DE3447060A1 - Process for converting water or like fluid from the liquid phase into the gaseous phase and apparatus for carrying out this process - Google Patents
Process for converting water or like fluid from the liquid phase into the gaseous phase and apparatus for carrying out this processInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Uberführen von Wasser oder dergleichen FluidMethod for transferring water or the like fluid
aus der Flüssigphase in die gasförmige Phase und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Verfahren zum Ueberführen von Wasser oder dergleichen Fluid aus der Flüssigphase in die gasförmige Phase und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen von Wasser oder dergleichen Fluid aus der Flüssigphase in die gasförmige Phase mittels einer die verdunstete Komponente des Fluids fördernden und aufnehmenden Trägergasströmung, bei dem die Kontaktoberfläche zwischen der Flüssigphase des Fluids und dem Trägergas möglichst groß ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bestehend aus einem geschlossenen kleinvolumigen Behälter mit wenigstens einem Einlaß und einem Auslaß für das Trägergas sowie einer Öffnung zum Einbringen des zu verdunsten den Fluids, wobei dieses nur einen Teil des Behälters ausfüllt und der Trägergasstrom durch den Behälter hindurchführbar ist.from the liquid phase to the gaseous phase and device for implementation this procedure Method for transferring water or the like Fluid from the liquid phase into the gaseous phase and device for implementation this method The invention relates to a method for transferring water or the like fluid from the liquid phase into the gaseous phase by means of a the evaporated component of the fluid conveying and absorbing carrier gas flow, in which the contact surface between the liquid phase of the fluid and the carrier gas is made as large as possible. The invention also relates to a device to carry out this process, consisting of a closed, small-volume Container with at least one inlet and one outlet for the carrier gas and one Opening for introducing the fluid to be evaporated, this only a part of the container fills and the carrier gas flow can be passed through the container is.
Bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art wird die zur Verdunstung erforderliche große Oberfläche des Fluids mit porösen flüssigkeitssaugenden Matten verschiedenster Ausgangsstoffe, wie Papier, Holz, Gewebe, Schaumgummi und dergleichen erzeugt. Der Nachteil dieser das zu verdunstende Fluid aufsaugen Materialien besteht darin, daß sie nach relativ kurzer Zeit durch Ablagerungen verschlammen und ihre saugende Wirkung zumindest teilweise verlieren, so daß die ursprüngliche Verdunstungsfläche erheblich reduziert wird. Weiterhin ist es häufig von Nachteil, daß Geräte, die zum Aufsaugen des zu verdunstenden Fluids dienende Materialien verwenden, zur Einhaltung einer bestimmten Verdunstungsleistung großvolumig ausgebildet werden müssen. Diese Geräte sind daher für viele Anwendungsfälle ungeeignet. Auch erreicht in solchen Geräten die Anreicherung des Trägergases mit dem Fluid nicht annähernd die Sättigungsgrenze, so daß diese Geräte unwirtschaftlich arbeiten.In the previously known methods of this type, the evaporation Required large surface of the fluid with porous liquid-absorbing mats various raw materials, such as paper, wood, fabric, foam rubber and the like generated. The disadvantage of these materials soak up the fluid to be evaporated is in the fact that they become silted up by deposits after a relatively short time and theirs at least partially lose the suction effect, leaving the original evaporation surface is significantly reduced. Furthermore, it is often a disadvantage that devices that Use materials to absorb the fluid to be evaporated, to ensure compliance a certain evaporation capacity must be formed with a large volume. These Devices are therefore unsuitable for many applications. Also achieved in such If the enrichment of the carrier gas with the fluid does not come close to the saturation limit, so that these devices work uneconomically.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Uberführen von Wasser oder dergleichen Fluid aus der Flüssigphase in die gasförmige Phase zu entwickeln sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen ein Trägergas möglichst stark, vorzugsweise bis zur Sättigungsgrenze mit dem verdunsteten Fluid angereichert wird, wobei eine Abnahme der Verdunstungsleistung mit zunehmender Betriebsdauer vermieden wird.It is therefore the object of the present invention to provide a method for converting water or the like fluid from the liquid phase into the gaseous phase Phase to develop as well as a device to carry out this procedure create where a carrier gas is as strong as possible, preferably up to the saturation limit is enriched with the evaporated fluid, with a decrease in the evaporation capacity is avoided with increasing operating time.
