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Verfahren zur Süßwassererzeugung aus Salzwasser bzw. von reinem Wasser
aus Rohwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Süßwassererzeugung aus Salzwasser
bzw. von reinem Wasser aus verunreinigtem, bei dem das Eis in Wärmeaustausch mit
dem verdichteten Kältemitteldampf zwecks Rückgewinnung der Schmelzwärme gebracht
wird, und besteht im wesentlichen darin, daß das schmelzende Eis im Kondensator
in Wärmeaustausch mit dem gesamten oder nahezu dem gesamten umlaufenden Kältemittel
gebracht wird, indem das zur Kühlung dienende Schmelzwasser im Kondensator ständig
durch eine Fördervorriclitu,ng umgewälzt wird, wobei es aus dem,unteren Kondensatorraum
entnommen und im oberen über die hier schwimmenden Eiskörper geleitet wird, so -eine
Schmelzung des Eises und Übertragung der Kondensado,-nswäxme auf das schmelzende
Eis bei tiefster Temperatur bewirkend.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Schmelzwärme des Eises oder
eines sonstigen infolge der Herunterk-ühlung in den festen Aggregatzustand übergegangenen
Stoffes zur Kühlung bzw. Verflüssigung des umlgufenden verdichteten Kältemittels
zurückzugewinnen. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt jedoch die Verdichtung in
zwei Verdichtern, vor allem aber wird hierbei der verdichtete Stoff in unmittelbarem
Wärmeaustausch mit dem verdichteten Kältemittel in ehvem Arbeitsgang gebracht. Dies
bedingt nicht nur eine Komplikation der Anlage, sondern vor allem ergeben sich für
diese unmittelbare Wärmeübertragung vom Eis erhebliche Schwierigkeiten, da das Eis
wegen seines geringeren spezifischen Gewichts an der Oberfläche des Schmelzwassers
schwimmt, und .es kann mithin eine Wärmeübertragung auf die Wärmeaustauschflächen
nur nach Maßgabe der Wärmeleitung durch das Wasser erfolgen, die bekanntlich sehr
gering ist.
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Diese übeastände werden durch die Erfindung dadurch behoben, daß das
Schmelzwasser nicht einfach nach einmaligem Durchgang durch den Kondensator abfließt,
sondern in .ständigem Kreislauf zwischen den Wärmeaustauschflächen und -dem schmelzenden
Eise umgewälzt wird, indem es aus dem unteren Raum des Kondensators abgesaugt und
über die ,auf der Oberfläche des Schmelzwassers schwimmenden Eiskörper geleitet
wird, so daß das umgewälzte Schmelzwasser als unmittelbarer Wärrneüberträger wirkt,
indemes sich an dem schmelzenden Eise auf nahezu o° abkühlt und mit dieser tiefen
Temperatur die Wärmeaustauschflächen passiert. Die Wärmeübertrggung erfolgt also
nicht durch ein; fache Wärmeleitung durch mehr oder weniger ruhendes oder doch parallel
zu dem schmelzenden Eise rund den Wärmeaustauschflächen fließendes, schlecht wärmeleit(i,-ndes
Wasser, sondern, das Schmelzwasser dient hierbei als umlaufender unmittelbarer Wärmeübertrager.
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Die Erfindung sei ,an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es bedeutet
in dieser ,a den Eiserzeuger, b den Schmelzwasserkondensator,
c
eine Wärmeausta'uscher zur Rückgewirmung der fühlbaren Kälte des Schmelzwassers
zur Vorkühlung der verdichteten. Kältemitteldämpfe, d einen Vorkühler für die #'
verdichteten Kältemitteldämpfe durch fremde Kühlmittel, e einen. Kompressor und
f eixiEn'-Wärmeaustauscher zur Rückgewinnung - der' Kälte des abfließenden überschußrohwassers
zur Vorkühlung des frisch zufließenden Rohwassers.
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Als Eiserzeuger ist hier ein solcher angenommen, bei. dem die Eiserzeugung
in von dem verdampfenden Kältemittel ummittelbar gekühlten Gefrierzellen g erfolgt,
die in ein das zu verarbeitende Rohwasser enthaltende Bad getaucht sind und von
diesem überflutet werden. Die Eiskörper werde. hierbei periodisch aus den Gefrierzellen
losgelöst und steigen infolge ihres Auftriebes an,düa Oberfläche, von wo sxe mittels
einer Transportvorrichtung h herausgefischt und zur Eisrutsche i befördert werden,
von wo sie in den Schmelzwasserkondensator b gelangen.
