlust auftritt. In diesem Fall wird die gesamte Wärmemenge Q durch das Verdampfen von Wasser verbraucht. Es sei angenommen, daß die latente Kondensationswärme des Wasserdampfes L Kalorien/kg beträgt, wobei die Menge an pro Stufe erzeugtem destilliertem Wasser Q/L kg beträgt. Wenn die Anzahl der Stufen der Vorrichtung η beträgt, entspricht die Gesamtmenge des produ-

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zierten destillierten Wassers Q/L X η kg. In der Praxis wird jedoch ein Teil der Wärme durch das kondensierte Wasser sowie das abgelassene überströmende Wasser von dem untersten Behälter abgeführt. Ein Teil der Wärme geht auch durch Wärmeleitung über die Materialien der Vorrichtung verloren. Um den Wärmeverlust zu vermindern und in wirkungsvoller Weise destilliertes Wasser zu erzeugen, wird deshalb der mehrstufige Aufbau vorzugsweise mit einem Wärmeisolationsmaterxal überzogen. Auch ist es wünschenswert, die Wärme des kondensierten Wassers und des abgelassenen Wassers mittels eines Wärmeaustauschers wiederzugewinnen, um das zugeführte, zu behandelnde Wasser zu erwärmen.

In Figur 7 ist eine erfindungsgemäße Mehrstufen-Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp dargestellt. Bei dieser Vorrichtung sind poröse, wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglieder an den unterseitigen Oberflächen der Böden der schalenartigen Behälter angeklebt. Diese Blatt- bzw. Tafelglieder erstrecken sich durch Schlitzöffnungen zu einer Reinwasser-Sammelrinne. Die Bezugszeichen a* , a₉, a,, a., ar ... a ₀, a ₁ und a bezeichnen schalen-j artige Behälter zum Aufnahmen eines zu behandelnden Wassers. Die-^: se Behälter sind horizontal gestapelt, wobei ü-förmige Dichtungen! S₁, S₀/ S^, S., Sc ... S _₉ und S _₁ zwischen den Behältern ange-i ordnet sind, um Schlitζöffnungen Gq, G₁, G₂, G₃, G-, G₅ ... G _₂ \

und G _Λ zu bilden. Poröse wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafeln-1 '

glieder F₁, F₉, F-,, F₄, Fr ... F __ und F _₁ sind mit einem Klebmittel an den unterseitigen Oberflächen der Behälterboden angeklebt und erstrecken sich durch die Schlitzöffnungen zu einer kondensiertes Wasser sammelnden Rinne 53, die unterhalb der Schlitzöffnung G_-1 des untersten Behälters a_n angeordnet ist. Die Blatt- bzw. Tafelglieder tauchen in ein in der Rinne 53 gesammeltes destilliertes Wasser 52 ein. Drei seitliche Wandungen, die von den Seitenwänden des Behälters und den Dichtungen gebildet werden, sind bis auf die Seite, wo die Schlitzöffnungen angeordnet sind, mit einem Wärmeisolationsmaterxal 10 beschichtet bzw. bedeckt, und die Schlitzöffnungsseite ist mit dem Wärmeisolationsmaterxal 10 so abgedeckt, daß ein Zwischenraum verbleibt, so daß die porösen wasserabsorbierenden Blatt- bzw. Tafelglieder

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zu der an der Unterseite des Zwischenraums angeordneten Rinne herabhängen.

Ein zu behandelndes Wasser wird ständig von einer Wasserzufuhrleitung 51 in einer vorgeschriebenen Menge zu dem oberen Behälter a- geleitet. Das in den Behälter a.. gefüllte Wasser b- fließt durch eine Überströmleitung P., in den Behälter a₂· In derselben Weise strömt Wasser b_o, b-,, b., h_K ... b ₀ und b ₁ in den Behältern a₂* a_, a,, a^ ... ^a _n_2 ^un<^ ^an-1 ^^urc^ Überströmleitungen P,, P_v P., Pr ,,. P _o und P ₁ zu entsprechend nächsten, niedriger angeordneten Behältern. Das Wasser b im untersten Behälter a wird über eine Überströmleitung P abgelassen. Die Überströmleitungen sind an den Behälterboden befestigt und ragen bis zu einer erwünschten Höhe durch dieselben. Die Überströmleitungen von jeweils zwei angrenzenden Behältern befinden sich an den voneinander verschiedenen seitlichen Endbereichen. Das im untersten Behälter a_n gehaltene Wasser b_ß wird auf etwa 100⁰C erhitzt, und zwar durch eine Heizvorrichtung 55, die am Boden des Behälters a '