Außerdem soll die Vorrichtung möglichst kleinvolumig ausgebildet sein.In addition, the device should be designed to be as small as possible.
Diese Aufgabe wird bei dem anfangs genannten Verfahren erfindungsqernäß dadurch gelöst, daß das Fluid im wesentlichen homogen über die Gesamtheit eines vorgegebenen und von ihm bedeckten Bereiches derart von der Trägergasströmung beaufschlagt und/oder durchsetzt wird, daß es in einen Zustand sprudelnder Aufwallung gebracht wird, und daß das so mit dem Fluid in Berührung gebrachte und mit dessen gasförmiger Phase angereicherte Trägergas von der Oberfläche des Fluids abgeführt wird. Weiterhin wird die Aufgabe bei der anfangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mindestens eine Einlaß für das Trägergas innerhalb des Behälters nach Art von Rohrverzweigungen in einer Vielzahl von Öffnungen im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche endet.This task is according to the invention in the case of the method mentioned at the beginning solved in that the fluid is substantially homogeneous over the entirety of a predetermined and covered by it area so acted upon by the carrier gas flow and / or permeated to bring it to a bubbling state is, and that that brought into contact with the fluid and with its gaseous Phase-enriched carrier gas is removed from the surface of the fluid. Farther the object is achieved according to the invention in the device mentioned at the beginning, that the at least one inlet for the carrier gas within the container according to Art of pipe branches in a large number of openings in the area of the liquid surface ends.
Wegen seiner hohen Verdampfungswärme eignet sich Wasser für die Erzeugung von Verdungstungskälte besonders gut. Bei Verwendung von Luft als Trägergas läßt sich ein durch die Vorrichtung geleiteter Luftstrom beachtlich abkühlen, und zwar je nach Feuchtigkeitsgrad der einströmenden Luft bei 30% relativer Feuchte beispielsweise von 500 C auf ca. 310 C und bei 40% relativer Luftfeuchte beispielsweise von 400 C auf ca. 270 C. Dabei verbraucht das Gebläse zur Erzeugung des durch die Vorrichtung geleiteten Luftstroms nur ca. 1/20 der Energie, die an Wärmeenergie durch die Verdunstung in der Luft gebunden wird. Vergleichbare Kühlleistungen beispielsweise von Verdichter-Kondensator-Kühlanlagen erfordern einen erheblich höheren Energieeinsatz, weshalb zum Beispiel die Kühlaggregate von Klimaanlagen in Personenkraftwagen in der Regel nur bei laufendem Fahrzeugmotor betrieben werden können.Because of its high heat of evaporation, water is suitable for production particularly good from evaporation cold. When using air as the carrier gas leaves a flow of air directed through the device cool considerably, namely depending on the degree of humidity of the incoming air at 30% relative humidity, for example from 500 C to approx. 310 C and at 40% relative humidity, for example from 400 C to approx. 270 C. The fan consumes to generate the through the device guided air flow only approx. 1/20 of the energy that is used in thermal energy through evaporation is bound in the air. Comparable cooling performance, for example, of compressor-condenser cooling systems require a significantly higher energy input, which is why, for example the Cooling units of air conditioning systems in passenger cars usually only when they are running Vehicle engine can be operated.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Befeuchtung und Kühlung von Luft; Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1; und Fig. 3 eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer Meerwasserentsalzungsanlage in Querschnittsdarstellung.The invention is illustrated below with reference to in the figures Embodiments explained in more detail. They show: FIG. 1 a sectional illustration a device for humidifying and cooling air; Fig. 2 is a partially in Sectional plan view of the device according to FIG. 1; and FIG. 3 a Formation of the device according to the invention in the form of a seawater desalination plant in cross-section.
