DK167294B1 - Fremgangsmaade og apparat til destillation og genvinding af energi - Google Patents

Description

DK 167294 B1

Opfindelsen angår et apparat til destillation og genvinding af energi omfattende en modstrømsvarmeudveksler, en fordampningskondensatorenhed, der begge er opbygget af et antal metalplader, der er anbragt i en stak, og en kompressor for blæsning 5 af damp, idet varmeudveksleren og fordampnings-kondensatorenheden er forbundet ved hjælp af slanger, og den første slange fører udblæsning fra enheden til varmeudveksleren, og den anden slange fører destillatet fra enheden til varmeudveksleren, og den tredje slange fører fødevæsken fra varmeudveksleren til 10 enheden.

Der kendes anlæg til destillation af havvand i stor skala, hvor destillationsomkostni'ngerne reduceres som følge af, at der sker en genvinding af energien - jf. US patentskrift nr. 3.423.293. Havvandet koges ved hjælp af den varme, der afgives 15 fra dampen under kondensering. Til recirkulation af varmen komprimeres dampen af et dampkompressions-destillationsanlæg, idet dampen kondenseres i et metalrør, der er i kontakt med det kogende havvand. Den varme, der afgives af den kondenserende damp, strømmer gennem rørvæggene til det kogende hav-20 vand, hvorved der genereres mere damp. Den kondenserede damp, der nu er destilleret til flydende vand, føres gennem en modstrømsvarmeveksler til opvarmning af det indgående havvand.

Dampkompressions-destillationsanlæg er ikke særligt effektive som følge af, at rørene, der overfører varme fra den kondense-25 rede damp til det kogende havvand, ikke har et tilstrækkeligt stort overfladeareal. Der er flere årsager til dette. Rør er forholdsvis dyre og er sædvanligvis svejst langs den ene søm og i begge ender. Det er upraktisk at pakke rørene for tæt, eftersom de skal være tilgængelige for periodisk rengøring, og 30 rør svejst i centret af komplicerede rørbundter er vanskelige at rengøre. Med et begrænset areal til kondensering er der tendens til, at dampen ikke kondenserer særlig hurtigt.

Fra US patentskrift nr. 4.341.601 kendes en fremgangsmåde til genvinding af energi ved destillation. Ved denne fremgangsmåde DK 167294 B1 2 sker der en varmeudveksling imellem to fluida af forskellige temperaturer, idet de nævnte fluida føres gennem kamre, der er adskilt af i hvert fald én lodret varmeoverføringsplade. Det kolde fluidum bringes i kog, og der frembringes damp af flui-5 det. Endvidere hæves damptrykket med en værdi, der højst er o 0,14 kg/cm højere end det minimum, der kræves for kondensering ved atmosfæretryk. Endvidere kondenserer dampen under forøget tryk i et resterende kammer til tilvejebringelse af det varmere fluidum. Ved denne kendte fremgangsmåde anvendes 10 en "falling film vaporator", og det varmere fluidum kondenseres i et kammer mellem to varmeoverføringsplader. Ved denne metode er det ikke muligt at udfylde hele det område, der grænser op til kogefladerne af varmeoverføringspladerne. Kogning over hele fladen vil derved ikke kunne ske. Derved bliver 15 varmeoverføringen ikke optimal, og virkningsgraden reduceres.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et destillationsapparat, der gør det muligt at udnytte hele overfladearealet af kogefladen af varmeoverføringspladen udnyttes.

Et destillationsapparat af den indledningsvis nævnte art er 20 ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at områderne mellem pladerne af varmeudveksleren danner kamre for en væskestrøm, medens kamre for varm væske veksler med kamre for kold væske for derved at overføre varme fra varm væske, der strømmer i én retning på den ene side, til kold væske, der strømmer i den 25 anden retning på den anden side, at områderne mellem pladerne og fordampnings-kondenseringsenheden danner kogekamre og kondensatorkamre, hvilke kamre veksler, og at kompressoren trækker damp ud af fordampningskamrene og blæser den ind i kondensatorkamrene. Derved destilleres væsker med et meget lille 30 energiforbrug som følge af, at energien recirkuleres. Derved øges virkningsgraden. Årsagen til den forøgede virkningsgrad er i høj grad, at varmeoverf ør ingen sker over et meget stort overfladeareal.

