DE3049838T1

DE3049838T1 - Method of desalinating water

Info

Publication number: DE3049838T1
Application number: DE803049838T
Authority: DE
Inventors: A Tsimerman; V Maisotsenko; M Zekser
Original assignee: OD INZH STR INST
Current assignee: OD INZH STR INST
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1980-05-05
Publication date: 1982-02-25
Also published as: AU539330B2; US4350570A; GB2080130A; JPS6135916B2; SE8102874L; JPS56501115A; SE424544B; DE3049838C2; WO1981000707A1; GB2080130B; SU1022947A2

Description

VERFAHREN ZUH WASSERENTSALZUNG Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wasseraufbereitung, insbesondere auf Verfahren zur Entsalzung von Wasser, beispielsweise von Meerwasser oder Festlandsalzwässern.

Bisheriger Stand der Technik

Bekannt ist ein Verfahren zur Wasserentsalzung, welches in der Verdampfung des Wassers aus der wässe-

^O rigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft und der Kondensation des Wasserdampfes aus der Luft besteht (W.N. Slessarenko "lUoderne Methoden zur Entsalzung von Meer- und Salzwässern'·, veröffentlicht im Jahre 1973, Verlag "Energija", Moskau, Seiten 47-

-J5 48, in Russisch).

Bei dem bekannten Verfahren zur Wasserentsalzung wird der Prozeß der Entsalzung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft unter Zufuhr bedeutender Mengen an teue^rer hochpotentieller Wärmeenergie (zirka 600 kcal/kg bei atmosphärischem Druck, was etwa 695 W je kg entsalzten Wassers entspricht) von außen durchgeführt.

Offenbarung der Erfindung Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, in dem Verfahren zur Entsalzung von Wasser, welches Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft und Kondensation des Wasserdampfes aus der Luft vorsieht, die Bedingungen der Verdampfung und der Kondensation so abzuändern, daß der Energieaufwand für die Verdampfung des Wassers vermieden wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Wasserentsalzung vorgeschlagen wird, in dem man die Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft unter Verwendung der Luft in Form eines Primär- und eines Sekundärstromes durchführt, den genannten Primärstrom

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der Luft einer Abkühlzone und den Sekundärstrom und die wässerige Lösung der Salze einer Verdampfungszone zuführt, wo der Sekundärstrom mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz verdampfenden Wasser bis zur Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes in dem genannten Sekundärstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 3,5 bis 116 g/k^ befeuchtet wird, wobei der Sekundärluftstrom unter Feuchtwerden den in der Abkühlzone befindlichen Primärluftstrom abkühlt, den genannten Sekundärluftstrom durch Entnahme von 20 bis 90 Volumenprozent des Primärluftstromes nach dem Passieren der Abkühlzone durch denselben erhält, die Kondensation des Wasserdampfes aus der Luft durchführt, indem man den Sekundärluftstrom, der die Verdampfungszone passiert hat und Wasserdampf enthält, und die übrigen dO bis 10 Volumenprozent des Primärluftstromes, der die Abkühlzone passiert hat, der Kondensation zuführt. Da die Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft und die Kondensation des Wasserdampfes aus der Luft genauso, wie oben beschrieben, durchgeführt wird, wird es möglich, das Wasser aus der wässerigen Lösung der Salze nicht durch die Zufuhr der Energie von außen her, wie dies in dem bekannten Verfahren der Fall ist, sondern durch die Ausnutzung der psychrometrischen Temperaturdifferenz zu verdampfen. Dabei wird bei der Befeuchtung des Sekundärluftstroms mit Wasserdampf in der Verdampfungszone die Verdampfungswärme von dem ' Sekundärluftstrom entnommen. Durch den Wärmeaustausch des Sekundärluftstroms mit dem Primärluftstrom wird der letztere in der Abkühlzone abgekühlt und der Sekundär luftstrom in dor Verdampfungszone erhitzt. Es werden folglich gleichzeitig zwei zusammenhängende, für die Wasserentsalzung notwendige Prozesse realisiert, und zwar:

1) Befeuchtung mit Wasserdampf des Sekundärluftstroms und

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2) Abkühlung des Primärluftstromes.

Die Durchführung der genannten Prozesse erfolgt ohne Zufuhr der Energie von außen her.

Da der Sekundär luft strom durch die Entnahme eines Teils (20 bis 90 Volumenprozent) des abgekühlten Primärluftstromes erzeugt wird, so gestattet dies letzten Endes, eine maximal mögliche Senkung der Temperatur des Primärluftströmes nach dem Passieren der Abkühlzone durch denselben herbeizuführen, und zwar eine Temperatur zu erreichen, welche in der Nähe des Taupunktes liegt» Somit weist der Primärluftstrom am Austritt aus der Abkühlzone stets eine solche notwendig niedrige Temperatur auf, welche die Kondensation des Wasserdampfes aus dem Sekundärluftstrom, der die Verdampfungszone passiert hat, gewährleistet.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß man ohne Zufuhr der Energie von außen her eine mit Wasserdampf befeuchtete Luft und eine Trockenkaltluft erhält. Der Wärmeaustausch zwischen diesen bewirkt eine Kondensation des Wasserdampfes, das heißt gewährleistet die Herstellung von entsalztem Wasser.

Somit macht es das erfindungsgemäße Verfahren möglich, ohne Zufuhr der Energie von außen her entsaltzes Wasser aus wässerigen Lösungen der Salze zu erhalten, was den Prozeß als ganzes vereinfacht und verbilligt. Nur eine unbedeutende Menge Energie wird für den elektrischen Antrieb des zur Beförderung der Luftströme . benötigten Ventilators aufgewandt. Ein ähnlicher Energieaufwand für die Beförderung der Luftströme hat auch in dem oben beschriebenen bekannten Verfahren zur Wasserentsalzung statt. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, entsalztes Wasser aus Meerwässern und Festlandsalzwässern mit verschiedenen Salzkonzentrationen in diesen Wässern zu erhalten.

wie oben hingewiesen, befeuchtet man den Sekundärluft strom in der Verdampfungszone mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze verdampfenden Wasser bis zur Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes in dem genannten