Die Vorrichtung nach denFig. 1 und 2 zeigt einen geschlossenen Behälter 1, der mit Einlaßöffnungen 2 für die zuzuführende warme Luft und einer Auslaßöffnung 3 für die Abführung der mit Wasserdampf stark angereicherten und gekühlten Luft versehen ist. Es sind insgesamt vier Einlaßöffnungen 2 vorhanden. Jede der Einlaßöffnungen 2 verzweigt sich in zwölf einzelne Rohre 4, die mit zunehmendem Abstand von der Behälteroberfläche auseinanderlaufen. Die den Einlaßöffnungen 2 entgegengesetzt liegenden Enden der Rohre 4 tauchen in den Boden des Behälters 1 bedeckendes Wasser 5. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der Behälter 1 keine besondere Öffnung für das Einbringen des Wassers 5, sondern dieses kann über die Einlaßöffnungen 2 in den Behälter gefüllt werden. Die von den Einlaßöffnungen 2 ausgehenden Rohre 4 laufen in der Weise auseinander, daß ihre unter die Wasseroberfläche ragenden Enden etwa gleiche Abstände voneinander aufweisen, wobei der von ihnen erfaßte Bereich im wesentlichen der ges##nten Wasseroberfläche entspricht. Oberhalb des Wassers 5 befindet sich ein Zwischensieb 6, das im Bereich der Einlaßöffnungen 2 ausgespart ist.The device according to Figs. 1 and 2 show a closed container 1, the one with inlet openings 2 for the warm air to be supplied and an outlet opening 3 for the removal of the air, which is heavily enriched and cooled with water vapor is provided. There are a total of four inlet openings 2. Each of the inlet ports 2 branches into twelve individual tubes 4, which with increasing distance from the Container surface diverge. The opposite of the inlet openings 2 lying ends of the tubes 4 are immersed in the bottom of the container 1 covering water 5. In the present exemplary embodiment, the container 1 has no special opening for introducing the water 5, but this can be done via the Inlet openings 2 are filled into the container. The from the inlet openings 2 outgoing pipes 4 diverge in such a way that their under the water surface protruding ends have approximately equal distances from one another, the one of them The area covered essentially corresponds to the total surface of the water. Above of the water 5 is an intermediate screen 6, which is in the area of the inlet openings 2 is recessed.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch die Einlaßöffnungen 2 des Behälters 1 wird relativ warme und trockene Luft eingeblasen. Diese wird über die einzelnen Rohre 4 in das Wasser 5 gedrückt und/oder gesaugt. Hierdurch wird die Luft in engen Kontakt mit dem Wasser gebracht, wobei durch das Aufwallen des Wassers infolge der einströmenden Luft die Berührungsfläche zwischen diesen vergrößert wird. Das Aufwallen des Wassers führt zu einer erheblichen Vergrößerung der Verdunstungsoberfläche, so daß die das in das Wasser gedrückte Luft mit Wasserdampf stark angereichert wird. Weiterhin findet eine beträchtliche Abkühlung der Luft infolge des für die Verdunstung benötigten Wärmeverbrauchs ein. Die aus dem Wasser austretende Luft gelangt durch das Zwischensieb 6 zur Auslaßöffnung 3.The device described works as follows: Through the inlet openings 2 of the container 1 is blown in relatively warm and dry air. This is over the individual tubes 4 pressed into the water 5 and / or sucked. This will the air brought into close contact with the water, whereby by the surge of the Water increases the contact area between them as a result of the inflowing air will. The surge of the water leads to a considerable increase in the evaporation surface, so that the air pressed into the water is strongly enriched with water vapor. Furthermore, there is a considerable cooling of the air as a result of the evaporation required heat consumption. The air exiting the water passes through the intermediate screen 6 to the outlet opening 3.
Das Zwischensieb 6 fängt von der Luft mitgerissene, nicht verdunstete Wasserteilchen ab, die sich am Zwischensieb sammeln und in Tropfenform wieder herabfallen.The intermediate sieve 6 catches air entrained, not evaporated Water particles that collect on the intermediate sieve and fall down again in the form of drops.
Für die angestrebte größtmögliche Vergrößerung der Verdunstungsoberfläche ist es vorteilhaft, die Gesamtfläche der in das Wasser 5 ragenden Enden der Rohre 4 kleiner zu halten als die zwischen den Rohren verbleibende Wasseroberfläche.For the desired largest possible enlargement of the evaporation surface it is advantageous, the total area of the protruding into the water 5 end up of the pipes 4 to be kept smaller than the water surface remaining between the pipes.
Der Boden des Behälters 1 ist gegenüber den Enden der ins Wasser 5 eintauchenden Rohre 4 vorzugsweise mit mit Durchbrüchen versehenen Rippen oder Vorsprüngen versehen, so daß sich für das Aufwallen des Wassers günstige Strömungsverhältnisse von Luft und Wasser einstellen.The bottom of the container 1 is opposite the ends of the into the water 5 Immersed pipes 4 preferably with ribs or projections provided with openings provided, so that there are favorable flow conditions for the surge of the water adjust of air and water.