DK 167294 B1 3

Fremdeles kan ifølge opfindelsen fødeindtaget være placeret ved bunden af kamrene for den koldere væske.

Endvidere kan ifølge opfindelsen fødeindtaget være placeret ved toppen af kamrene for den koldere væske.

5 Desuden kan ifølge opfindelsen den enkelte varmeoverførings-plade udgøres af et tyndt uigennemtrængeligt plademateriale af en tykkelse på 0,025-0,51 mm.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til genvinding af energi ved destillation omfattende en udveksling af varme 10 mellem to væsker, der har forskellige temperaturer, en forskydning af væskerne gennem fordampnings- og kondensatorkamre adskilt af mindst én vertikal varmeoverføringsplade, hvorefter den koldere væske i fordampningskammeret eller -kamrene bringes i kog for tilvejebringelse af damp fra en del af væsken, 15 en hævning af damptrykket med en værdi, der ikke er mere end omkring 0,14 kg/cm2 højere end det minimum, der kræves for kondensering ved atmosfæretryk, og en kondensering af dampene under højere tryk i kondenseringskamrene til opnåelse af den varmere af de to væsker. Fremgangsmåden er ejendommelig ved, 20 at den koldere væske, som føres til kogekammeret eller -kamrene, fylder kammeret eller kamrene fra bunden til et niveau, som helt dækker kogefladen af varmeoverføringspladen, når væsken er bragt i kog. Derved opnås en særlig hensigtsmæssig fremgangsmåde til genvinding af energien ved destillation.

25

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en varmeveksler og en kerne, fig. 2 et sprængt billede af kernen i fig. 1, 30 fig. 3 kernen i en alternativ udførelse, og DK 167294 B1 4 fig. 4 et sprængt billede af varmeudveksleren i fig. 1.

Fig. 1 viser en modstrømsvarmeveksler bestående af stablede plader og en kerne 12 for rensning eller koncentrering af væsker. Både varmeveksleren 11 og kernen 12 er opbygget af en 5 stak af plader af metal eller et andet materiale med pakninger.

Varmeveksleren 11 består af 100 plader af rustfrit stål af type 316, der er i stand til at modstå korrosion fra havvand.

Den enkelte plade måler 23 cm x 30 cm x 0,25 mm. Ved hjælp af 10 siliconepakninger opretholdes en afstand på 0,81 mm imellem pladerne. Nogle endeplader af fiberglas stabiliserer varmeveksleren. Den forreste endeplade 13 måler 64 cm x 30 cm x 6.35 mm, og den bages te endeplade 14 måler 27,9 cm x 30 cmx 6.35 mm.

15 Mellemrummene mellem pladerne danner kamre for gennemstrømning af væske. Kamre for varm væske (produktet eller udblæsningen) veksler med kamre for kold væske (det tilførte vand). Hver plade overfører varme fra den varme væske, der strømmer i én retning på den ene side, til den kolde væske, der strømmer i 20 den anden retning på den anden side.

Kernen 12 består af 51 plader af rustfrit stål af typen 316. Pladerne har dimensionerne 41 cm x 30 cm x 0,25 mm. Den ene side af hver af pladerne tjener som kogeflade, medens den anden side tjener som kondenseringsflade. Nogle siliconepaknin-25 ger opretholder en afstand på 1,52 mm imellem pladerne. Endeplader af fiberglas stabiliserer kerne 12. Den forreste endeplade 17 måler 41 cm x 30 cm x 6,35 mm, medens den bageste endeplade 18 måler 41 cm x 36 cm x 6,35 mm.