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Sekundärluftstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 3,5 b.i.s 116 g/kg. Eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes dus Sekundärluftstromes um weniger als 3t5 g/kg ist nur in dem Falle möglich, wenn der ganze (oder fast der ^anze) Primär luft strom nach dem Passieren der Abkühlzone durch denselben entnommen und in die Verdampfungszone als Sekundärluftstrom geleitet wird. In diesem Falle fehlt (oder liegt in unbedeutender Menge vor) derjenige notwendige Teil des Primärluftstromes, der nach dem Passieren der Abkühlzone durch den ganzen Strom dem Kondensat ions prozeß zugeführt werden soll. Somit wird es nicht möglich, entsalztes V/asser durch Kondensation des Wasserdampfes aus dem Sekundärluftstrom zu erhalten, der die Verdampfungszone p.issiert hat. Line Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes dos Sekundärluftstromes in der Verdampfungszone um melir als 116 g/kg ist unmöglich, weil in diesem Falle die Anfangstemperatur des i^rimärluftstromes höher als 100⁰G liegen soll, was unter natürlichen klimatischen Verhältnissen der Erde nie der Fall ist. Eine künstliche Erhitzung des Primärluf-cstroms auf eine Temperatur von oberhalb 100°C bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist unzweckmäßig, weil bei den genannten Temperaturen die wässerigen Lösungen der Salze sieden und es in diesem FaI-Ie zweckmäßiger ist, die Entsalzung des Wassers nach anderen (bekannten) Methoden durchzuführen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man den Sekundärluftstrom durch Entnahme von 20 bis 90 Volumenprozent des Primärluftstromes nach dem Passieren der Abkühlzcne durch denselben. Im Falle der Entnahme von weniger als 20 Volumenprozent des Primärluftstromes zur Erzeugung des Sekundärluftstromes ist die Senkung der Temperatur des Primär luft stromes nach dem Passieren der Abkühlzone durch denselben unbedeutend.

Dieser Umstand gestattet es seinerseits nicht, die Kondensation des Wasserdampfes aus dem Sekundärluftstrom mit einem der Kondensation zugeführten Teil des

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Primärluftstromes durchzuführen, weil die Temperatur des Primärluftstromes höher als der Taupunkt des befeuchteten Sekundärluftstromes ist. Im Falle der Entnahme von mehr als 90 Volumenprozent des Primärluftstromes zur Erzeugung des Sekundärluftstromes erweist sich die Menge der abgekühlten Luft, die der Kondensation als der übrige Teil (weniger als 10 Volumenprozent) des Primärluftstromes zugeführt wird, als unzureichend, was zu einer Verringerung der Menge des erhaltenen Kondensates, das heißt des entsalzten Wassers führt.

Zum Zwecke einer Steigerung der Wirksamkeit der Verdampfung des Wassers erhitzt man zweckmäßigerweise den Primärluftstrom vor der Zufuhr zur Abkühlzone auf eine Temperatur von 40 bis 100⁰G. Dabei weist der in die Abkühlzone gelangende Primärluftstrom eine höhere Temperatur als die Außenluft auf. Da zwischen dem die Abkühlzone passierenden Primärluftstrom und dem die Verdampfungszone passierenden Sekundärluftstrom ein Wärmeaustausch stattfindet, weist duroh diesen Wärmeaustausch der Sekundärluftstrom am Austritt aus der Verdampfungszone eine Temperatur auf, die in der Nähe der Temperatur des in die Abkühlzone gelangenden vorerhitzten Primärluftstromes liegt. Mit anderen Worten:

Der Sekundärluftstrom wird ebenfalls erhitzt und weist eine höhere Temperatur in der Verdampfungszone auf. Da in der Verdampfungszone der Sekundärluftstrom mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze verdampfenden Wasser fortlaufend befeuchtet wird, verdampft in den eine höhere Temperatur aufweisenden Sekundärluftstrom eine größere Wassermenge aus der Lösung und folglich weist der Sekundärluftstrom am Austritt aus der Verdampfung s zone einen bedeutend notieren Feuchtigkeitsgehalt auf. Letzten Endes führt das zu einer höheren Ausbeute an entsalztem Wasser bei der Kondensation des Wasserdampfes aus dem Sekundärluftstrom.

Eine Erhitzung des Primärluftstromes vor der Zufuhr desselben zur Abkühlzone unter 40 C ist unzweck-

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mäßig, weil die Temperatur der Außenluft in der Sommerzeit in der Nähe der genannten Erhitzungstemperatur liegt. Eine Erhitzung des Primärluftstromes vor der Zufuhr desselben zur Abkühlzone über 10O⁰C ist technisch nicht vertretbar, weil Dei einer solchen Erhitzungstemperatur die wässerigen Lösungen der Salze sieden und es in diesem Falle zweckmäßig ist, die Entsalzung des Wasser nach üblichen Methoden, :" beispielsweise durch Destillation, und nicht nach dem.-erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.

Zum Zwecke einer Steigerung der Wirksamkeit der ·' Kondensation des in dem Sekundärluftstrom enthaltenen; Wasserdampfes rührt man diese zweckmäßigerweise unter ' gleichzeitiger Berieselung des Primärluftstromes mit .* der wässerigen Lösung der Salze bei der Kondensation durch. Dabei verdampft das Wasser aus der genannten -* wässerigen Lösung der Salze in den genannten Primärluftstrom, das heißt in den Teil (.80 bis 10 Volumenprozent) des Primärluftstromes, der der Kondensation zugeführt wird. Bei der Verdampfung wird Verdampfungswärme aufgewandt, die bei der Kondensation von dem Sekundärluftstrom entnommen wird. Folglich wird die Kondensationswarme von dem Sekundärluftstrom nicht nur durch die Erhitzung des abgekühlten Primärlui't-Stroms entnommen, sondern auch zusätzlich durch die Verdampfungswärme, die bei der Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze in den Teil des Primärluftströmes aufgewandt wird, der der Kondensation zugeführt wird. All das gestattet es, die Ausbeute an entsalztem Wasser zu steigern, das heißt die Wirksamkeit des Kondensationsprozesses zu erhöhen.

Beste Ausführungsvariante der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wasserentsalzung wird vorzugsweise wie folgt durchgeführt.

Den Primärluftstrom (die Außenluft) führt man der Abkühlzone zu, wo dieser mit der trockenen War me-

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austauschfläche in Kontakt kommt und dadurch auf eine unter der Temperatur des feuchten Thermometers liegende Temperatur abgekühlt wird. Dabei liegt die maximal tiefe Abkühltemperatur in der Nähe des Taupunktes.

Nach dem Passieren der Abkühlzone entnimmt man aus dem Primärluftstrom 20 bis 90 Volumenprozent Luft und führt als Sekundärluftstrom der Verdampfungszone zu. In der Verdampfungszone tritt der Sekundärluftstrom in Kontakt mit der mit der wässerigen Lösung der Salze

-]0 befeuchteten Wärmeaustauschfläche. Die Befeuchtung der Wärmeaustauschfläche in der Verdampfungszone erfolgt entweder auf natürlichem Wege, beispielsweise durch natürliche kapillarporöse Benetzung, oder auf künst- "" lichem Wege, beispielsweise durch Zerstäubung der was- -"■

"je serigen Lösung der Salze oder Berieselung mit der genannten Lösung.

