DE4340745A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten Wässern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten WässernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten Wässern durch mit
Niedertemperatur bewirkte Aufheizung der verunreinigten Wässer,
Verdunstung eines Teiles der über eine Mehrzahl von Vlies- oder
Gewebebahnen herabströmenden, verunreinigten Wässer in einem
geschlossenen Gehäuse und Kondensation des gebildeten Wasser
dampfes durch Wärmeaustausch mit zuströmenden, verunreinigten
Wässern in dem Gehäuse sowie getrennte Abführung des erhaltenen
Kondensates und der zurückbleibenden und aufkonzentrierten,
verunreinigten Wässer aus dem Gehäuse.
Es sind bereits solargetriebene Meerwasserentsalzungsanlagen
bekannt, welche auf dem Verdunsterprinzip beruhen. Diese be
kannten Anlagen haben den Nachteil, daß die Kapazität der
Brauchwassergewinnung - abgesehen von den gegebenen Parametern
der Aufheizung, der Verdunsteroberfläche und der Kondensator
oberfläche - durch den Transport des Wasserdampfes von den Ver
dunsteroberflächen zu den Kondensatoroberflächen begrenzt ist.
Zur Verbesserung dieses Transportes wurde bereits eine Zwangs
umwälzung der mit Wasserdampf angereicherten oder gesättigten
Luft vorgeschlagen, siehe den Aufsatz in "Solar World Congress",
Perth, 14.-19. August 1983, Pergamon Press, Volume 2, S. 836-841,
wo zur Verbesserung der Kapazität ein sogenanntes Zweikammer
system bei Verwendung eines Füllkörperverdunsters angewandt
wurde. Ferner sind in der DE 30 10 208 A1 ein Verfahren und eine
Vorrichtung beschrieben, bei welchen keine Zwangsumwälzung der
zum Transport des Wasserdampfes benutzten Luft angewandt wird
und die Verdunstung des Wasserdampfes aus einem mit dem
verunreinigten Wasser benetzten Vlies erfolgt. Bei dieser Anlage
wird jedoch das Vlies auf einer Seite mittels eines getrennten
Wärmetauschers aufgeheizt und das Wasser verdampft nur auf der
anderen Seite des Vlieses, so daß die Kapazität einer solchen
Vorrichtung begrenzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei denen eine
wesentlich höhere Kapazität bei gleicher Anlagengröße erreicht
werden kann und keine Zwangsumwälzung der mit Wasserdampf ange
reicherten oder gesättigten Luft erforderlich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es bei durch freie
Konvektion hervorgerufener, freier seitlicher Querströmung des
Wasserdampfes in und aus den Kanälen zwischen den Vlies- oder
Gewebebahnen in jeder Höhe der Vlies- oder Gewebebahnen von
deren Gesamtoberfläche oder dem größten Teil ihrer Oberflächen
zu dem Kondensator-Wärmetauscher zur Kondensation des Wasser
dampfes auf den Oberflächen des Kondensator-Wärmetauschers
durchgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
umfaßt ein geschlossenes Gehäuse, eine Zuleitung für verun
reinigte Wässer, einen Sammler und eine Ableitung für Kondensat,
einen Sammler und eine Ableitung für aufkonzentrierte, verun
reinigte Wässer, einen Wärmetauscher zum Erwärmen der verun
reinigten Wässer, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten
Kondensator-Wärmetauscher und eine Mehrzahl von innerhalb des
Gehäuses senkrecht angeordneten Vlies- oder Gewebebahnen, welche
als Verdunstungsflächen für die verunreinigten Wässer dienen,
sowie Pumpeinrichtungen für die verunreinigten Wässer, wobei die
Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vlies- oder
Gewebebahnen hierzwischen Kanäle für freie Konvektion von
Wasserdampf und Luft aufweisen und so zu dem Kondensator-
Wärmetauscher angeordnet sind, daß die zwischen den Vlies- oder
Gewebebahnen gebildeten Kanäle mit ihren offenen Seiten auf den
Kondensator-Wärmetauscher ausgerichtet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur Gewinnung
von Brauchwasser oder Trinkwasser aus Meerwasser angewandt, d. h.