i in Kontakt mit der unterseitigen Oberfläche des Bodens befestigt ist. Als Wärmequelle für die Heizvorrichtung 55 sind elektrische Wärme, ein Brennstoff, Dampf, Abwärme und ein heißes Wasser verwendbar. Der sich ergebende Wasserdampf kondensiert an dem porösen Blatt- bzw. Tafelglied F_-1, das an der unterseitigen Oberfläche des Bodens des nächsten oberen Behälters a - angeklebt ist. Gleichzeitig wird die latente Kondensationswärme freigegeben, so daß das Wasser b _.. im Behälter a - erwärmt wird. Das an dem porösen Blatt- bzw. Tafelglied F- kondensierte Wasser wird hiervon absorbiert. Es bewegt sich zur Außenseite des Verdampfungssystems und läuft durch Kapillar- und Siphonwirkung zu der kondensiertes Wasser sammelnden Rinne 53 nach unten. Das destillierte Wasser 52 in der Rinne 53 wird durch eine Leitung 54 abgenommen. Das durch die latente Kondensationswärme erwärmte Wasser b - im Behälter a « erzeugt den Wasserdampf, der an dem porösen Blatt- bzw. Tafelglied F₂ kondensiert, welches an der unterseitigen Oberfläche des Bodens des nächsten oberen Behälters a 2 angeklebt ist. Dabei wird das Wasser b ~ *^m Behälter a ₂ durch die latente Kondensationswärme erwärmt. In derselben Weise

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erfolgt jeweils ein Wärmeaustausch zwischen dem Wasserdampf, der von dem zu behandelnden Wasser in einem unteren Behälter erzeugt wurde, und dem zu behandelnden Wasser in dem angrenzenden oberen Behälter, um destilliertes Wasser zu erzeugen. Der von dem Wasser b* im oberen Behälter a.. erzeugte Wasserdampf kondensiert an dem porösen wasserabsorbierenden Blatt- bzw. Tafelglied F_Q, das an einer Kühlplatte 56 angeklebt ist, welche sich unter Zwischenlegung einer Dichtung S_Q auf dem oberen Behälter a₁ befindet. Die zu dieser Zeit freigegebene latente Wärme strahlt an die Umgebung ab. Die an den porösen Blatt- bzw. Tafelgliedern F_-1, F ... Fg, F^, F.J/ F₂, F.. und Fq kondenser ten Wasserbestandteile werden durch die porösen Blatt- bzw. Tafelglieder absorbiert, um diese durch Kapillar- und Siphonwirkung zu der Rinne 53 nach unten zu durchlaufen. Das gesammelte destillierte Wasser 52 wird über die Leitung 54 abgenommen und in einem Tank (nicht dargestellt) gespeichert.

Figur 8 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Mehrfacheffekt- bzw. Mehrstufen-Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp, wobei die Vorrichtung in einem demontierten Zustand dargestellt ist. Sechs flache schalenartige Behälter a«, a*, a₂, a,/ a.. und a₅ sind horizontal aufgestapelt, und zwar unter Zwischenlegung von U-förmigen Dichtungen Sq, S^, ^2' ^3 ^un(* ^S4' ^^ ^au^ diese Weise einen Vorrichtungskörper zu bilden. Poröse wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglieder F„, F-, F₂, F₃ und F. sind mit einem Klebmittel an den entsprechenden unteren Oberflächen der Böden der Behälter angeklebt. Schlitzöffnungen Gq, G₁, G₂, G₃ und G. sind an einer Seite des Körpers durch Zwischenlegung der U-förmigen Dichtungen gebildet. Durch diese Schlitzöffnungen erstrecken sich die porösen Blatt- bzw. Tafelglieder, die zu einer kondensiertes Wasser sammelnden Rinne 53 unterhalb der Schlitzöffnung G, .des niedrigsten Behälters a,-herabhängen. Das in der Rinne 53 gesammelte destillierte Wasser wird über eine Leitung 54 abgenommen. Die Bezugszeichen P_Q, P., und P₅ betreffen Überströmleitungen, die an den Böden der Behälter a_Q/ a- und a,- durch Löcher an den Böden führend befestigt sind. Die vier Seiten des Vorrichtungskörpers sind mit einem Wärmeisolationsmaterial 10 abgedeckt. - 29 -