Beim Kontakt des Sekundarluftstromes in der Verdampfungszone mit der befeuchteten Wärmeaustauschfläche kommt es zu einem Wärme- und Stroffaustausch zwisehen ihnen, wobei der genannte Strom mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz verdampfenden Wasser bis zur Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 3,5 bis 116 g/kg befeuchtet wird. Dabei wird Verdampfungs-, wärme aufgewandt, die aus dem die Verdampfungszone durchlaufenden Sekundärluftstrom entnommen wird, was seine Abkühlung bewirkt. Durch den Wärmeaustausch zwischen dem Sekundär luftstrom und dein Primär luft strom wird der letztere abgekühlt, "während der Sekundär luft strom in der Verdampfungszone befeuchtet und erhitzt und in diesem Zustand dem Kondensationsprozeß zugeführt wird. Somit wird die Wärme aus dem Primärluftstrom, der die Abkühlzone durchläuft, entnommen und durch die Wärmeaustauschfläche an den die Verdampfungszone durchlaufenden Sekundärluftstrom infolge der Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Losung der Salze in den Sekundär luft strom übertragen. Jabei ist es aus Gründen der Thermodynamik des Prozesses besonders zweckmäßig,

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den Sekundarluftstrom in der Verdampfungszone maximal zu befeuchten, was seinerseits eine größtmögliche Senkung der Temperatur des Primärluftstromes in der Abkühlzone nach sich zieht. Die Grenztemperatur, auf die der Primärluftstrom nach dem Durchlaufen der Abkühlzone durch denselben abgekühlt wird, liegt in der Nähe des Taupunktes der Außenluft, welcher bekanntlich unterhalb der Temperatur des feuchten Thermometers der_:"" genannten Außenluft liegt.

Würde in die Verdampfungszone die Außenluft (und " nicht der Sekundärluftstrom, wie dies in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist) eintreten, die ." mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz verdampfen- ,*- den Wasser befeuchtet werden müßte, so wäre in diesem "* Falle die Grenztemperatur, auf die die Außenluft und -*" folglich der Primärluftstrom abgekühlt werden müßte, gleich der Temperatur des feuchten Thermometers der Außenluft. Da in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wasserentsalzung in die Verdampfungszone der Sekundärluftstrom eintritt, dessen Temperatur unterhalb der Temperatur der Außenluft liegt, so ist bei dessen Befeuchten mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz ver-

2^ dampfenden Wasser die Grenze der Senkung der Temperatur des Sekundärluftstromes die Temperatur des feuchten Thermometers nicht der Außenluft, sondern die des in die Verdampfungszone eintretenden Sekundärluftstromes, die unterhalb der Temperatur des feuchten Thermometers der Außenluft liegt. Auch bei dem Primärluftstrom sinkt in der Abkühlzone die Temperatur infolge des Wärmeaustausches zwischen den Strömen auf denselben Wert. Folglich besitzt der aus dem Primärluftstrom entnommene Sekundärluftstrom eine niedrigere Temperatur beim Eintritt in die Verdampfungszone als bei der vorhergehenden Entnahme. In der Verdampfungszone sinkt bei dem stärker abgekühlten Sekundärluftstrom beim Befeuchten mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze

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verdampfenden Wasser wieder die Temperatur auf die Temperatur des feuchten Thermometers, die niedriger als die vorhergehende Temperatur des feuchten Thermometers usw. ist. Der Zyklus wiederholt sich mehrfach, c Die Grenze der Abkühlung des Sekundärluftstromes in

der Verdampfungszone ist eine in der liähe des Taupunktes der Außenluft liegende Temperatur. Da es zwischen dem die Verdampfungszone durchlaufenden Sekundärluft- ^: strom und dem die Abkühlzone durchlaufenden Primärluft-: /jQ strom zu einem Wärmeaustausch kommt, kühlt sich der Primärluftstrom höchstens auf eine Temperatur ab, die in der Nähe des Taupunktes liegt, während sich der Sekundärluftstrom entsprechend erwärmt.

Somit werden in der Äbkühlzone und der Verdamp- ; ^|c fungszone durch die Befeuchtung mit Wasser des Sekundärluftstromes und den Wärmeaustausch zwischen dem Primärluftstrom und dem Sekundärluftstrom zwei für die Wasserentsalzung notwendige zusammenhängende Prozesse realisiert:

1) die Befeuchtung mit dem Wasserdampf des Sekundärluftstromes,

2) die Abkühlung des Primärluftstromes.

Den mit Wasserdampf befeuchteten Sekundärluftstrom und den nach der Entnahme verbliebenen Teil (80 bis 10 Volumenprozent) des abgekühlten Primärluftstromes führt man dem Kondensationsprozeß zu. Durch den Wärmeaustausch zwischen diesen Strömen (die Temperatur des abgekühlten Primärluftstromes liegt unterhalb des Taupunktes des mit Wasserdampf befeuchteten Sekundär-OQ luftstromes) kondensiert aus dem Sekundärluftstrom Wasserdampf, das heißt man erhält entsalztes Wasser.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Möglichkeit einer Vorerwärmung des Pr imärluf tstromes auf eine Temperatur von 40 bis 100⁰G vor dessen Einleiten in die •35 Abkühlzone vor. Dadurch wird es möglich, die Wirksamkeit der Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze zu erhöhen.

Die Vorerwärmung des Primärluftstromes vor dessen

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Einleiten in die Abkühlzone führt man zweckmäßigerweise mit Hilfe zugänglicher und billiger Niederpotentialwärmeenergie, beispielsweise der Strahlungsenergie oder der in verschiedenen technologischen Prozes-

c sen erhaltenen Energie durch. Die genannte Niederpotentialwärmeenergie kann nicht für die Bedürfnisse der auf dem Verbrauch teuerer Hochpotentialwärmeenergie beruhenden Produktionsprozesse, beispielsweise im Prozeß der Entsalzung des Wassers nach dem bekannten Verfahren zur Verdampfung des Wassers aus wässerigen Lösungen der Salze, ausgenutzt werden.

Außerdem sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit vor, die Kondensation des in dem Sekundärluftstrom enthaltenen Wasserdampfes unter gleichzeitiger Berieselung des Primärluftstromes (das heißt von ÖO bis 1Q Volumenprozent des genannten Stromes, die nach der Entnahme von 20 bis 90 Volumenprozent als Sekundärstrom verblieben sind) mit der wässerigen Lösung der Salze bei der Kondensation durchzuführen. Diese Maßnahme gestattet es, die Wirksamkeit der Kondensation des Wasserdampfes wesentlich zu erhöhen.