zur Entsalzung von Meerwasser. Es ist aber auch möglich,
andere verunreinigte Wässer nach dem Verfahren aufzukonzen
trieren, z. B. verbrauchte Wässer von Fotoarbeiten oder aus
chemischen Verfahren, sofern diese verunreinigten Wässer keine
wesentlichen Anteile an Fest- oder Schwebstoffen enthalten,
wodurch die Vlies- oder Gewebebahnen unzumutbar verstopft oder
zugesetzt werden könnten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Aufheizung der
verunreinigten Wässer mit Niedertemperatur vorzugsweise mit
Solarenergie, d. h. in einem Solarwärmetauscher. Unter
Niedertemperatur sind hierbei Temperaturen bis etwa 100°C zu
verstehen, zumal bei über 100°C liegenden Temperaturen der
Siedepunkt der verunreinigten Wässer, je nach deren Zusammen
setzung oder Inhaltsstoffen erreicht sein könnte. Als Nieder
temperatur-Energiequelle zum Aufheizen der verunreinigten Wässer
können jedoch z. B. auch Motorenabgase oder Abfallwärme aus
industriellen Anlagen benutzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Mehrzahl von
senkrecht parallel zueinander unter Ausbildung von Kanälen, d. h.
in einem Abstand zueinander angeordneten Vlies- oder Gewebe
bahnen als Verdunstungsflächen für die zuvor aufgeheizten, ver
unreinigten Wässer benutzt. Die Vliese oder Gewebe können aus
beliebigen hierfür geeigneten Materialien bestehen, z. B. aus
Jute, Textilien, Glasfasern, Kunststoffen. Gegebenenfalls können
auch quergeriffelte durchgehende Bahnen aus Kunststoff, die eine
große Oberfläche für die über sie herabströmenden verunreinigten
Wässer bilden, eingesetzt werden, d. h. diese Bahnen sollen auch
von dem Begriff "Vliese oder Gewebe" umfaßt werden.
Diese Vlies- oder Gewebebahnen sind nun so angeordnet, daß die
zwischen ihnen gebildeten Kanäle auf die Oberflächen des
Kondensator-Wärmetauschers, an welchem die Kondensation des aus
den verunreinigten Wässern entstandenen Wasserdampfes statt
findet, ausgerichtet sind, wie dies in der Zeichnung noch näher
dargestellt ist. Hierdurch ist eine freie Konvektion durch
Querströmung des Wasserdampfes bzw. der den Wasserdampftrans
portierenden Luft, d. h. Strömung in überwiegend waagerechter
Richtung, in den Kanälen und aus den Kanälen zu den Oberflächen
des Kondensator-Wärmetauschers möglich, und zwar in jeder Höhe
der Vlies- oder Gewebebahnen. Damit ist jedoch eine wesentlich
höherer Massetransport von Wasserdampf möglich als bei einem
Verfahren, bei welchem die Vlies- oder Gewebebahnen nicht ent
sprechend ausgerichtet wären, so daß die erste, dem Kondensator-
Wärmetauscher nächstliegende Vlies- oder Gewebebahn bei Aufsicht
von oben parallel zu dem Kondensator-Wärmetauscher verlaufen
würde und somit eine Trennwand bilden würde, die eine freie
Querströmung durch freie Konvektion unmöglich machen würde.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der
Zeichnung sind:
Fig. 1 eine Seiten-Schnittansicht der Vorrichtung;
Fig. 2 eine Aufsicht mit Ausrichtung von Vlies- oder Gewebe
bahnen zum Kondensator-Wärmetauscher;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Aufsicht bei
Verwendung eines Plattenwärmetauschers;
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Aufsicht bei
Verwendung eines die Vlies- oder Gewebebahnen
ringförmig umgebenden Kondensator-Wärmetauschers;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Strömungen von
Wasserdampf bzw. mit Wasserdampf beladener Luft
innerhalb einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 3.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in welchem
sowohl die Teil-Verdunstung der über die Leitung 2 zugeführten,
verunreinigten Wässer als auch die Kondensation des bei der Ver
dunstung gebildeten Wasserdampfes an dem Kondensator-Wärme
tauscher 8, 14 erfolgt. Die verunreinigten, über die Leitung 2
zugeführten Wässer werden zunächst durch den Kondensator-
Wärmetauscher 8, 14 geführt, worin sie unter Kondensation des
Wasserdampfes und entsprechendem Wärmeübergang aufgewärmt
werden. Sie werden dann in einem Wärmetauscher 7, 16 weiter
aufgeheizt und dann über einen geeigneten Verteiler auf die
Oberseiten der Vlies- oder Gewebebahnen 9 aufgegeben. Sie
strömen die senkrechten Oberflächen 10 dieser Vlies- oder
Gewebebahnen 9 herab, wobei ein Teil des Wassers aus ihnen
verdunstet und werden in dem Sammler 5 gesammelt und über die
Ableitung 6 aus dem Gehäuse 1 entfernt. Gegebenenfalls können
sie zur Zuleitung 2 ganz oder teilweise rückgeführt werden,
falls eine weitere Aufkonzentrierung gewünscht wird. Mit 12 ist
die Pumpeinrichtung für die verunreinigten Wässer bezeichnet.