Mellemrummene mellem pladerne tjener som kamre for kogning og 30 kondensering. Kogekamrene er forbundet indbyrdes og danner en kedel. Kondenseringskamrene er også forbundet indbyrdes og danner en kondensator. Kogekamrene veksler med kondenserings- DK 167294 B1 5 kamrene. Hver plade overfører varme fra dampkondensering på den ene side til væskekogning på den anden side.

En kompressor 16, der er boltet fast til kernen 12, blæser damp fra kogekamrene til kondenseringskamrene. Kompressoren 5 kan være af typen Lamb-kompressor # 115962.

Kernen 12 står i forbindelse med varmeveksleren 11 via tre slanger 19, 21 22. Slangen 19 til højre fører udblæsningen fra kernen 12 til varmeveksleren 11. Slangen 21 i midten viderefører produktet fra slangen 12 til varmeveksleren 11. Slangen 22 10 til venstre viderefører tilført væske fra varmeveksleren 11 til kernen 12. Slangen 22 indeholder en gas/væskeseparator 28 for fjernelse af opløste gasser og væsker fra den tilførte væske. De fjernede gasser og væsker afgives via en gas/dampud-gang 35, hvilket vil blive beskrevet i det følgende.

15 Slangen 22 indeholder en opvarmningsenhed 23, der kan tilføre energi under opstart og derefter opererer intermitterende til opretholdelse af de ønskede driftsforhold. Opvarmningsenheden kan f.eks. være af typen "Immersion Heater", der fremstilles af A. 0. Smith & Co. Opvarmningsenheden 23 styres af en tryk-20 afbryder 24, der kan reagere på damptrykket i kedlen. Trykafbryderen 24 står i forbindelse med kedlen via en slange 26, der er ført gennem en åbning 27 i endepladen 17. Når trykket i kedlen overstiger omgivelsernes tryk med mere end 0,07 kg/m , åbner trykafbryderen 24, og energitilførslen til opvarmnings-25 enheden 23 afbrydes. Når trykket i kedlen overstiger omgivelsernes tryk med mindre end 0,035 kg/m^, slutter afbryderen 24, og energitilførslen til opvarmningsenheden 23 genetableres.

Alternativt kan opvarmnings enheden 23 styres af temperaturen af vandet i kedlen. I dette tilfælde kan trykafbryderen er-30 stattes af en termistor. En termistor af typen AP1H1046 fra Midwest Components Inc. vil være egnet. Termistoren afbryder for energitilførslen til opvarmnings enheden 23, når vandtemperaturen når op på 101°C, og genetablerer energiforsyningen til DK 167294 B1 6 opvarmningsenheden 23, når vandets temperatur er faldet til 100°C.

De tre slanger 25, 20, 15 i det nedre venstre hjørne af varmeveksleren 11 leder væske til og fra anlægget. Tilførslen af 5 væsken sker via slangen 25, udtagningen af produktet sker via slangen 20, og udblæsningen sker via slangen 15.

Af de angivne dimensioner for kernen 12 og varmeveksleren 11 er det kun tykkelsen af pladerne og afstanden derimellem, der er kritisk. Tykkelsen af pladerne skal være på 0,025 - 0,51 10 mm. Det er også muligt at anvende plader uden for dette område. Tyndere plader vil imidlertid kunne flænge eller punktere, medens tykkere plader vil reducere virkningsgraden og være fordyrende. Plader af en tykkelse på 0,25 mm giver ikke efter, er billige og har en god varmeoverføringsevne. Afstanden imel-15 lem pladerne skal ligge mellem 0,13 mm og 2,54 cm i kernen 12, og mellem 0,13 mm og 6,4 mm i modstrømsvarmeveksleren 11. Modstrømsvarmeveksleren 11 opnår den størst mulige virkningsgrad, når afstanden imellem pladerne er 2,54 mm eller mindre, idet en afstand på 0,81 mm er ideel i de fleste tilfælde.