Man führt vorzugsweise die Vorerwärmung des Primär luft stromes vor seinem Einleiten in die Abkühlzone und die Berieselung des Primärluftstromes (das heißt des genannten Teils desselben) im Prozeß der kondensation in einem Arbeitsgang durch.

Nachstehend wird die Erfindung durch konkrete Varianten ihrer Durchführung unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert, in denen es zeigen:

Abb. 1 eine Variante der erfindungsgemäßen technologischen Anlage zur Wasserentsalzung (Draufsicht);

Abb. 2 eine andere Variante der erfindungsgemäßen technologischen Anlage zur Was serentsalzung (Seitenansicht).

Gemäß Abb. 1 besteht die technologische Anlage zur Wasserentsalzung aus einem Behälter 1 und einem Kondensator 2. Der Behälter 1 ist durch eine Platte 3 in zwei Zonen, in eine Abkühlzone 4 und eine Verdampfungszone

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geteilt. Die Platte 3 besteht aus zwei Schichten, aus einer wasserundurchlässigen Schicht 6 und einer kapillarporösen Schicht 7» wobei die wasserundurchlässige Schicht 6 der Platte 3 iⁿ der Abkühlzone 4 und die kapillarporöse Schicht 7 in der Verdampfungszone 5 angeordnet ist.

Der Kondensator 2 weist eine Trennwand ö auf, die diesen in zwei Zonen, eine Abkühlzone 9 und eine Kon- : densationszone 10, teilt. Die Trennwand ö kann aus ei- _:' ^nem beliebigen wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einer Aluminiumfolie, hergestellt werden. ;

Als Material der wasserundurchlässigen Schicht 6 : der Platte 3 kommen verschiedene wasserundurchlässige Materialien, beispielsweise Polyäthylenfilme, Alumi- _: niumfolien, wasserundurchlässige Lacke und Anstrichfar- , ben u.a.m. in Frage.

Als Material der kapillarporösen Schicht 7 der Platte 3 kommen verschiedene Arten der kapillarporösen Kunststoffe, Papier mit erhöhter Porosität usw. in Frage.

Die wasserundurchlässige Schicht 6 und die kapillarporöse Schicht 7 der Platte 3 werden entweder durch Verkleben oder Aufschmelzen, beispielsweise eines Metalls auf den Kunststoff oder aber unter Ausnutzung der intermolekularen Adhäsionskräfte, durch Aufbringen von Lacken und Anstrichfarben auf die Oberfläche der kapillarporösen Materialien miteinander befestigt.

Die Platte 3 kann auch aus einem einzigen Material, beispielsweise aus einer wasserundurchlässigen Aluminiumfolie, deren eine Seite im Prozeß der Herstel-. lung der Folie kapillarporös ausgeführt wird, oder aus einem kapillarporösen Kunststoff hergestellt werden, dessen eine Seite einer Wärmebehandlung unterworfen wird, durch die es zur Sinterung des Materials und Beseitigung der Poren kommt. Durch diese Behandlung wird die genannte Seite des kapillarporösen Kunststoffes wasserundurchlässig.

Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens

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zur Wasserentsal/.ung auf der in Abb. 1 dargestellten technologischen ,Ullage führt man der Abkühlzone 4 des Behälters 1 einen Primärluftstrom 11 (die Außenluft) zu, wo dieser mit; der wasserundurchlässigen Schicht der Platte 3 in Kontakt tritt;. Dabei kühlt sich der Primärluftstrom 11 ab. An dem Austritt aus der Abkühlzone 4 wird ein Teil (20 bis ÖO Volumenprozent) des Primärluftstromes 11 entnommen und als Sekundärluftstrom 12 der Verdampfungszone 5 des Behälters 1 zugeführt. Der nach der Entnahme verbliebene Teil (öO bis 10 Volumenprozent) des Primärluftstromes 11 wird der Verdampfungszone 9 des Kondensators 2 zugeführt.

In der Verdampfungszone 5 des Behälters 1 kommt es zu einem Kontaktwärme - und -stoffaustausch zwischen dem Sekundärluftstrom 12 und der mit der wässerigen Lösung der Salze befeuchteten kapillarporösen Schicht 7 der Platte 3. Das Befeuchten der kapillarporösen Schicht 7 erfolgt entweder auf natürlichem Wege, beispielsweise durch natürliche kapillarporöse Benetzung, oder auf künstlichem Wege, beispielsweise durch Zerstäubung der wässerigen Lösung der Salze oder Berieselung mit der genannten Lösung. Die Zufuhr der wässerigen Lösung der Salze zu der Verdampfungszone 5 des Behälters 1 erfolgt gemäß Abb. 1 durch eine Rohrleitung 13·

In der Verdampfungszone 5 des Behälters 1 wird der Sekundärluftstrom 12 mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz verdampfenden Wasser bis zur Erhöhung des Feuch-

-30 tigkeitsgehaltes in dem genannten Sekundär luftstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 3,5 bis 116 g/kg befeuchtet. Außerdem wird in der Verdampfungszone 5 der Sekundärluftstrom 12 durch die Entnahme der Wärme von dem Primärluftstrom 11, der die Abkühlzone durchläuft, auch erhitzt.

Nach dem Passieren der Verdampfungszone 5 (das heißt nach der Befeuchtung und Erhitzung) wird der Sekundär luftstrom 12 in eine Kondensationszone 10 des

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Kondensators 2 geleitet. In der genannten Zone kondensiert aus dem Sekundärluftstrom 12 durch den Wärmeaustausch mit dem die Abkühlzone 9 des Kondensators 2 durchlaufenden Teil (dO bis 10 Volumenprozent)

c des Primärluftströmeε 11 Wasserdampf, das heißt man erhält entsalztes Wasser 14. Dieses A'asser leitet man aus der Kondensationszone 10 durch eine Rohrleitung 15 heraus und führt dem Verbraucher zu.

Nach dem Passieren der Abkühlzone 9 und der Kondens at ions zone 10 des Kondensators 2 werden der Primärluftstrom 11 und der Sekundärluftstrom 12 in die Atmosphäre geleitet.

Zur Intensivierung des Prozesses der wasserentsalzung ordnet man in dem Behälter 1 zweckmäßigerweise

^c eine große Anzahl von Platten 3 an» die den Behälter 1 in eine große Anzahl von Abkühlzonen 4 und Verdampfungszonen 5 teilen. Dabei werden die Abkühlzonen 4 durch die wasserundurchlässigen Schichten 6 der Platten 3 ^und die Verdampfungszonen 5 durch die kapillarporösen Schichten 7 der Platten 3 begrenzt.

Ein Vorteil der in Fig. 1 dargestellten technologischen Anlage zur Wasserentsalzung ist die einfache konstruktive Ausführung derselben und die einfache Realisierung des technologischen Prozesses der Wässerentsalzung auf dieser Anlage.