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Figur 9 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mehrstufen-Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp. Hierbei wird Sonnenlicht als Wärmequelle angewendet, und die Vorrichtung ist mit einem Sonnenlichtsammlerkasten als Heizvorrichtung unter dem untersten schalenartigen Behälter sowie mit einer geneigten transparenten Glasplatte als Abdeckung, als ein Verdampfer vom Bassintyp arbeitend, über dem oberen schalenartigen Behälter versehen. Der Sonnenlichtsammlerkasten 70 ist aus Aluminium-Spiegelplatten 71 hergestellt, die ein gutes Reflexionsvermögen haben und eine reflektierende innere Wandungsoberfläche bilden. Der Boden des Kastens 70 ist zu einer sphärischen Oberfläche ausgebildet, einer parabolischen Oberfläche der kombinierten Oberfläche hiervon, und die inneren Seitenwände des Kastens 70 sind zu einer flachen Oberfläche ausgebildet. Das durch ein transparentes Glasfenster 72 gelangende Sonnenlicht wird an der unterseitigen· Oberfläche 75 des Bodens des unteren Behälters Άη durch die Spiegelplatten 71 gesammelt. Die untere Oberfläche 75 am Boden des untersten Behälters a_? ist eine Oberfläche, die die Sonnenwärmestrahlen absorbieren kann, und gewöhnlich ist eine Sonnenwärme-Absorptionsbeschichtung auf diese unterseitige Oberfläche 75 aufgebracht. Da die Beschichtung den größten Teil der Wärmestrahlung des gesammelten Sonnenlichts absorbiert und selbst kaum Strahlung aussendet, ist der Wirkungsgrad der Wärmeabsorption sehr gut. Die Sonnenwärme-Absorptionsbeschichtung wird gewöhnlich durch Aufbringen einer schwarzen oder dunklen Farbe aus einem Kunstharz gebildet, wie einem Alkydharz, einem Urethanharz, einem Epoxyharz oder einem Acrylharz in Verbindung mit einem Füllmittel, wie Ruß (carbon black), Kaliumchromat oder Strontiumchromat, wobei diese Beschichtung auf die unterseitige Oberfläche 75 des Bodens des untersten Behälters a_? aufgebracht wird. Eine solche Beschichtung kann in selektiver Weise die Sonnenwärmestrahlen im Wellenlängenbereich von 0,3 bis 2,5 μ absorbieren.

Die schalenähnlichen Behälter a_Q, a.., a₂, a₃, a., a,-, ag sind horizontal in Stufen angeordnet, und zwar unter Zwischenfügung von ü-förmigen Dichtungen Sq, S₁, S-, S₃, S₄, S₅ und S_ß. Poröse wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglieder F_Q, F-, F,/ F₃, F., F₅ und Fg sind mit einem Klebstoff an den unterseitigen Oberflächen

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der Behälterboden angeklebt, und sie erstrecken sich durch Schlitzöffnungen G_, Gw G-, G₃, G., G₅ und G,, die durch das Einfügen der Dichtungen zwischen den Behältern gebildet werden, zu einer kondensiertes Wasser sammelnden Rinne 53 unter der Schlitzöffnung Gg des niedrigsten Behälters a_?. Der in jedem Behälter erzeugte Wasserdampf kondensiert an dem porösen Blatt- bzw. Tafelglied, das an der unteren Oberfläche eines jeden Behälters angeklebt ist, und es wird in der Rinne 53 gesammelt. Überströmleitungen P„, P₁, P-, P₃, P₄, P₅ und Pg sind durch Löcher in den Behälterboden verlaufend hieran befestigt. Eine Überströmleitung P₇ ist an der Seitenwand des Behälters a₇ befestigt, und ein durch die Überströmleitung P₇ fließendes, zu behandelndes Wasser wird in einen üblichen Wärmeaustauscher 60 vom Kontakttyp eingeführt und über eine Leitung 65 abgelassen.

Eine geneigte Abdeckung 73 aus einer transparenten Glasplatte ist über dem oberen Behälter a₀ vorgesehen, um einen Verdampfer vom Bassintyp zu bilden. Das durch die transparente Abdeckung 73 gelangende Sonnenlicht führt dazu, daß ein von einer Wasserzufuhrleitung 51 in den oberen Behälter a_Q geleitetes Wasser erwärmt und verdampft wird. Der Wasserdampf kondensiert an der unterseitigen Oberfläche der Abdeckung 73. Das kondensierte Wasser läuft längs der unteren Oberfläche der Abdeckung 73 nach unten und wird in einer kondensiertes Wasser sammelnden Rinne 74 aufgefangen.

Ein zu behandelndes Wasser wird zuerst zu einer Wasserzufuhrleitung 51a geleitet und durch den Wärmeaustauscher 60 vorerwärmt, in dem ein Wärmeaustausch zwischen dem eine höhere Temperatur aufweisenden Wasser aus der Überströmleitung P₇ und dem zugeführten Wasser durchgeführt wird. Das vorerwärmte Wasser wird weiter vorerwärmt, und zwar durch heißes destilliertes Wasser, das sich in der kondensiertes Wasser sammelnden Rinne 53 befindet. Diese arbeitet somit als ein Wärmeaustauscher. Das zu behandelnde Wasser wird dann durch die Zufuhrleitung 51 zum oberen Behälter a_Q geleitet, der als ein Verdampfer vom Bassintyp arbeitet. In dem Wärmeaustauscher 60 läuft ein aus der Überströmleitung P gelangendes -Wasser hoher Temperatur längs eines Filzes 61 nach unten,

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und zwar zum Verdampfen, wobei der Wasserdampf erzeugt wird. Das Wasser, welches durch den Verdampfungsvorgang abgekühlt ist, wird in einem Abfluß-Sammelbehälter 63 gesammelt und von einer Leitung 65 abgelassen. Der von dem Filz 61 erzeugte Wasserdampf wird durch die Zufuhrleitung 51a gekühlt, durch die ein zu behandelndes· Wasser gelangt, und an einer Kondensationsoberfläche 62 kondensiert. Das kondensierte Wasser wird in einem Kondenswasser-Sammelbehälter 64 gesammelt und über eine Leitung 54 als destilliertes Wasser abgenommen.