20 Pladerne kan være fremstillet af rustfrit stål, aluminium, messing, kobber-nikkel 90/10, glas eller polyester eller af ethvert materiale, der kan formes til en tynd plade og er i stand til at opretholde sin struktur ved de pågældende driftstemperaturer. Højden og bredden af pladerne er ikke særlig 25 vigtig, når bortses fra særlige tilfælde, der vil blive omtalt i det følgende. Flere forskellige pakningsmaterialer vil kunne komme på tale. Dimensionerne og materialerne af endepladerne er uden betydning, når blot disse plader giver en tilstrækkelig stabilitet. Enhver dampkompressor vil kunne anvendes, når 30 blot strømningshastigheden svarer til strømningshastighederne af kernen og varmeveksleren.

Antallet af plader i kernen 12 og i modstrømsvarmeveksleren 11 afhænger af den ønskede strømningshastighed og virkningsgrad.

DK 167294 B1 7

For en minimal strømningshastighed er én varmeoverføringsplade tilstrækkelig til at tilvejebringe en kerne eller en modstrømsvarmeveksler. I kombination med to endeplader vil den ene plade kunne danne basisstrukturen med et kammer indehol-5 dende et forholdsvis varmt fluidum på den ene side af pladen, og et andet kammer indeholdende et forholdsvis koldt fluidum på den anden side af pladen. Den af stablede plader bestående kerne omfatter i almindelighed mindst fem plader. Kernen 12 i fig. 1, der er opbygget af 51 plader, opvarmer 57 1 vand per 10 time. Modstrømsvarmeveksleren 11 i fig. 1, der indeholder 100 plader, opvarmer 114 1 koldt vand per time, idet der udtages varme fra 57 1 af produktet og 57 1 af udblæsningen.

Fig. 2 viser et sprængt billede af kernen 12 i fig. 1, idet man ser to varmeoverføringsplader 29 og 31. Til den ene side 15 af hver af pladerne er fastgjort en pakning. Pladen 29 har til venstre en pakning 32 for et kogekammer 33. Kogekammeret 33 ligger mellem de to plader, idet afgrænsningerne har henvisningstallet 51 i toppen, henvisningstallet 30 i bunden, henvisningstallet 41 til venstre og henvisningstallet 60 til 20 højre.

Pladen 31 har til højre en pakning 34 for et kondenseringskammer 36. Kondenseringskammeret 36 ligger mellem varmeoverfø-ringspladen 31 og den forreste endeplade 17 (i stakken ligger kondenseringskamrene selvfølgelig mellem to nærliggende varme-25 overføringsplader - ikke mellem en plade og en endeplade) . Afgrænsningerne af kondenseringskammeret 36 er indikeret ved hjælp af henvisningstallet 51 i toppen, henvisnings tallet 40 i bunden, henvisningstallet 39 til venstre og henvisnings tallet 80 til højre.

30 Slangen 22 fører det opvarmede fødevand til kernen 12 via en åbning 37 i endepladen 17. Fødevandet føres gennem nogle huller i pladerne. Disse huller har en diameter på 2,54 cm. Fødevandet kan ikke trænge ind i kondenseringskamrene 36, eftersom pakningerne danner en barriere 39. Det føres ind i kogekamrene DK 167294 B1 8 33 via åbninger 41 i pakningerne 32. En forsegling 42 holder vandet og dampen inde i anlægget. Når vandet kommer i kontakt med varmeoverføringspladerne 29 og 31, optager det varme fra dampkondenseringen i de tilstødende kamre. Vandet koger, og 5 dampen stiger til vejrs.

Kompressoren 16 trækker damp ud af kogekamrene 33 og blæser det ind i kondenseringskamrene 36. Dampen afgives fra kogekamrene 33 via nogle huller 43 i nærheden af toppen af pladerne.

Den strømmer gennem en åbning 44 i endepladen 17 og en åbning 10 46 i en forgreningsenhed 47 til kompressoren 16. Kompressoren 16 komprimerer dampen, der derefter afgives via et andet forgreningsrør og føres gennem et ikke vist hul i endepladen 18.