Gemäß Abb. 2 besteht die technologische Anlage zur Wasserentsalzung aus einem Behälter 16 und dem Kondensator 2. Der Behälter 16 ist durch eine Trennwand 17» die eine Öffnung 18 aufweist, in zwei Zonen, iⁿ eine Abkühlzone I9 und eine Verdampfungszone 20, geteilt. Die Öffnung 18 ist von unten und von oben durch ein Luftverteilungsgitter 21 beziehungsweise ein Luftverteilungsgitter 22 begrenzt, die horizontal angeordnet und durch die Abkühlzone 19 und die Verdampfungszone 20 laufen. Auf dem Luftverteilungsgitter 21 ist sowohl in der Abkühlzone 19 als auch in der Verdampfungszone 20 eine Schuttschicht der Teilchen 23 angeordnet. Als Material der Teilchen können ver-

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schiedene disperse wasserabweisende Materialien dienen, die eine bedeutende Wärmekapazität aufweinen. So können beispielsweise Stahl- oder Glaskugeln, größere Teilchen von Sand, Kies, Schotter usw. verwendet werden.

Zur Realisierung des erfindungsgemäiien Verfahrens zur Wasserentsalzung auf der in Abb. 2 dargestellten technologischen.Anlage führt man der Abkühlzone 19 des Behälters 16 den Primärluftstrom 11 (die Außen-

^₀ luft) zu. Nach dem Durchlaufen des Luftverteilungsgitters 21 kontaktiert der Jrtimärluftstrom 11 mit der Schüttschicht der Teilchen 23ι die sich in der Abkühlzone 19 befindet. Dabei wird die Schüttschicht der Teilchen 23 zu einer 'Wirbelschicht, deren Wandele rungszone senkrecht durch die Luftverteilungsgitter 21 und 22 begrenzt ist. Der Primärluftstrom 11 wird in der Abkühlzone 19 durch den Kontakt mit der Wirbelschicht abgekühlt.

Nach dem Durchlaufen des Luftverteilungsgitters 22 entnimmt man aus dem Primärluftstrom 11 an dessen Austritt aus der -Ab kühl zone 19 20 bis 90 Volumenprozent der Luft und leitet diese als Sekundärluftstrom 12 durch das Luftverteilungsgitter 21 in die Verdampfungszone 20, während der übrige Teil des Primärluft-Stroms 11 (80 bis 10 Volumenprozent) der Abkühlzone 9 des Kondensators 2 zugeführt wird.

In der Verdampfungszone 20 des Behälters 16 wird oeim Kontakt des Sekundärluftstromes 12 mit der Schüttschicht der Teilchen 23 die letztere zu einer Wirbelschicht. Diese Wirbelschicht berieselt man mit der wässerigen Lösung der Salze, die durch eine Rohrleitung 24 zugeführt wird. Dabei kommt es in der Verdampfungszone 20 zu einem Kontaktwärmeaustausch und Kontaktstoffaustausch zwischen dem Sekundärluftstrom 12 und den mit der wässerigen Lösung der Salze berieselten Teilchen 23 der Wirbelschicht. Infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz verdampft das Wasser aus der für die Berieselung der Teilchen verwendeten wässe-

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rigen Lösung der Salze in den Sekundärluftstrom 12 und befeuchtet diesen. Die Teilchen 23 der Wirbelschicht selber werden dabei auf die Temperatur des feuchten Thermometers des Sekundärluftstroms 12, der in die Verdampfungszone 20 gelangt, abgekühlt.

Die abgekühlten Teilchen 23 der Wirbelschicht befördert man z.B. mit Hilfe verschiedener bekannter Fördereinrichtungen (in der Zeichnung nicht angedeutet) aus der Verdampfungszone 20 in die Abkühlzone 19 (die Beförderung der Teilchen ist durch den Pfeil A symbolisiert).

In der Abkühlzone 19 wird infolge des KontaktwärmeaustauBches der abgekühlten Teilchen 23 der Wirbelschicht mit dem Primärluftstrom 11 der letztere abgekühlt, wonach man von diesem einen Teil (20 bis 90 Volumenprozent) als Sekundärluftstrom 12 entnimmt und die übrige Menge (öO bis 10 Volumenprozent) in die Abkühlzone 9 des Kondensators 2 leitet.

Die auf die Temperatur des in die Abkühlzone 19 tretenden Primärluftstromes 11 erhitzten Teilchen 23 der Wirbelschicht befördert man beispielsweise mit Hilfe verschiedener bekannter Fördereinrichtungen (in der Zeichnung nicht angedeutet) aus der Abkühlzone 19 in die Verdampfungszone 20 (die Beförderung der Teilchen ist durch den Pfeil B symbolisiert). In der Verduinpfungszone 20 wird der Hilfsluftstrom 12 durch den Kontakt mit den erhitzten Teilchen 23 der Wirbelschicht erhitzt,und durch die Berieselung der Teilchen 23 der Wirbelschicht mit der wässerigen Lösung der Salze befeuchtet und in diesem Zustand in die Kondensationszone 10 des Kondensators 2 geleitet.

Die Wechselwirkung der Luftströme (des Sekundärluftstromes und des übrigen Teils des Primärluftstromes) in dem Kondensator 2 sowie die Ableitung des erhaltenen entsalzten Wassers aus dem Kondensator an den Verbraucher werden analog dem oben beschriebenen durchgeführt (siehe die Beschreibung des Betriebs der technologischen Anlage nach Abb. 1).

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Es soll bemerkt werden, daß das Mengenverhältnis des Sekundärluftstrυmes 12 zu der wässerigen Lösung der Salze, mit der die Teilchen 23 der Wirbelschicht in der Verdampfungszone 20 berieselt werden, so benieste sen wird, daß die ganze wässerige Lösung der Salze in der Verdampfungszone 20 in den Sekundärluftstrom 12 restlos verdampft. Dies führt dazu, daß die Teilchen 23-der Wirbelschicht aus der Verdampfungszone 20 in die Abkühlzone 19 abgekühlt und trocken treten. Dies ist seinerseits dazu notwendig, daß der J^rozeß der Abkühlung des Primärluftstromes 11 (höchstens auf eine Temperatur, die in der Nähe des Taupunktes liegt) in der Abkühlzone 19 wirksam erfolgt und folglich auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Wasserentsalzung

■15 wirksam reaJisiort wird.