Die erfindungsgemäße Mehrfacheffekt- bzw. Mehrstufen-Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp hat einen sehr einfachen Aufbau. Es ist keine Energie zum Betreiben der Vorrichtung erforderlich, da wegen eines Gefälles die Schwerkraft für den Transport einer Flüssigkeit ausgenutzt wird und da der Betrieb bei atmosphärischem Druck erfolgt sowie keine Notwendigkeit für eine Druckverminderung besteht. Ferner werden die Wärmeleitung, der Wärmeaustausch und die Kondensation des Wasserdampfes wirksam durchgeführt, und zwar auf der Basis des Mehrstufenaufbaues der gestapelten Behälter, ohne daß ein besonderes Glied erforderlich ist. Da kein sich bewegendes Teil vorhanden ist und es sich bei der Vorrichtung um eine solche vom Fixierungstyp handelt, tritt keine Störung auf. Darüber hinaus ist der Wärmewirkungsgrad sehr groß. Beispielsweise ist es möglich, einen Wärmewirkungsgrad zu erreichen, der das Zwanzigfache desjenigen einer herkömmlichen Solardestillationsvorrichtung vom Bassintyp ausmacht. Deshalb kann bei gleicher Wärmemenge destilliertes Wasser in einer im Vergleich zu einer herkömmlichen Destillationsvorrichtung fünfbis zwanzigfachen Menge hergestellt werden.

Die vorliegende Erfindung, wird nachfolgend an verschiedenen Beispielen weiter beschrieben und erläutert. Diese Beispiele sollen die Erfindung lediglich weiter erläutern und nicht beschränken.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer vertikalen Solardestillationsvorrichtung vom Wärmediffusionstyp wurde eine Destillierung von Seewasser

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durchgeführt. Diese Vorrichtung hatte ein einziges reflektierendes Kühlplattenglied. Die Vorrichtung bestand aus einem Wärmeaufnahme-Plattenglied, an dessen Rückseite ein poröses wasserabsorbierendes Blatt- bzw. Tafelglied angeklebt war, einem reflektierenden Kühlplattenglied, an dessen Rückseite das poröse Blattbzw. Tafelglied angeklebt war, einem Wärmeisolatxonsrahmen, oberen und unteren Tanks, einer transparenten doppelten Abdeckung und einer kondensiertes Wasser sammelnden Rinne. Als Wärmeaufnahme-Plattenglied wurde eine Edelstahlplatte mit einer Dicke von 0,3 mm verwendet. Als poröses Blatt- bzw. Tafelglied wurde ein solches aus Polyvinyl-Formal-Schaum benutzt (Dicke 1 mm, augenscheinliches spezifisches Gewicht 0,Ϊ2 g/cm³, Porosität 91 %). Das Wärmeaufnahme-Plattenglied hatte eine schwarze Beschichtung (Absorptionsverhältnis 97 bis 98 %), und die Wärmeaufnahmefläche betrug 1,5 m² (1,5 m lang und 1,0 m breit). Die Oberfläche des Kühlplattengliedes war glatt bzw. gleichförmig und das Reflexionsvermögen der reflektierenden Oberfläche betrug 90 %. Die reflektierende Oberfläche machte 1,4 m² aus (1,4 m lang und 1,0 m breit). Ein transparentes Tafelglas mit einer Dicke von 3 mm wurde für die Abdeckungen benutzt.

Das Wetter bei der Destillation war schön, und der Versuch wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Atmosphärische Tem-; peratur 23° bis 27°C, relative Feuchtigkeit 72 %, Menge der So- | larstrahlung 5 98 kcal/m² ■ Stunde, und die Windgeschwindigkeit betrug 2 bis 4 m/sec. Seewasser wurde von einer Zufuhrleitung zum oberen Tank geleitet, und zwar mit einem überströmen von einer mit dem oberen Tank verbundenen Überströmleitung. Das Seewasser, welches durch die an dem Wärmeaufnahme-Plattenglied und dem Kühlplattenglied angeklebten porösen Blatt- bzw. Tafelglieder nach unten geströmt war und den unteren Tank erreicht hatte, wurde aus diesem abgelassen. Die Temperatur des Seewassers, welches den unteren Tank durch das poröse Blatt- bzw. Tafelglied des Wärmeaufnahme-Plattengliedes erreichte, betrug 69⁰C. Die Temperatur des Seewassers, welches den unteren Tank durch das poröse Blattbzw. Tafelglied des Kühlplattengliedes erreichte, betrug 4O⁰C. Die Menge des abgelassenen Seewassers betrug 1,4 Liter/Stunde.