Den komprimerede damp strømmer derefter gennem huller 49 af en diameter på 1,27 cm i hver plade. Den kan ikke føres ind i 15 kogekamrene 33, eftersom pakningen 32 danner en barriere 51.

Den trænger derimod ind i kondenseringskamrene 36 via et forgreningsrør 52.

Når dampen kommer i kontakt med varmeover føringspladerne, sker der en kondensering, og der afgives varme. Dampen kondenserer 20 ved en temperatur, der som følge af komprimeringen ligger hø-j ere end temperaturen af den kogende væske. Den af dampen afgivne varme strømmer fra varmt til koldt - fra kondenseringsfladen gennem pladen til det kogende vand.

Den kondenserede damp, der nu er destilleret til flydende 25 vand, drypper ned ad siderne af pladerne og strømmer ud af kernen. Den afgives fra kondenseringskamrene via et forgreningsrør 40 ved udgangen og strømmer gennem nogle huller 53 i bunden af hver plade. Hullerne 53 har en diameter på 1,27 cm.

Når produktet afgives fra kernen 12, vil en barriere 30 for-30 hindre, at det trænger ind i kogekamrene. Produktet afgives via en åbning 54 i den forreste endeplade 17 og føres via en slange 21 til varmeveksleren.

Udblæsningen afgives fra kogekamrene 33 via nogle åbninger 60 DK 167294 B1 9 i pakningen. Den føres derefter gennem huller 56 i siden af hver plade. Hullerne 56 har en diameter på 2,54 cm. En barriere 80 forhindrer, at udblæsningen trænger ind i kondenserings-kamrene, efter at være afgivet fra kernen. Udblæsningen føres 5 gennem en åbning 57 i den forreste endeplade 17 og trænger ind i en udgangsslange 19. Et spildrør 58 til slangen 19 regulerer vandniveauet i kogekamrene 33.

Andre væsker vil kunne destilleres på samme måde. Driftsforholdene varierer imidlertid i afhængighed af væskens koge-10 punkt.

Nogle få detaljer ved kernen skal nævnes. Små samlingshuller 59 er udstanset langs periferien af pladerne. Der er endvidere fire samlingshuller 61 i midten af hver plade. Derudover viser fig. 2 nogle samlingshuller 80 i endepladerne og samlingshul-15 ler 55 i kompressorens forgrenings rør 47. Nogle ikke viste bolte er ført gennem samlingshullerne. Nogle små pakningssektioner af koge- og kondenseringsfladerne tjener som afstandsstykker 62, der holder pladerne i en indbyrdes afstand ved et tryk fra fuldstændigt vakuum til et tryk på 2 atm.

20 Kernen 12 og varmeveksleren 11 fremstilles af plader af rustfrit stål, der er udskåret i de ønskede mål, hvorefter der er udstanset huller, og pladerne er stablet med pakninger og boltet sammen.

Den af stablede plader bestående kerne 12 - se fig. 1 og 2 -25 kan rense 57 liter vand per time, samtidigt med at der sker en kompression af dampen ved 0,07 kg/cm2. Ligesom de andre udførelsesformer giver den en høj energimultiplikation. Den recir-kulerer med andre ord store energimængder samtidigt med, at der kun skal indføres små energimængder. Kernen recirkulerer 30 en varmeenergi på 35,2 kWh per time, hvilket er tilstrækkeligt til at koge 57 liter vand. Den energi, der kræves til at komprimere dampen ved 0,07 kg/cm2, er 163 Watt-timer. Forholdet mellem den recirkulerede og den tilførte energi er da 215:1.