Der an dem Kondensator-Wärmetauscher kondensierte Wasserdampf
wird im Sammler 3 gesammelt und über die Ableitung 4 aus dem
Gehäuse geführt. Dieses Kondensat stellt das Brauchwasser dar,
d. h. gereinigtes Wasser.
Das Ausmaß der Verdunstung von Wasser aus den verunreinigten,
auf die Vlies- oder Gewebebahnen aufgegebenen Wassers hängt in
starkem Maße von der Beschaffenheit dieser verunreinigten Wässer
ab, auf jeden Fall muß verhindert werden, daß eine Abscheidung
von Feststoffen, z. B. Auskristallisieren von Salz bei Einsatz
von Meerwasser als verunreinigte Wässer, erfolgt.
Weitere beeinflussende Parameter sind selbstverständlich die zur
Verfügung stehende Maximaltemperatur, die im Wärmetauscher 7, 16
erreicht werden kann, sowie das Verhältnis von zugeführter Menge
an verunreinigten Wässern zu Oberfläche der Vlies- oder Gewebe
bahnen.
In Fig. 2 ist eine Schnitt-Aufsicht auf das in Fig. 1 darge
stellte Gehäuse 1 mit dem darin befindlichen Kondensator-Wärme
tauscher 8. Mit 9 sind die Mehrzahl von Vlies- oder Gewebe
bahnen und mit 10 deren Verdunstungsflächen bezeichnet.
Zwischen den Vlies- oder Gewebebahnen 9 befinden sich die Kanäle
11, längs denen sowohl eine ungehinderte Strömung der sich
zunehmend mit Wasserdampf beladenden Luft nach Oben als auch
eine ungehinderte freie Konvektionsströmung in Querrichtung, d. h.
weitgehend in waagerechter Richtung, von ihren Seitenflächen
13 ausgehend zu dem Kondensator-Wärmetauscher 8 ausbilden kann.
Dies ist noch ausgeprägter bei der in der Fig. 3 gezeigten
Anordnung der Fall, bei welcher ein Plattenwärmetauscher 14
verwendet wird, dessen Platten in gleicher Richtung wie die
Vlies- oder Gewebebahnen ausgerichtet sind, d. h. die offenen
Seiten 15 des Plattenwärmetauschers 14 stehen den offenen Seiten
13 der Kanäle 11 gegenüber. Hierdurch ist eine ungehinderte
Querströmung von Wasserdampf bzw. mit Wasserdampf beladener Luft
möglich.
In der Fig. 4 ist noch eine weitere Anordnung in Schnitt-
Aufsicht gezeigt, bei welcher der Kondensator-Wärmetauscher 17
ringförmig um die Vlies- oder Gewebebahnen 9 angeordnet ist.
Hierdurch ist eine kompakte und wirkungsvolle Anordnung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
Die Fig. 5 zeigt schematisch die Strömungen in einer erfind
ungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist.
Dadurch, daß keine Trennwand oder ein sonstiges mechanisches
Hindernis zwischen Vlies- oder Gewebebahnen 9 einerseits und
Kondensator-Wärmetauscher 8, 14 andererseits vorhanden ist,
können die Strömungen sich in jeder Höhe der Vlies- oder
Gewebebahnen 9 bzw. des Kondensator-Wärmetauschers 8, 14
ausbilden, wie durch die mit 18 bezeichneten Strömungslinien
dargestellt ist. Auf diese Weise ergibt sich ein Verdunsten und
eine Kondensation von Wasserdampfin jeder Höhe der einzelnen
Vlies- oder Gewebebahnen bzw. des Kondensator-Wärmetauschers.