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Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben, in der der Wärmewirkungsgrad, der nachfolgend dieselbe Bedeutung hat, durch den folgenden Ausdruck berechnet ist:

Menge des erzeugten Latente Wasserdestillierten Wassers χ Verdampfungswärme (kg/Stunde) (560 kcal/kg)

^warme~ = x 100

wirkungsgrad Zugeführte Wärmemenge (kcal/Stunde)

Tabelle 1

Temperatur des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 83⁰C

Temperatur des reflektierenden Kühlplattengliedes 56⁰C

Menge an erzeugtem destilliertem Wasser 1131 ml/Stunde

Wärmewirkungsgrad 71 %

Beispiel 2

Es wurde eine Destillation unter Anwendung einer in Figur 1 dargestellten vertikalen Solardestillationsvorrichtung vom Thermodiffusionstyp durchgeführt.

Als Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 und als reflektierende Kühlplattenglieder 3, 5 und 7 wurden Edelstahlplatten (Dicke 0,3 mm) benutzt. Das Wärmeaufnahme-Plattenglied hatte eine schwarze ße- ! Schichtung (Absorptionsverhältnis 97 bis 98 %), und die Wärmeaufnahmefläche betrug 1,5 m² (1,5 m lang und 1,0 m breit). Die Kühlplattenglieder 3, 5 und 7 hatten eine glatte bzw. gleichförmige Oberfläche (Reflexionsvermögen 90 %), und der reflektierende Oberflächenbereich eines jeden Plattengliedes betrug 1,4 m² (1,4 m lang und 1,0m breit). Als poröse wasserabsorbierende Blatt- ! bzw. Tafelglieder 2, 4,6 und 8 wurden solche aus einem Polyvinyl-Formal-Schaum benutzt (Dicke 1,0 mm, augenscheinliches spezifisches Gewicht 0,12 g/cm³, Porosität 91 %). Als transparente Abdeckungen 11 und 12 wurden ebenfalls transparente Glastafeln (Dicke 3 mm) angewendet.

Das Wetter war zum Zeitpunkt der Destillation schön, und der Versuch wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Atmosphärische Temperatur 23° bis 26°C> relative Feuchtigkeit 75 %,

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Solarstrahlungsmenge 603 kcal/m² · Stunde und Windgeschwindigkeit 1 bis 4 m/sec. Seewasser wurde von der Zufuhrleitung 20 zum oberen Tank 13 mit einem überströmen von der Überströmleitung 21 zugeführt. Das Seewasser, welches durch die porösen Blatt- bzw. Tafelglieder 2,4,6 und 8 gelaufen war und den unteren Tank 14 erreicht hatte, wurde von diesem abgelassen. Die Temperatur des Seewassers, das den unteren Tank 14 durch die porösen Blatt- bzw Tafelglieder 2, 4, 6 und 8 erreicht hatte, betrug entsprechend 83°C, 71⁰C, 54°C und 42°C. Die Menge des abgelassenen Seewassers betrug 2/1 Liter/Stunde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben .

Tabelle 2

Temperatur:

Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 97⁰C

Reflektierendes Kühlplattenglied 3 80⁰C

Reflektierendes Kühlplattenglied 5 64⁰C

Reflektierendes Kühlplattenglied 7 46⁰C

Menge des erzeugten destillierten Wassers:

Zwischen den Plattengliedern 1 und 3 1175 ml/Stunde'

Zwischen den Plattengliedern 3 und 5 893 ml/Stunde^!

Zwischen den Plattengliedern 5 und 7 681 ml/Stunde_i

Gesamt 2749 ml/Stunde

ι Wärmewirkungsgrad 170 %

Beispiel 3

Es wurde eine Destillation von Seewasser durch Anwenden einer in j Figur 3 dargestellten geneigten Solardestillationsvorrichtung ' vom Thermodiffusionstyp durchgeführt.

Die Materialien der Vorrichtung entsprachen denjenigen der im Beispiel 2 angewendeten vertikalen Destillationsvorrichtung, jedoch mit dem Unterschied, daß die Wärmeaufnahmeoberflache des Wärmeaufnahme-Plattengliedes 1 2,0 m² betrug (1,0 m lang und 2,0 m breit) und daß die reflektierende Oberfläche eines jeden der reflektierenden Kühlplattenglieder 3, 5 und 7 hier 2,0 m² betrug (1,0 m lang und 2,0 m breit). - 35 -

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Das Wetter war bei Durchführung der Destillation schön, und der Versuch wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Atmosphärische Temperatur 19° bis 25°C, relative Feuchtigkeit 78 %, Solarstrahlungsmenge 595 kcal/m² · Stunde und Windgeschwindigkeit 1 bis 3 m/sec. Seewasser wurde von der Zufuhrleitung 20a zu der verteilenden, porösen, wasserabsorbierenden, dicken Platte 30 geleitet. Das Seewasser, welches die porösen, wasserabsorbierenden Blatt- bzw. Tafelglieder 2, 4, 6 und 8 durchlaufen hatten, wurde von der wiedergewinnenden, porösen, wasserabsorbierenden, dicken Platte 40 gesammelt und über die Leitungen 22a sowie 22 abgelassen. Die Temperaturen des Seewassers an den unteren Enden der porösen Blatt- bzw. Tafelglieder 2,4,6 und 8 betrugen entsprechend 86°C, 74⁰C, 58⁰C und 43°C. Die Menge des abgelassenen Seewassers betrug 2,3 Liter/Stunde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3