DK 167294 B1 10

Den energi på 163 Watt-timer, der kræves til at komprimere dampen, indbefatter ikke tab som følge af lav virkningsgrad af henholdsvis kompressoren og den dertil hørende motor. Lamb-kompressoren har en virkningsgrad på tilnærmelsesvis 50%, me-5 dens den dertil hørende motor har en virkningsgrad, der også med tilnærmelse er på 50%. Dette udstyr kræver en energi på 652 Watt-timer til at komprimere dampen. Forholdet mellem recirkuleret og tilført energi er derfor en smule større end 50:1.

10 Virkningsgraden af processen kan øges på flere måder. For det første er det muligt at opsamle spildvarmen fra kompressormotoren. For det andet kan der anvendes et mere effektivt perifert udstyr, eksempelvis en kompressor med en virkningsgrad på 80% drevet ved hjælp af en elektromotor med en virkningsgrad 15 på 90%. For det tredje kan der anvendes flere plader. Ved en fordobling af varmeoverføringsfladen reduceres kompressionstrinnet, til afgivelse af destilleret vand, til det halve. Ved disse foranstaltninger kan det totale energiforbrug reduceres til 1,8 Watt-timer/liter, hvorved forholdet imellem overført 20 og tilført energi øges til 347:1.

Det grundliggende princip er, at der tilvejebringes en stor varmeoverføringsflade for en given strømningshastighed -mindst 490 cm2 varmeoverføringsflade for hver liter væske der per time passerer derigennem. ("Væske, der passerer derigen-25 nem" refererer til den destillerede væske i kernerne og til den koldere væske i modstrømsvarmevekslerne) . Kernen 12 i fig.

1 og 2 etablerer en varmevekslerrelation imellem den kondenserende damp og det kogende vand over tilnærmelsesvis 4,1 m2 til afkogning af 57 liter vand per time - et forhold på 736 30 cm2/1/time.

Plademateriale er ideelt til overføring af varme, eftersom det giver et stort overfladeareal på en forholdsvis billig måde. I forhold til de metalrør, der anvendes i de kendte varmecirku-lerende destillationsanlæg, giver plademateriale for den samme DK 167294 B1 11 pris et overfladeareal, der i hvert fald er 20 gange større.

Et stort varmeoverføringsareal i kernen gør det muligt at kondensere dampen, samtidigt med at der kun skal foretages en kompression, der er mindre end 0,14 kg/cm2. Flere fordele ved 5 en lav kompression er allerede blevet nævnt: Det lave energiforbrug til kompression af dampen, muligheden for at anvende tynde plader, muligheden for en tæt stabling af pladerne, en forbedret varmeoverføring samt mulighed for at anvende enkle, billige, holdbare, lydløse og effektive kompressorer.

10 En anden fordel ved en lav kompression er, at det er tilstrækkeligt med en lav temperaturdifferens imellem pladerne og den kogende væske. Når dampen komprimeres mindre end 0,14 kg/cm2, vil kogefladen af varmeoverføringspladerne hele tiden være mindre end 4,4°C varmere end det kogende vand. Med en kom-15 pression på mindre end 0,07 kg/cm2 vil temperaturdifferensen ikke kunne overstige 2,2°C. En lille temperaturdifferens er fordelagtig af tre årsager. For det første spreder vandet ikke energi i forbindelse med turbulente bevægelser - det koger svagt og er for det meste i hvile. For det andet forbliver 20 vandet i nær kontakt med pladerne. Tilsyneladende dannes der ikke nogen strømnigsbarriere på kogefladen til isolation af vandet fra dets varmekilde. For det tredje reducerer den forholdsvis lave temperatur af pladerne problemer med dannelse af skaller. Skaller, der dannes ved aflejring af urenheder under 25 fordampning af havvand, reducerer varmestrømmen og må fjernes med regelmæssige mellemrum. Ifølge opfindelsen reduceres problemerne med dannelse af skaller, eftersom pladerne ikke er varme nok til at urenhederne kan bages ind i metallet. De fleste urenheder føres ud med udblæsningen. Alle disse fordele er 30 en følge af det store overfladeareal og den lave kompression.

