DE3714628A1 - Osmotischer generator - Google Patents

Osmotischer generator

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DE3714628A1
DE3714628A1 DE19873714628 DE3714628A DE3714628A1 DE 3714628 A1 DE3714628 A1 DE 3714628A1 DE 19873714628 DE19873714628 DE 19873714628 DE 3714628 A DE3714628 A DE 3714628A DE 3714628 A1 DE3714628 A1 DE 3714628A1
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DE
Germany
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solution
vessel
kno
turbine
hot
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DE19873714628
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Emil Pfautsch
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/005—Electro-chemical actuators; Actuators having a material for absorbing or desorbing gas, e.g. a metal hydride; Actuators using the difference in osmotic pressure between fluids; Actuators with elements stretchable when contacted with liquid rich in ions, with UV light, with a salt solution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/02—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid remaining in the liquid phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

Angaben zur Gattung
Die Anlage soll es möglich machen Wärmeenergie niedrigen Potentials wirtschaftlich in elektrische Energie umzuwandeln. Als Wärme­ quellen können verwendet werden: Solarwärme, Erdwärme, die Wärme tropischer Meere, und Abwärme von Kraftwerken und Industrie­ betrieben.
Stand der Technik
Es gibt Wärmekraftmaschinen mit Ammoniak als Arbeitsmittel, die in einem thermodynamischen Kreisprozeß elektrische Energie erzeugen.
Kritik des Standes der Technik
Wegen der geringen Temperaturen ist der Wirkungsgrad nach Cornat sehr gering die meiste Wärme fällt als Abwärme am Kondensator an.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Weg zu finden wie die Wärme niederen Potentials wirtschaftlich zu nutzen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Temperaturabhängige Verhalten von KNO3 in bezug auf seine Löslichkeit ausnutzt. Man hat eine heiße Lösung von KNO3 und eine kalte Lösung von KNO3.
In der heißen Lösung von KNO3 ist viel mehr Salz gelöst als in der kalten Lösung. Es entsteht in der heißen Lösung ein osmotischer Druck weil durch eine halbdurchlässige Membran aus der kalten Lösung Wasser in die heiße Lösung dringt. Dieses Wasser erzeugt einen Druck und der unter Druck stehenden Salzlösung wird eine Turbine angetrieben.
Erzielbare Vorteile
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen in dem höheren Wirkungsgrad der Anlage.
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
Es zeigt
  •  1 = Wärmeisolierung
     2 = Generator
     3 = Turbine
     4 = Heizschlange für Warmwassereinlaß
     5 = Kondenstions und Verdampfungsschlange der Wärmepumpe
     6 = Rührbesen
     7 = Motor für Rührbesen
     8 = Motor und Pumpe für Salzeinspritzung
     9 = Düse für Salzeinspritzung
    10 = Bodenkörper zur Salzabscheidung
    11 = Füllrohr
    12 = verdünnte KNO3 Lösung
    13 = konzentrierte KNO3-Lösung, Verstärkung für halbdurchlässige Membran
    14 = Expansionsventil
    15 = Motor für Wärmepumpe
    16 = halbdurchlässige Membran
In einen Druckbehälter befindet sich abgetrennt durch eine halbdurchlässige Membran rechts konzentrierte KNO3 Lösung, links verdünnte KNO3 Lösung.
Der Druckbehälter ist rechts wärmeisoliert ausgeführt.
Im linken Teil des Behälters ist keine Wärmeisolierung vorgesehen.
Im rechten Teil des Behälters befindet sich eine Heizschlange diese heizt die Lösung auf 80°C auf.
Da daß KNO3 Salz in seinem Verhalten bezogen auf die Löslichkeit stark temperaturabhängig ist, wird in der heißen Lösung mehr Salz gelöst.
Im linken Teil des Behälters sorgt eine Wärmepumpe für eine Temperatur von 0°C. Es ist viel weniger Salz gelöst, man hat zwei Lösungen unterschiedlicher Konzentration vor sich.
Die Lösung mit der stärkeren Konzentration versucht sich zu ver­ dünnen, und es strömt durch die halbdurchlässige Membran Wasser zu der konzentrierten Lösung.
Dieses eingedrungene Wasser erzeugt einen Druck im rechten Teil des Behälters. Etwas Wasser strömt über die Turbine durch den Einfüllstutzen in den linken Teil des Behälters.
Das mit dem Wasser mitgeführte Salz scheidet sich in der kalten Lösung als Bodenkörper ab.
Hat die Lösung sich soweit verdünnt das der Druck nachgelassen hat, so wird durch die Pumpe das Salz abgesaugt und eingespritzt.
Der Druck baut sich wieder auf und der Vorgang beginnt von neuem. Der sogenannte osmotische Druck kann sehr hoch werden deshalb muß die Membran abgestützt werden weil sie dem Druck standhalten muß.
Durch das Verdünnen der Lösung wird dauernd Wärme verbraucht. Diese Wärme liefert die Heizschlange.
Die Abwärme des Wärmepumpenmotors wird durch das Kühlwasser aus dem linken Teil des Behälters abgeführt.

Claims (3)

  1. Osmotischer Generator, dadurch gekennzeichnet, daß man eine schwach konzentrierte kalte KNO3-Lösung und eine heiße stark konzentrierte KNO3-Lösung durch eine halbdurchlässige Membrane getrennt hat.
  2. Die kalte Lösung wird durch eine Wärmepumpe auf 0°C gehalten. Die warme Lösung durch eine Zusatzheizung in Form einer Heiz­ schlange die mit warmen Wasser gefüllt ist auf 35°C gehalten. Der entstehende osmotische Druck wird zur Turbine geleitet und in elektrische Energie mittels eines Generators verwandelt. Nachdem die heiße Lösung die Turbine passiert hat wird sie in die kalte Lösung geleitet dort scheidet sich das überschüssige Salz als Bodenlösung aus.
  3. Das überschüssige Salz wird mit einer Pumpe in die heiße Lösung gespritzt.
DE19873714628 1987-05-02 1987-05-02 Osmotischer generator Withdrawn DE3714628A1 (de)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3722232A1 (de) * 1987-07-06 1989-01-19 Kernforschungsanlage Juelich Osmotischer kreisprozess
WO2023219996A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-16 Nana Rahul S Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof
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US11855324B1 (en) 2022-11-15 2023-12-26 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump
WO2024107870A1 (en) * 2022-11-15 2024-05-23 Nana Rahul S Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump
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