Temperatur:

Wärmeaufnahme-Plattenglied 1 98⁰C

Reflektierendes Kühlplattenglied 3 84⁰C

Reflektierendes Kühlplattenglied 5 66⁰C

Reflektierendes Kühlplattenglied 7 49⁰C

Menge an erzeugtem destilliertem Wasser:

Zwischen den Plattengliedern 1 und 3 1777 ml/Stunde

Zwischen den Plattengliedern 3 und 5 1201 ml/Stunde

Zwischen den Plattengliedern 5 und 7 913 ml/Stunde

Gesamt 3891 ml/Stunde

Wärmewirkungsgrad 183 %

Beispiel 4

Es wurde eine Destillation von Seewasser durch Anwenden einer in Figur 7 dargestellten Mehrfacheffekt- bzw. Mehrstufen-Destillationsvorrichtung vom Konvektionstyp durchgeführt, wobei zehn schalenartige Behälter horizontal aufgestapelt wurden, die aus 18-8 Edelstahl hergestellt waren und eine Länge von 2000 mm, eine Breite von 500 mm und eine Höhe von 50 mm hatten. Jede am Boden

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des Behälters befestigte Überströmleitung ragte durch den Boden bis zu einer Höhe von 25 mm vor. Als poröse, wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglieder, die an den unterseitigen Oberflächen der Behälterböden angeklebt waren, wurden solche aus einem Polyvinyl-Formal-Schaum benutzt (Dicke 1,0 mm, Grundgewicht 138 g/m²). Die Breite einer jeden Schlitzöffnung betrug in der Vertikalrichtung 2,0 mm. Seewasser wurde zu dem oberen Behälter geleitet, und es erfolgte ein Überströmen jeweils durch die Überströmleitung eines jeden Behälters. Das Wasser wurde durch die Überströmleitung des untersten Behälters abgenommen. Die Temperatur des von dem untersten Behälter abgenommenen konzentrierten Seewassers betrug 96,8°C, und die Menge des abgelassenen Seewassers betrug 12,0 Liter/Stunde. Das Erwärmen erfolgte durch eine elektrische Heizvorrichtung. Die zugeführte Wärmemenge betrug 856 kcal/Stunde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle 4

Temperatur des Seewassers: Im oberen Behälter Im zweiten Behälter Im dritten Behälter Im vierten Behälter Im fünften Behälter Im sechsten Behälter Im siebten Behälter Im achten Behälter Im neunten Behälter Im untersten Behälter

51,2⁰C 59,3°C 65,1°C 70,0⁰C 75,2°C 79,5°C 84,0⁰C 88,5°C 92,9°C 96,8°C

Menge an erzeugtem destilliertem Wasser:	0,30 Liter/Stunde
Am oberen Behälter	0,49 Liter/Stunde
Am zweiten Behälter	0,67 Liter/Stunde
Am dritten Behälter	0,83 Liter/Stunde
Am vierten Behälter	0,94 Liter/Stunde
Am fünften Behälter	1,05 Liter/Stunde
Am sechsten Behälter	1,26 Liter/Stunde
Am siebten Behälter	1,52 Liter/Stunde
Am achten Behälter	- 37 -

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Am neunten Behälter Am untersten Behälter Gesamt

Wärmewirkungsgrad

3U1Ö042

1,63 Liter/Stunde 1,73 Liter/Stunde

10,42 Liter/Stunde

750 %

Beispiel 5

Es wurde eine Destillation von Seewasser unter Verwenden einer in Figur 9 dargestellten Solardestillationsvorrichtung vom Konvektionstyp durchgeführt, wobei acht schalenähnliche Behälter horizontal aufgestapelt waren. Die Größen und Materialien der Behälter sowie der porösen wasserabsorbierenden Blatt- bzw. Tafelglieder entsprachen denjenigen aus dem Beispiel 4. Der Sonnenlichtsammlerkasten 70 bestand aus Aluminium-Spiegelplatten und hatte eine parabolische,unter Oberfläche sowie ebene Seitenwände. Eine auf die unterseitige-Oberfläche des Bodens des untersten Behälters aufgebrachte Sonnenwärme-Absorptionsbeschichtung (Absorptionsverhältnis 97 bis 98 %) wurde dadurch gebildet, daß eine schwarze Beschichtungszusammensetzung angewendet wurde, die Epoxyharz und Ruß enthielt. Die zugeführte Wärmemenge betrug 940 kcal/Stunde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle

Temperatur des Seewassers:

Im oberen Behälter
Im zweiten Behälter Im dritten Behälter Im vierten Behälter Im fünften Behälter Im sechsten Behälter Im siebten Behälter Im untersten Behälter

Menge an erzeugtem destilliertem Wasser; Am oberen Behälter
Am zweiten Behälter Am dritten Behälter Am vierten Behälter