Dies gilt für alle Typen von Kondensator-Wärmetauschern, wobei
der Effekt natürlich bei einer Anordnung mit Pattenwärme
tauscher, wie in Fig. 3 gezeigt, besonders ausgeprägt ist.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Zuleitung für verunreinigte Wässer
3 Sammler für Kondensat
4 Ableitung für Kondensat
5 Sammler für aufkonzentrierte, verunreinigte Wässer
6 Ableitung für aufkonzentrierte, verunreinigte Wässer
7 Wärmetauscher für verunreinigte Wässer
8 Kondensator-Wärmetauscher
9 Vlies- oder Gewebebahnen
10 Verdunstungsflächen von (9)
11 Kanäle zwischen (9)
12 Pumpeinrichtung für verunreinigte Wässer
13 offene Seiten von (11)
14 Plattenwärmetauscher
15 offene Seiten von (14)
16 Solarkollektor
17 ringförmiger Kondensator-Wärmetauscher
18 Strömungslinien der mit Wasserdampf beladenen Luft
2 Zuleitung für verunreinigte Wässer
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17 ringförmiger Kondensator-Wärmetauscher
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Claims (8)
1. Verfahren zur Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten
Wässern durch mit Niedertemperatur bewirkte Aufheizung der
verunreinigten Wässer, Verdunstung eines Teiles der über eine
Mehrzahl von Vlies- oder Gewebebahnen herabströmenden, verun
reinigten Wässer in einem geschlossenen Gehäuse und Konden
sation des gebildeten Wasserdampfes durch Wärmeaustausch mit
zuströmenden, verunreinigten Wässern in dem Gehäuse sowie
getrennte Abführung des erhaltenen Kondensates und der
zurückbleibenden und aufkonzentrierten, verunreinigten Wässer
aus dem Gehäuse,
dadurch gekennzeichnet, daß
es bei durch freie Konvektion hervorgerufener, freier seit
licher Querströmung des Wasserdampf es in und aus den Kanälen
zwischen den Vlies- oder Gewebebahnen in jeder Höhe der Vlies-
oder Gewebebahnen von deren Gesamtoberfläche oder dem größeren
Teil ihrer Oberflächen dem Kondensator-Wärmetauscher zur
Kondensation des Wasserdampfes auf den Oberflächen des
Kondensator-Wärmetauschers durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
als verunreinigtes Wasser Meerwasser eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung solarthermisch
durchgeführt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein geschlossenes Gehäuse
(1), eine Zuleitung (2) für verunreinigte Wässer, einen
Sammler (3) und eine Ableitung (4) für Kondensat, einen
Sammler (5) und eine Ableitung (6) für aufkonzentrierte,
verunreinigte Wässer, einen Wärmetauscher (7) zum Erwärmen der
verunreinigten Wässer, einen innerhalb des Gehäuses (1) ange
ordneten Kondensator-Wärmetauscher (8) und eine Mehrzahl von
innerhalb des Gehäuses (1) senkrecht angeordneten Vlies- oder
Gewebebahnen (9), welche als Verdunstungsflächen (10) für die
verunreinigten Wässer dienen, sowie Pumpeinrichtungen (12) für
die verunreinigten Wässer,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vlies- oder Gewebebahnen (9) hierzwischen Kanäle (11) für
freie Konvektion von Wasserdampf und Luft aufweisen und so zu
dem Kondensator-Wärmetauscher (8) angeordnet sind, daß die
zwischen den Vlies- oder Gewebebahnen (9) gebildeten Kanäle
(11) mit ihren offenen Seiten (13) auf den Kondensator-Wärme
tauscher (8) ausgerichtet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kondensator-Wärmetauscher (8) ein Plattenwärmetauscher
(14) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die offenen Seiten (15) des Plattenwärmetauschers (14) auf die
offenen Seiten (13) der zwischen den Vlies- oder Gewebebahnen
(9) gebildeten Kanäle (11) ausgerichtet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (7) ein Solarkollektor (16) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kondensator-Wärmetauscher (8) ein ringförmig um die Mehr
zahl der Vlies- oder Gewebebahnen (9) angeordneter Konden
sator-Wärmetauscher (17) ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4340745A DE4340745C2 (de) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten Wässern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4340745A DE4340745C2 (de) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten Wässern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4340745A1 true DE4340745A1 (de) | 1995-06-01 |
| DE4340745C2 DE4340745C2 (de) | 1998-10-08 |
Family
ID=6503784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4340745A Expired - Fee Related DE4340745C2 (de) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser aus verunreinigten Wässern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4340745C2 (de) |
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Owner name: JUNG, DIETRICH, DR., 88167 STIEFENHOFEN, DE |
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| 8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: JUNG, DIETRICH, DR., 88167 STIEFENHOFEN, DE Inventor name: SIZMANN, RUDOLF, PROF. DR., 81825 MUENCHEN, DE |
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