Weiterhin können auch die genannten Enden der Rohre 4 entsprechende Ausbildungen beispielsweise in Form von Einkerbungen oder Leitstreifen aufweisen.Furthermore, the named ends of the tubes 4 can also be corresponding Have training for example in the form of notches or guide strips.
Beim Verdunsten des Wassers wird in erster Linie diesem selbst Wärme entzogen. Demnach weist das Wasser selbst die niedrigste Temperatur auf.When the water evaporates, the water itself becomes primarily warm withdrawn. Accordingly, the water itself has the lowest temperature.
Wenn insbesondere gewünscht wird, daß die zugeführte Luft möglichst stark abgekühlt wird, dann ist es empfehlenswert, die Luft mehrmals durch das Wasser hindurchzuführen. Da die Luft bereits beim ersten Durchgang durch das Wasser weitgehend mit Wasserdampf gesättigt wird, tritt bei den nachfolgenden Durchgängen keine nennenswerte Aufnahme von Wasserdampf mehr auf.If, in particular, it is desired that the air supplied should as much as possible is strongly cooled, then it is recommended to pass the air several times through the water to lead through. Because the air is already largely in the first passage through the water is saturated with water vapor, nothing significant occurs in the subsequent passes Absorption of water vapor.
Es findet jedoch ein Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Wasser statt, der dazu führt, daß die Luft im wesentlichen bis auf die Temperatur des Wassers abgekühlt wird. Eine in diesem Umfang erfolgende Abkühlung der Luft wird durch die Verdunstung des Wassers allein nicht erreicht. Für diesen Zweck ist es auch von Vorteil, den das Wasser enthaltenden Behälter sowie die Rohre 4 für die Luftzuleitung aus Metall guter Wärmeleitfähigkeit herzustellen.However, there is an exchange of heat between the air and the water instead, which leads to the fact that the air is essentially down to the temperature of the water is cooled. A cooling of the air taking place to this extent is ensured by the Evaporation of the water alone is not achieved. For this purpose it is also from Advantage, the container containing the water and the pipes 4 for the air supply made of metal with good thermal conductivity.
Hierzu eignet sich Aluminium am besten.Aluminum is best suited for this.
Die beschriebene Vorrichtung stellt ein leistungsstarkes Verdungstungsaggregat dar, das ein geringes Volumen besitzt und Luft mit Wasserdampf bis zur Sättigungsgrenze hin anzureichern vermag. Gleichzeitig findet eine.The device described represents a powerful evaporation unit which has a small volume and air with water vapor up to the saturation limit able to enrich. At the same time one finds.
Abkühlung der Luft statt, wobei die hierfür benötigte Energie vergleichsweise gering ist.Cooling of the air takes place, with the energy required for this comparatively is low.
Die Vorrichtung eignet sich daher besonders für Klimageräte in Wohnräume oder Fahrzeugen.The device is therefore particularly suitable for air conditioners in living rooms or vehicles.
Die Verdunstungsleistung derartiger Vorrichtungen beträgt bei einer Lufttemperatur von 250 C je nach Luftfeuchtigkeit vorzugsweise ca.The evaporation capacity of such devices is at one Air temperature of 250 C, depending on the humidity, preferably approx.
1 bis 5 1 Wasser pro Stunde, was einer Kthlleistung in bezug auf die spezifische Verdampfungswärme von ca. 2300 kj bis 11500 kj entspricht.1 to 5 1 of water per hour, which is a cooling performance in relation to the specific heat of vaporization of approx. 2300 kJ to 11500 kJ.
Fig. 3~zeigt eine schwimmende Wasserentsalzungsanlage. In einem Behälter 7 befindet sich ein Vorratsbehälter 8 für das zu verdunstende salzhaltige Wasser 9. Über Durchbrüche 10 ist der Vorratsbehälter 8 mit dem die Anlage umgebenden Meerwasser 11 verbunden, so daß sich die Oberfläche des Wassers 9 im Vorratsbehälter 8 auf gleicher Höhe mit der Oberfläche des Meerwassers 11 befindet. Durch seitliche Schwimmkörper 12 kann die Eintauchtiefe der Anlage und damit die Höhe des Wasserspiegels im Vorratsbehälter 8 bestimmt werden.Fig. 3 shows a floating water desalination plant. In a container 7 there is a storage container 8 for the salty water to be evaporated 9. About openings 10 is the reservoir 8 with the sea water surrounding the system 11 connected so that the surface of the water 9 in the reservoir 8 on the same height as the surface of the sea water 11 is located. By floating bodies on the side 12 can determine the immersion depth of the system and thus the height of the water level in the storage tank 8 can be determined.