En vis minimal kompression er imidlertid nødvendig, eftersom dampen må skubbes "opad bakke" fra et lavtryksområde i kedlen til et højtryksområde i kondensatoren. Kondensatoren har et højere tryk, eftersom det rene vand fordamper lettere end det DK 167294 B1 12 urene vand i kedlen og således udøver et højere damptryk. For at føre dampen op ad bakke fra kedlen til kondensatoren og som følge af, at dampen kondenserer, må kompressoren tilføre et tryk, svarende til differensen i damptryk plus en lille værdi.

5 Når kompressionen bliver lavere og nærmer sig til differensen i damptryk, kan energiforbruget af processen nærme sig til det teoretiske minimum.

Under destillation af havvand er differensen i damptryk mellem det destillerede vand i kondensatoren og det salte vand i ked-10 len lig med 43 cm vandtryk eller omkring 0,042 kg/cm2. Den minimale kompression til opnåelse af kondensation under destillation af havvand er derfor lidt højere end 0,042 kg/cm2. Energien til tilvejebringelse af denne trykdifferens andrager tilnærmelsesvis 6 kilowatt-timer/3785 1 - hvilket er næsten 3 ki-15 lowatt-timer, som ifølge den klassiske fysik er det teoretiske minimum til destillation af havvand. Ifølge opfindelsen er der anvist en metode til destillation af havvand med et energiforbrug, der nærmer sig til det teoretiske minimum.

Friskvandsdestillation kræver mindre energi end hawandsde-20 stillation. Ved friskvandsdestillation kræves der mindre kompression til at føre dampen op ad bakke til kondensatoren, eftersom forskellen imellem damptrykket af det destillerede vand og det urene vand er meget lille.

Til recirkulation af varmen under en destillation med en virk-25 ningsgrad, der nærmer sig det teoretiske minimum, er det nødvendigt at gøre følgende: 1. Fordele urenheder ligeligt i kedlen. Lokale koncentrationer af urenheder vil kunne hæve kogepunktet af vandet og forhindre, at det bringes i kog. Kernen i fig. 1 og 2 fjerner uren-30 heder fra alle veje af kedlen kontinuerligt ved opretholdelse af en ensartet strømning af vand over pladerne i hver af kogekamrene .

DK 167294 Bl 13 2. Tilvejebringe en ligelig fordeling af varmen over kedlen.

Til opnåelse af en høj virkningsgrad må vandet koge over hele sit volumen, ikke kun i bestemte punkter. Kernen i fig. 1 og 2 fordeler varmen ligeligt ved at sprede vandet ligeligt over 5 kogeflademe og sprede dampen ligeligt over kondenseringsfladerne. Vandet spredes over kogefladerne ved delvis at fylde hver af kogekamrene med vand, idet der sker en regulering af niveauet, således at vandet - når det er i kog - dækker hele kogefladen. Denne metode har én ulempe: Trykket af vandet i 10 bunden af kedlen øges som følge af vægten af det overliggende vand. Denne trykforøgelse hæver kogepunktet af vandet og forhindrer, at det bringes i kog. Virkningerne af trykforøgelsen minimeres ved hjælp af en kedel, der kun er 0,3 m dyb. Selv i stor skala vil dybden af kedlen i denne udførelse ikke kunne 15 overstige 0,9 m. Denne kerne spreder dampen ligeligt over kondenseringsfladerne med et gummiforgreningsrør indeholdende små huller, idet tryktabet over hvert hul er stort nok til at sikre, at dampen trænger ind i hver af hullerne med samme hastighed.

20 3 . Minimere tryktabet fra kondensatorens indgang til dennes udgang. Et tryktab over kondensatoren er ensbetydende med, at der må udføres et arbejde for at føre dampen gennem kondenseringskamrene. I fig. 1 og 2 har kondenseringskamrene i kernen en længde på 0,3-0,9 m, og tryktabet over kamrene er således 25 minimale - mindre end 0,018 kg/cirr. Det er derfor kun en lille del af kompressorens energi, der forbruges under dampens fremføring gennem kamrene. Det meste af kompressorens energi anvendes til kompression og kondensering af dampen.