67,8°C 72,0⁰C 76,1°C 81 ,4⁰C 86,0⁰C 90,5⁰C 94,6°C 98,2°C

0,85 Liter/Stunde 0,89 Liter/Stunde 1,00 Liter/Stunde 1,28 Liter/Stunde - 38 -

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Am fünften Behälter 1,53 Liter/Stunde

Am sechsten Behälter 1,61 Liter/Stunde

Am siebten Behälter 1#71 Liter/Stunde

Am untersten Behälter 1,86 Liter/Stunde

Am Wärmeaustauscher 60 0,75 Liter/Stunde

Gesamt 11,48 Liter/Stunde

Wärmewirkungsgrad 684 %

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ORIGINAL INSPECTED

Claims (17)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Destillieren von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite eines Wärmeaufnahme-Plattengliedes erwärmt bzw. erhitzt wird, daß ein an der anderen Seite des Wärmeaufnahme-Plattengliedes gehaltenes, zu behandelndes Wasser verdampft wird, daß der sich ergebende Wasserdampf an einer Kondensationsoberfläche eines Kühlplattengliedes zum Kondensieren gebracht wird, wobei es sich hierbei um ein an das Wärmeaufnahme-Plattenglied angrenzendes Kühlplattenglied aus einer Mehrzahl von Kühlplattengliedern handelt, die unter gegenseitigem Abstand und parallel zu dem Wärmeaufnahme-Plattenglied angeordnet sind, daß das Verdampfen eines Wassers, das an der zur Kondensationsoberfläche entgegengesetzten Seite eines jeden Kühlplattengliedes gehalten wird, und das Kondensieren des sich ergebenden Wasserdampfes an der Kondensationsoberfläche eines jeden Kühlplattengliedes wiederfre^b-werden, wobei das j Verdampfen durch die latente Kondensationswärme begründet wird, und daß das kondensierte Wasser gesammelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaufnahme-Plattenglied und eine Mehrzahl von Kühlplattengliedern unter paralleler gegenseitiger AbstandsbeZiehung angeordnet und mit einem porösen, wasserabsorbierenden Blattbzw. Tafelglied zum Halten des zu behandelnden Wassers an jeder Rückseite hiervon versehen werden, daß das Wärmeaufnahme-Plattenglied durch das Sonnenlicht erwärmt wird und daß das poröse, wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglied, das an der Rückseite des äußersten Kühlplattengliedes von einer Mehrzahl von Kühlplattengliedern angebracht ist, durch die äußere bzw. Umgebungsluft gekühlt wird. - 2 -

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ORlGiNFAL

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Wasser in jedem von mehreren, in Stufen gestapelten, schalenähnlichen Behältern gehalten wird und von einem jeweils oberen Behälter zu dem angrenzend unteren Behälter überströmt, daß die unterseitige Oberfläche des Bodens des untersten Behälters erwärmt bzw. erhitzt wird, daß der von einem jeweils unteren Behälter erzeugte Wasserdampf an der unterseitigen Oberfläche des Bodens des jeweils angrenzenden oberen Behälters kondensiert wird und daß das in dem jeweils angrenzenden oberen Behälter gehaltene Wasser durch die latente Kondensationswärme verdampft wird, so daß die dem in dem untersten Behälter erteilte Wärmeenergie zu dem in dem oberen Behälter gehaltenen Wasser überführt wird, und zwar in einer zum Strom des zu behandelnden Wassers entgegengesetzten Richtung, wodurch die Temperatur des zu behandelnden Wassers in jedem Behälter stationär gehalten wird.

4. Vorrichtung zum Destillieren von Wasser, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, durch ein Wärmeaufnahme-Plattenglied (1) zum Aufnehmen von Wärme an einer Seite und zum Verdampfen eines zu behandelnden Wassers, durch eine Mehrzahl von Kühlplattengliedern (3, 5, 7) zum Kondensieren des Wasserdampfes und zum Verdampfen eines zu behandelnden Wassers durch die latente Kondensationswärme, wobei die Kühlplattenglieder (3, 5, 7) unter paralleler Abstandsbeziehung untereinander und in bezug auf das Wärmeaufnahme-Plattenglied (1) angeordnet sind, durch Wasserhaltemittel (2, 4, 6, 8) zum Halten des zu behandelnden Wassers an der anderen Seite des Wärmeaufnahme-Plattengliedes (1) und an einer Seite eines jeden der Kühlplattenglieder (3, 5, 7), wobei jedes Wasserhaltemittel (2, 4, 6, 8) der Kondensationsoberfläche des angrenzenden Kühlplattengliedes (3, 5, 7) gegenüberliegend angeordnet ist, durch ein Wasserzuführmittel (13, 16, 20) zum Zuführen des zu behandelnden Wassers zu den Wasserhaltemitteln (2, 4, 6, 8) und durch ein Wassersammeimittel (17, 18, 19) zum Sammeln des kondensierten Wassers.