Es sei festgestellt, daß die Prozesse des Wärme- und Stoffaustausches in der in Abb. 2 dargestellten technologischen Anlage zur Wasserentsalzung außerordentlich intensiv ablaufen, wodurch es ermöglicht wird, das erfindungsgemäße Verfahren auf einer solchen Anlage wirksam zu realisieren. Außerdem ist die summarische Wärmeaustauschfläche, die durch die Teilchen 23 der Wirbelschicht gebildet wird, so bedeutend, daß es möglich wird, die Abmessungen der technologischen Anlage, verglichen mit der in Abb. 1 dargestellten technologischen Anlage, wesentlich zu verringern.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden folgende Beispiele für ihre konkrete Ausführung angeführt. In allen Oeispielen wird der Energieverbrauch in !Torrn des spezifischen Aufwandes an Elektroenergie (W je 1 kg entsalzten Wassers), die zum Antrieb des zur Beförderung der Luftströme notwendigen Ventilators verbraucht wird, und in einigen Beispielen auch der Verbrauch der Mederpotentialwärmeenergie (W je 1 kg entsalzten Wassers)zur Vorerwärmung des Primärluftstromes vor dessen Einleiten in die Abkühlzone angeführt. Zur Verdampfung des Wassers aus den wässerigen Lösungen der Salze in der Verdampfungszone

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wird keine Energie verbraucht. Der Elektroenergieverbrauch zum elektrischen Antrieb der für die Zufuhr der wässerigen Lösung der Salze zur Abkühlzone 9 des Kondensators 2 zur Berieselung eines Teils des Primärluftstromes verwendeten lumpe wird nicht mit» angeführt, da dieser unbedeutend ist. Wa.3 die Wasserentsalzung nach dem vorbeschriebenen bekannten Verfahren anbelangt, ist der Elektroenergieverbrauch für den elektris&hQn Antrieb des Ventilators dem Eleiitroenergieverbrauch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren analog, während der Verbrauch an Hochpotentialwärmeenergie zum Verdampfen des Wassers aus den wasserigen Lösungen der Salze zirka 600 kcal/kg bei atmosphärischem Druck beträgt, was einem Verbrauch von zirka 695 W je 1 kg entsalzten Wassers entspricht.
Beispiel 1.

Die vVasserentsalzung wird auf einer technologischen Anlage durchgeführt, wii. sie in Abb. 1 dargestellt ist. Dabei ist die wasserundurchlässige Schicht 6 der Platte 3 aus einer wasserundurchlässigen Aluminiumfolie und die kapillarporöse Schicht 7 der Platte 3 aus kapillarporösem Vinoplast (diesen erhält man aus nichtiplastifiziertem Polyvinylchlorid) hergestellt.

Der Abkühlzone 4 des Behalters 1 führt man den Primärluftstrom (die Außenluft) zu, der folgende Parameter aufweist: Temperatur +40⁰G, !feuchtigkeitsgehalt 5 g/kg·

Nach dem Durchlaufen der Abkühlzone 4 entnimmt man aus dem Primärluftstrom 4, dessen Temperatur +8⁰C beträgt, einen Teil (55 Volumenprozent), den man als Sekundärluftstrom 12 in die Verdampfungszone 5 des Behälters 1 leitet. In dieselbe Zone leitet man durch die Rohrleitung 13 eine wässerige Lösung der Salze mit einer Konzentration von 17,5 g/kg. Die genannte Lösung befeuchtet die kapillarporöse Schicht 7 der Platte 3· Beim Kontakt des Sekundärluftstromes 12 mit der befeuchteten kapillarporösen Schicht 7 kommt es

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-stS -

zur Verdampfung dee Waasurs hub der waaserigen Lösung der Salze infolge der psychrometriechen Temperaturdifferenz und zur Befeuchtung des Sekundärluftstromes 12. Am Austritt aus der Verdampfungszone 5 nimmt der feuchtigkeitsgehalt in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 14,7 g/kg zu.

Nach dem Passieren der Verdampfungszone 5 leitet man den Sekundärluftstrom 12 in die Kondensationszone 10 des Kondensators 2» Man leitet in denselben Konden~ sat or, in die Verdau.pfungszone 9» den nach der Entnahme verbliebenen Teil (das heißt 45 Volumenprozent) des Primärluftstromes 11. In der Kondensationszone kommt es zur Kondensation des Wasserdampfes aus dem Sekundarluftstrom 12, das heißt man erhält entsalztes Wasser 14, aas man durch die Rohrleitung 15 an den Verbraucher leitet.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt; cpezil'iocho Durchflußmenge des Primärlurustroms 11, m.^J je 1 kg entsalzten Wassers 390

spezifischer Elektroenergieverbrauch für den Antrieb des Ventilators, W je 1 kg entsalzten

Wassers 11,7

summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Platte 3 des Behälters 1 und die Trennwand d des Kondensators 2,

ρ
m Je 1 kg entsalzten Wassers 10,7

Beispiel 2.

Die Wasserentsalzung wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß der Primärluftstrom 11 vor seiner Zufuhr zur Abkühlzone 4 des Behälters 1 auf eine Temperatur von 100⁰C unter Ausnutzung der Niederpotentialwärmeenergie erhitzt wird. Dabei beträgt die Temperatur des Primärluft-

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stromes 11 am Austritt aus der Abkühlzone 4 +13i5°C. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Durchlaufen der Verda :ipfun^szone 5 des Behälters 1 durch den genannten Strom beträgt 46 g/kg.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflixßmenge des Primärluftstrom 11, nr je 1 kg entsalzten Wassers 176

spezifischer Elektroenerg Leverbrauch für den elektrischen /intrieb des Ventilators, W je 1 kg entsalzten Wassers .. 3,5

x]c spezifischer Verbrauch der Niederpotentialvvärmeenergie für die Erwärmung des PrimärluftStroms 11, W je 1 kg entsalzten Wassers 3000

summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Platte 3 des Behälters 1 und die Trennwand 8 des

ρ
Kondensators 2, m je 1 kg entsalzten

Wassers 3,1

Beispiel 3·

Die Wasserentsalzung »vird analog zu Beispiel 2

durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß ein Teil (45 Volumenprozent) des Primärluftstromes 11, den man in die Abkühlzone 9 des Kondensators 2 leitet, mit der wässerigen Lösung der Salze mit einer Konzentra- ^₀ tion von 17,5 S/kg berieselt wird.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt:

spezifische Durchflußmenge des Primär-

luftstroms 11, m-ykg 97

spezifischer Elektroenergieverbrauch für den elektrischen Antr Leb des Ven-

ti, W/kß ■ I₁ ¹J

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'ZJ'

spezif isc her Verbrauch der Niederpotentialwärmeenergie für die Erwärmung aes Primärluftstromes 11, W/kg 1700

c summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Platte 3 des Behälters 1 und die Trennwand 8 des Kondensators 2, m²/kg 1,4

Beispiel 4.