Im Behälter 7 befindet sich ein Gebläse 13, das Luft von unten her ansaugt und nach oben hin ausbläst. Die ausgeblasene, sich im oberen Teil des Behälters 7 befindende Luft wird vorzugsweise durch Sonneneinstrahlung, wie durch die Pfeile oberhalb des Behälters 7 angedeutet, erwärmt. Die erwärmte Luft wird in Rohre 14 gedrückt und/oder gesaugt, die über den gesamten Bereich des Vorratsbehälters 8 gleichmäßig verteilt sind und in das in diesem befindliche Wasser 9 eintauchen. Die eingeblasene Luft bewirkt eine Aufwallung des Wassers 9 und damit eine Vergrößerung von dessen Verdunstungsoberfläche. Die aus dem Wasser 9 austretende, in Kammern 15 gelangende Luft ist somit stark, vorzugsweise bis an den Sättigungspunkt heran, mit Wasserdampf angereichert. Die Kammern 15 sind mit einem gemeinsamen Auslauf verbunden und durch einen Flüssigkeitsabscheider 16 von der Kondensationskammer 17 getrennt. Durch Unterdruck wird sichergestellt, daß die aus den Kammern 15 herausgeführte Luft Wasser nur in Form von Dampf enthält.In the container 7 there is a fan 13, the air from below sucks in and blows out towards the top. The blown out, located in the upper part of the container 7 air is preferably exposed to sunlight, such as by the Arrows indicated above the container 7, heated. The heated air is in tubes 14 pressed and / or sucked over the entire area of the storage container 8 are evenly distributed and immerse in the water 9 in this. The air blown in causes the water 9 to surge and thus to enlarge it from its evaporation surface. The emerging from the water 9, in chambers 15 incoming air is therefore strong, preferably up to the saturation point, enriched with water vapor. The chambers 15 have a common outlet connected and through a liquid separator 16 from the condensation chamber 17 separated. By negative pressure it is ensured that the lead out of the chambers 15 Air contains water only in the form of steam.
Die durch den Flüssigkeitsabscheider 16 hindurchgetretene Luft wird anschließend durch eine Kondensationskammer 17 in Form eines schmalen Zwischenraumes zwischen dem Boden des Vorratsbehälters 8 und dem Boden des Behälters 7 hindurchgeführt. Dabei findet durch eine Einwirkung des Wassers 9 im Vorratsbehälter 8 sowie des Meerwassers 11, die beide jeweils relativ niedrige Temperaturen besitzen, eine Abkühlung der Luft unter den Taupunkt statt. Dabei kommt es zu einer Abscheidung des in der Luft in Form von Dampf gebundenen Wassers, das in einem Sammelbecken 18 aufgefangen wird. Die Kühlwirkung wird hier dadurch begünstigt, daß in der Kondensationskammer 17 ein geringer Unterdruck auftritt. Dieser Unterdruck ergibt sich dadurch, daß sich die Kondensationskammer auf der Ansaugseite des Gebläses 13 befindet. - Leerseite -The air that has passed through the liquid separator 16 becomes then through a condensation chamber 17 in the form of a narrow space passed between the bottom of the storage container 8 and the bottom of the container 7. This takes place by the action of the water 9 in the reservoir 8 and the Sea water 11, both of which have relatively low temperatures, a cooling the air below the dew point. This leads to a deposition of the in the Air in the form of steam-bound water, which is collected in a collecting basin 18 will. The cooling effect is promoted here by the fact that in the condensation chamber 17 a slight negative pressure occurs. This negative pressure results from the fact that the condensation chamber is on the suction side of the fan 13. - Blank page -
Claims (13)
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DE19843447060 DE3447060A1 (en) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | Process for converting water or like fluid from the liquid phase into the gaseous phase and apparatus for carrying out this process |
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DE19843447060 Withdrawn DE3447060A1 (en) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | Process for converting water or like fluid from the liquid phase into the gaseous phase and apparatus for carrying out this process |
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- 1984-12-22 DE DE19843447060 patent/DE3447060A1/en not_active Withdrawn
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