5. Vorrichtung zum Destillieren von Wasser, gekennzeichnet durch

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ein Mittel zum Zuführen eines zu behandelnden Wassers und durch ein Mittel zum Ablassen des Wassers, durch wärmeisolierende obere sowie untere Wandungen und durch ein Paar von wärmeisolierenden Seitenwandungen, durch eine transparente Abdekkung, deren obere und untere Enden an den wärmeisolierenden oberen sowie unteren Wandungen befestigt sind, durch ein Wärmeaufnahme-Plattenglied und durch eine Mehrzahl von reflektierenden Kühlplattengliedern, wobei das Wärmeaufnahme-Plattenglied und die reflektierenden Kühlplattenglieder innerhalb der transparenten Abdeckung und unter paralleler AbstandsZiehung zu der transparenten Abdeckung sowie untereinander angeordnet sind und wobei die oberen sowie unteren Enden dieser Plattenglieder von den wärmeisolierenden oberen und unteren Wandungen abgestützt sind, durch poröse, wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglieder, die an den Rückseiten des Wärmeaufnahme-Plattengliedes sowie der reflektierenden Ktihlplattenglieder befestigt sind und deren obere Enden mit den WasserzufuhrmitteIn und untere Enden mit den Wasserablaßmitteln verbunden sind, wobei das poröse Blatt- bzw. Tafelglied, das an dem äußersten reflektierenden Kühlplattenglied befestigt ist, freiliegt, und durch Wassersammeimittel zum Sammeln von an der Oberfläche der reflektierenden Kühlplattenglieder kondensiertem flüssigem Wasser, wobei diese Wassersammeimittel an den unteren Bereichen der Vorderseiten der reflektierenden Kühlplattenglieder angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaufnahme-Plattenglied eine schwarze oder dunkle Beschichtung aufweist, die die Sonnenwärmestrahlen an der Oberfläche selektiv absorbieren kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaufnahme-Plattenglied ein transparentes Plattenmaterial ist, welches Sonnenlicht durchlassen kann, und daß ein schwarzes, poröses, wasserabsorbierendes Blatt- bzw. Tafelglied, welches die Sonnenwärmestrahlen absorbieren kann, an der Rückseite des transparenten Plattenmaterials befestigt ist.

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8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Kühlplattenglieder eine reflektierende Spiegeloberfläche haben, die die Strahlungswärme reflektieren kann.

9. Vorrichtung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine poröse, wasserabsorbierende Platte (30) zum Verteilen eines zu behandelnden Wassers, wobei mit dieser Platte (30) die oberen Enden der wasserabsorbierenden Blatt- bzw. Tafelglieder (2, 4, 6) verbunden sind, die an den Rückseiten des Wärmeaufnahme-Plattengliedes (1) und der reflektierenden Kühlplattenglieder (3, 5, 7) befestigt sind.

10. Vorrichtung zum Destillieren von Wasser, gekennzeichnet durch ein mehrstufiges Körpergebilde mit einer Mehrzahl von aufgestapelten schalenähnlichen Behältern (a) mit U-förmigen Dichtungen (S) zwischen jeweils zwei angrenzenden Behältern (a) zum Bilden von Schlitzöffnungen (G), die zum Abnehmen des kondensierten Wassers dienen, an einer Seite der von den gestapelten Behältern (a) gebildeten Wandungen, wobei die Behälter (a) durch ihre Böden geführte und hieran befestigte Überströmleitungen (P) haben, durch ein Wasserzufuhrmittel (51) zum Zuführen eines zu behandelnden Wassers zu dem oberen Behälter (a) der gestapelten schalenähnlichen Behälter, durch ein Heizmittel (55) zum Aufheizen der unterseitigen Oberfläche des Bodens des untersten Behälters (a) des Stapels, durch eine unter der Schlitzöffnung (G) des untersten Behälters (a) angeordnete, kondensiertes Wasser sammelnde Rinne (53) und durch ein Gehäuse zum Abdecken der Seitenwandungen des mehrstufigen Körpergebildes, wobei die Seitenwandung, an der die Schlitzöffnungen (G) ausgebildet sind, so bedeckt ist, daß ein Zwischenraum für die kondensiertes Wasser sammelnde Rinne

(53) verbleibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch poröse wasserabsorbierende Blatt- bzw. Tafelglieder (F), die an den unterseitigen Oberflächen der Böden der schalenähnlichen Be-

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hälter (a) angeklebt sind und sich durch die JiUi/J (G) zu der kondensiertes Wasser sammelnden Rinne (53) erstrecken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die unterseitige Oberfläche des Bodens des schalenähnlichen Behälters (a) horizontal verläuft.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die unterseitige Oberfläche das Bodens des schalenähnlichen Behälters (a) eine gewellte Oberfläche ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die unterseitige Oberfläche des Bodens des schalenähnlichen Behälters (a) geneigt ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher (60) zum Vorerwärmen eines zu behandelnden Wassers mittels des von dem un- j tersten Behälter (a) überströmenden Wassers und des erzeugten, destillierten Wassers.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmittel ein Sonnenlichtsammlerkasten (70) ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Behälter (a) des Behälterstapels mit einem transparenten Plattenmaterial abgedeckt ist, um eine Solardestxllationsvorrxchtung vom Bassintyp zu bilden.

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