Die V« asser ent salzung wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt i.dt dem Unterschied aber, daß man einen Primärluftstrom 11 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 g/kg verwendet. Dabei beträgt die Tem- ^jC peratur des Primärluftstroms 11 am Austritt aus der Abkühlzone 4 +30,8⁰C. Die Menge des Sekundärluftstromes 12, der der Verdampfungszone 5 zugeführt wird, beträgt 22 Volumenprozent des-Primärluftstromes 11, der die Abkühlzone 4 durchlaufen hat. Die übrigen Volumenprozent des Primärluftstromes 11 führt man der Abkühlzone 9 des Kondensators 2 zu. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Passieren der Verdampfungszone 5 durch den genannten Strom beträgt 14,7 g/kg.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußmenge des Primär luft stromes 11, m-vkg 540

spezifischer Elektroenergieverbrauch für den elektrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 14,1

summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die yj Platte 3 des Behälters 1 und die

Trennwand 8 des Kondensators 2, m²/icg.. 12,8

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Beispiel 5.

Die Wasserentsalzung wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß man eine Platte 3 aus einer wasserundurchlässigen Aluminiumfolie verc wendet, deren eine Seite im Prozeß der Herstellung der Folie kapillarporös ausgeführt wird. Die wasserundurchlässige Seite der Platte 3 ist in der Abkühlzone 4 des Behälters 1 angeordnet, wahrend die andere Seite dieser Platte, die kapillarporös ist, in der Verdampfungszone ^IQ 5 angeordnet ist. Die Konzentration der wässerigen Lösung der Salze beträgt 35 g/kg.

Der Verdampfungszone 4 des Behälters 1 führt man den Primärluftstrom 11 mit den folgenden Parametern zu: Temperatur +40⁰C," Feuchtigkeitsgehalt 30 g/kg. Die Tem-•15 peratur des Primär luft stromes 11 am Austritt aus der Abkühlzone beträgt +33>3°C Die L-enge des in die Verdampfungszone 5 geleiteten Sekundärluftstromes 12 beträgt 20 Volumenprozent des Primärluftstroms 11, der die Abkühlzone 4 passiert hat. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Durchlaufen der Verdampfungszone 5 durch den genannten Strom beträgt 12 g/kg.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der 'Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußmenge des Primärluftstromes 11, m-ykg 59Ο

spezifischer Elektroenergieverbrauch für den elektrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 16,9

summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Platte 3 des Behälters 1 und die Trennwand Ü des Kondensators 2, m²/kg 14,6

Beispiel 6.

Die Wasserentsalzung wird analog zu Beispiel 5 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß man den Pri-

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märluftstrom 11 vor dessen Zufuhr zur Abkühlzone 4 des Behälters 1 auf eine Temperatur von +7O⁰C unter Ausnutzung der Niederpotentialwärmeenergie erhitzt. Der Feuchtigkeitsgehalt des Primärluftstromes 11 beträgt 25 g/kg, seine Temperatur am Austritt aus der

Abkühlzone 4 +32⁰G. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom 12 nach dem Passieren der Verdampfungs:ione 5 durch den genannten Strom beträgt 54 g/kg.

^q Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußmenge des Primärluftstroms 11, m-^/kg 220

spezifischer Elektroenergieverbrauch für den eleKtrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 5,3

spezifischer Verbrauch der iliederpotentialwärmeenergie für die Erwärmung des Primärluftsbromes 11, W/kg 2000

summarische spezifische Wärmeaustauschflache, gebildet durch die Platte 3 des Behälters 1 und die Trennwand d des

ρ
Kondensators 2, m /kg 4,8

Beispiel 7·

Die Wasserentsalzung wird analog zu Beispiel 5 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß man den Primärluftstrom 11 vor der Zufuhr zur Abkühlzone 4 des Behälters 1 unter Ausnutzung der Niederpotentialwärmeenergie auf eine Temperatur von +100⁰G erhitzt.

Die Temperatur des Primärluftstromes 11 am Austritt aus der Abkühlzone 4 beträgt +30⁰G. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Passieren der Verdampfungszone 5 durch den genannten Strom beträgt 116 g/kg.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des i^ozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt:

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spezifische Durchflußmenge des Primärluftstroms 11, m^/kg 132

spezifischer EleKtroenergieverbrauch für den elektrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 3,1

spezifischer Verbrauch der tiiederpoten-

tialwärmeenergie für die Erwärmung des

Jr* imär luft ströme s 11, W/Kg ..' 2400

summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Platte 3

des Behälters 1 und die Trennwand ö

ρ
des Kondensators 2, m /kg 2,0

Beispiel o.

Die Wasserentsalzung wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß man eine Platte 3 verwendet, deren wasserundurchlässige Schicht aus einem wasserundurchlässigen Lack (aus gelbem Naphthollack) und die kapillarporöse Schicht 7 aus kapillarporösem Vinoplast hergestellt ist.

Die Temperatur des Primärluftstromes 11 am Austritt aus der Abkühlzone 4 beträgt +8⁰C. Ein Teil (45 Volumenprozent) des Primärluftstromes 11, den man in die Abkühlzone 9 des Kondensators 2 leitet, wird mit der wässerigen Lösung der Salze mit einer Konzentration von 17,5 g/kg berieselt. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Passieren der Verdampfungszone 5 des Behälters 1 durch den genannten Strom beträgt 14,5 g/kg.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußmenge des Primärluftstromes 11, m-ykg

spezifischer Elektroenergieverbrauch für den elektrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 9_fö

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summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Platte 3 des Behälters 1 und die Trennwand

ρ
8 des Kondensators 2, m /kg 4,9

^ Beispiel 9·

Die Wasserentsalzung führt man auf einer technologischen Anlage, wie sie in Abb. 2 dargestellt ist. Dabei verwendet man als Teilchen 23 der Schüttschicht Glaskugeln von 6 mm Durchmesser.

•Ί0 Der Abkühlzone 19 des Behälters 16 führt man den Primärluftstrom 11 (die Außenluft) zu, der folgende Parameter aufweist; Temperatur +20⁰G, Feuchtigkeitsgehalt 5 g/kg. Nach dem Passieren der Abkühlzone 19 entnimmt man aus dem Primärluftstrom 11, der eine Temperatur von +3,5°C aufweist einen Teil (90 Volumenprozent), der als Sekundärluftstrom 12 in die Verdampfungszone 20 des Behälters 16 geleitet wird. Derselben Zone führt man durch die Rohrleitung 24 die wässerige Lösung der Salze mit einer Konzentration von 35 g/kg zur Berieselung der Wirbelschicht der Glaskugeln 23 (beim Kontakt mit der Luft wird die Schüttschicht der Teilchen zu einer Wirbelschicht) zu. In der Verdampfungszone 20 kommt es zu einem Kontaktwärmeaustausch und Kontaktstoffaustausch zwischen dem Sekundärluftstrom 12 und den ii.it der wässerigen Lösung der. Salze berieselten Glaskugeln 23 der Wirbelschicht. Infolge der psychrometrischen Temperaturdifferenz verdampft das Wasser aus der für die Berieselung der Glaskugeln 23 verwendeten wässerigen Lösung der Salze in den Sekundärluftstrom 12 und befeuchtet diesen. Am Austritt aus der Verdampfungszone 20 nimmt der Feuchtigkeitsgehalt in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 3,5 g/kg zu.