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Als Schmelzwasserkondensator ist hier ein Tauchkondensator angenommen,
der von dem Schmelzwasser überflutet wird. Zwecks Erzielung eines regen Wärmeaustausches
bzw. einer tiefen, in der Nähe von o° gelegenen Kondensationstemperatur wird - das
Schmelzwasser mittels einer Umwälzpum.pe k in ständigem Kreislauf ,durch den Kondensator
umgewälzt, indem es aus dem Bodenraum abgesaugt und über die an der Oberfläche schwimmenden
Eiskörper gespült wird, so daß das hier als Kühlmittel dienende Schmelzwasser ständig
an den schmelzenden Eiskörpern auf die Schmelztemperatur heruntergekühlt wird. Das
umlaufende Schmelzwasser dient hierbei also gewissermaßen als Kälteüberträger von
dem schmelzenden Eise auf den kondensierenden Kältemitteldampf, und es wird so die
Kondensationswärme mittelbar bei tiefer Temperatur durch das Schmelzwasser auf das
schmelzende Eis übertragen.
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Das nach Maßgabe .der frischen Eiszufuhr überschüssig werdende Schmelzwasser
wird über die überlaufleitung t abgeleitet. Um hierbei jedoch die im Schmelzwasser
enthaltene fühlbare Kälte . zurückgewinnen zu können, leitet man dieses Ablaufschmelzwasser
zweckmäßig durch den Wärmeaustauscher c, in welchem es mit dem vom Kompressor kommenden
verdichteten Kältemitteldampf in Wärmeaustausch steht, der dadurch vor Eintritt
in den eigentlichen Schmelzkondensator b herunter- bzw. vorgekühlt wird. Um den
Betrieb nach Maßgabe der Bedürfnisse variieren zu können, wird dieser Wärmeaustauscher
c jedoch zweckmäßig mit einem Umgangsabsperrorgan m versehen; um gegebenenfalls
auch den Betrieb unter Umgehung des Wärmeaustauschers c durchführen zu können, um
so die Abflußtemperatur variieren zu ;können.
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' Außerdem ist in der Zeichnung noch ein ', weiterer, von einem fremden
Kühlmittel gespeister Wärmeaustauscher d zwischen dem Verdichter e und dem Schmelzwasserwärmeaustauscher
c angedeutet, um mittels dieses den verdichteten Kältemitteldampf zwecks Ableitung
der Verdichtungswärme vorkühlen zu können.
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Der Weg des Kältemittels ergibt sich im Gegenstrom zu dem Wasser nach
.der Zeichmmg wie folgt: Durch den Kompressor e wird der Kältemitteldampf angesaugt
und verdichtet, hierauf durch den Vorkühler d nach .dem Wärmeaustauscher c bzw.
dessen Umgang m gedrückt, von wo er in den Schmelzkondensator b gelangt. Das in
diesem verflüssigte Kältemittel entspannt sich hierauf über das Reduzierventil o
,auf die Verdampferspannung, und das entspannte Kältemittel wird hierauf anschließend
in den die Gefrierzellen g umgebenden Verdampferkammern kälteerzeugend zur Verdampfung
gebracht. Der ,nt°spannte Kälremitteldampf wird angesaugt, worauf der Kreislauf
des Kältemittels geschlossen wird. Selbstverständlich kann in bekannter Weise an
Stelle des Kompressors auch ein Absorber-Kocher-System bei Absorptionskäiteanlagen
treten, wodurch das Grundprinzip an sich nicht berührt wird.
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Um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, ist es erforderlich,
daß nach Maßgabe der Anreicherung des Rohwassers im Gefrierbade nach Maßgabe der
Ausgefrierung von reinem Wassereis ständig ein Teil des Rohrestwassers abgeleitet
!und eine dieser überschußmenge zuzüglich der nutzbar gewonnenen Eismenge entsprechende
frische Rohwassermenge zugeleitet wird. Um nun auch die in dem abzuleitenden Teilstrom
noch enthaltene Kälte zurückzugewimen, wird dieser zweckmäßig durch einen Wärmeaustauscher
f im Gegenstrom zu dem frischen Rohwasser abgeleitet, das über das Regulierorgan
p dem System im ständigen Strom zugeleitet wird.
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Sollte sich ergeben, daß bei stark verunreinigtem bzw. salzigem Wasser
ein klares Süßwassereis nicht zu erreichen ist, so können zwei oder mehrere solcher
Anlagen hintereinandergeschaltet werden, wobei das in der einen Stufe gewonnene
vorgereinigte Wasser als Rohwasser in -die nächste Stufe geleitet wird, während
umgekehrt das angereicherte Rohwasser, je nachdem Konzentrationszustand dieses,
entweder abgeleitet oder aber dem Rohwasser der vorangegangenen Moder einer der
vorangegangenen Stufen wieder zugeleitet wird.