Kach dem Passieren der Verdampfungszone 20 leitet man den Sekundärluftstrom 12 in die Kondensationszone 10 des Kondensators 2. In denselben Kondensator leitet man in die Abkühlzone 9 den nach der Entnahme verbliebenen Teil (das heißt 10 Volumenprozent) des

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Primärluftstromes 11. In der Kondensationszone 10 kommt es zur Kondensation des Wasserdampfes aus dem Sekundärluftstrom 12, das heißt man erhält entsalztes Wasser 14, welches durch die Rohrleitung 15 an den Verbraucher geleitet wird.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußi^enge des Primärluftstroms 11, m^ je 1 kg entsalzten Wassers 4500

spezifischer J^lektronenergieverbrauch für den elektrischen antrieb des Ventilators, W je 1 kg entsalzten Wassers... 87

._ summarische spezirische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Glaskugeln 23 und die Trennwand ü des Kondensators 2, m je 1 kg entsalzten Wassers 77

.Beispiel 10.

Die Wasser ent salzung wird analog zu Beispiel 9 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß der Primärluftstrom 11 (die AuJJenluft) eine Temperatur nicht von +20⁰G, sondern von +40⁰G aufweist. Der Feuchtigkeitsgehalt des Primärluftstromes 11 beträgt 5 S/^S· Die Temperatur des Primärluftstromes 11 am Austritt aus der Abkühlzone 19 beträgt +12⁰G. £Jin Teil (40 Volumenprozent) des Primärluftstromes 11, der die Abkühlzone 19 durchlaufen hat, wird als Sekundär luftstrom 12 in die Verdampfun^szone 20 geleitet, der man

-3Q die wässerige Lösung der Salze mit einer Konzentration von 35 S/kg zuführt. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Passieren der Verdampfungszone 20 des Behälters 16 durch den genannten

oc Strom beträgt 16 g/kg.

In die Abkühlzone 9 des Kondensators 2 leitet man 60 Volumenprozent des Primärluftstromes 11, der die Abkühlzone I9 des Behälters 16 passiert hat.

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Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kenu.vei^te des Prozesses der »Vüsesrentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußmenge des Frimärluftstroms 11, m-^/kg 320

spezifischer Elektroenergieverorauch für den elektrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 19,6

summarische spezifische Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Glaskugeln 23 und die Trennwand ö des Kondensators 2,

m²/kg 3,6

Beispiel 11.

Die Wasserentsalzung wird analog zu Seispiel 9 durchgeführt mit dem Unterschied aber, daß der Primärluftstrom 11 vor seiner Zufuhr zur Abkühlzone 19 unter Ausnutzung der Niederpotentialwärmeenergie auf eine Temperatur von +70⁰G erhitzt wird. Dabei beträgt die Temperatur des Primärluftstroms 11 am Austritt aus der Abkühlzone 19 +15,5°0· Die Menge des in die Verdampfungszone 20 geleiteten Sekundärluftstromes 12 beträgt Volumenprozent des Primärluftstromes 11, der die Abkühlzone 19 passiert hat. Die übrigen 70 Volumenprozent des Primärluftstromes 11 leitet man in die Abkühlzone des Kondensators 2. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Sekundärluftstrom 12 gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt nach dem Passieren der Verdampfungszone 20 durch den genannten Strom beträgt g/kg.

Die wichtigsten technisch-ökonomischen Kennwerte des Prozesses der Wasserentsalzung sind wie folgt: spezifische Durchflußmenge des Primärluftstroms 11, m-yi kg

spezifischer j^lektroenergieverbrauch für den elektrischen Antrieb des Ventilators, W/kg 3,5

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spezifischer Verbrauch der Niederpotentialwärmeenergie für die Erwärmung des Primärluftstromes 11, W/kg 2500

summarische spezifische 'Wärmeaustauschfläche, gebildet durch die Glaskugeln 23 und die 1'rennwand Ö des Kondensators 2, m /kg 2

Industrielle Anwendbarkeit

Das erfindungsgemäüße Verfahren gestattet es, sqwohl Meerwasser als auch Festlandsalzwässer zu entsalzen. Das erhaltene entsalzte Wasser kann für die Bedürfnisse der Bevölkerung und auch in der Industrie für die Realisierung verschiedener technologischer Prozesse verwendet werden.

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Claims

30A9838 P A T E N T A N S P R IJ C H E

1. Verfahren zur Wasserentsalzung, das Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft und Kondensation des Wasserdampfes aus der Luft vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdampfung des Wassers aus der wässerigen Lösung der Salze beim Kontakt der Lösung mit der Luft unter Verwendung der Luft in Form eines iriinär- und eines Sekundärstromes durchführt, den genannten Primärstrom der Luft einer Abkühlzone und den Sekundärstrom und die wässerige Lösung der Salze einer Verdampfungszone zuführt, wo der Sekundärstrom mit dem aus der wässerigen Lösung der Salze infolge psychrometrischer Temperaturdifferenz verdampfenden Wasser bis zur Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes in dem genannten Sekundärstrom gegenüber dem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt um 3,5 bis 116 g/kg befeuchtet wird, wobei der Sekundärluftstrom unter Feuchtwerden den in der Abkühlzone befindlichen Primärluftstrom abkühlt, den genannten Sekundärluftstrom durch Entnahme von 20 bis 90 Volumenprozent des Primärluftstromes nach dem Passieren der Abkühlzone durch denselben erhält, die Kondensation des Wasserdampfes aus der Luft durchführt, indem man den Sekundärluftstrom, der die Verdampfungszone passiert hat und Wasserdampf enthält, und die übrigen öO bis 10 Volumenprozent des Primärluftstromes, der die Abkühlzone passiert hat, der Kondensation zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zufuhr zu der Abkühlzone der Primärluftstrom auf eine Temperatur von 40 bis 100⁰C erhitzt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des in dem Sekundärluftstrom enthaltenen Wasserdampfes unter gleichzeitiger Berieselung des Primärluftstromes mit der wässerigen Lösung der Salze durchgeführt wird.

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