4. Fjerne ikke-kondenserbare gasser. Et eksempel på en ikke-30 kondenserbar gas er luft opløst i havvand. Når havvandet bringes i kog, vil den opløste luft blive afgivet og ført til kondensatoren sammen med dampen. Luften vil imidlertid ikke kondensere. Hvis luften kunne akkumuleres i kondensatoren, ville den reducere kondensationen af dampen og derigennem reducere 35 virkningsgraden. Kernen i fig. 1 og 2 udtømmer ikke-kondenser- DK 167294 B1 14 bare gasser ved opretholdelse af en kontinuert strøm af damp gennem kondensatoren og ved at sikre, at overskydende damp hele tiden afgives fra kondensatoren og medtages af gasserne.

5. Hurtig og let fjernelse af det destillerede vand fra kon-5 denseringskamrene. En sådan fjernelse er vigtig af to årsager.

For det første vekselvirker det destillerede vand med strømmen af varme ved at isolere dampen fra kondenseringsfladerne. For det andet øges kompressorens energiforbrug, hvis det destillerede vand skal blæses ud af kondensatoren. Kernen i fig. 1 og 10 2 har vertikale kondenseringsflader af en højde på kun 0,3 m.

Destilleret vand drypper ned ad disse flader. Kondensatoren skal da kun udføre et lille arbejde for at føre det ud af kondenseringskamrene .

6. Anlægget skal holdes i termisk balance. Dette er ensbety-15 dende med, at der skal tilsættes eller fjernes små mængder varme for opretholdelse af de ønskede driftsforhold. Kernen i fig. 1 og 2 holdes i termisk balance ved en intermitterende tilførsel af varme, og kun når det er nødvendigt. For at afgøre, om der skal tilføres varme, er det nødvendigt at overvåge 20 enten vandets temperatur eller damptrykket i kedlen. Kernen i fig. 1 og 2 overvåger damptrykket og styrer opvarmningsenheden ved hjælp af en trykafbryder på den tidligere beskrevne måde.

7. Den tilførte væske opvarmes til en temperatur i nærheden af kogepunktet inden indføring i kedlen. Hvis den tilførte væske 25 ikke har nået sit kogepunkt ved indføring i kedlen, må noget af den energi, der afgives af den kondenserende damp, opvarme den tilførte væske, og varmen fra en ydre kilde må tilføres til understøttelse af kogehastigheden. Virkningsgraden afhænger i høj grad af modstrømsvarmevekslerens muligheder for at 30 opvarme den tilførte væske til en temperatur i nærheden af kogepunktet. Varmeveksleren vil blive beskrevet detaljeret efter en diskussion af kernen.

Kernen 65 i fig. 3 er i mange henseender identisk med kernen i DK 167294 B1 15 fig. 1 og 2. Den består af 51 plader af rustfrit stål af en tykkelse på 0,25 mm og med en indbyrdes afstand på 1,52 mm.

Den renser 57 1 vand/time ved en kompression på 0,06 kg/cm2.

Den tilvejebringer en varmeoverføringsflade på tilnærmelsesvis 5 0,28 m^ for hver 3,7 1 destilleret vand, der frembringes per time. Den eneste afvigelse fra kernen i fig. 2 er, at den fordeler væsken over kogefladerne. Denne kerne 65 indfører den tilførte væske i toppen af det enkelte kogekammer og tillader, at væsken drypper ned langs siderne af varmevekslerpladerne i 10 en tynd film. De nødvendige ændringer af den vertikale strømningskedel er små - et ekstra hul 63 må udstanses i pladerne, og pakningerne 70 og 75 skal have en lidt anden udformning.

Ligesom i fig. 2 strømmer der fluida gennem kernen 65 i fig. 3 når bortses fra passagen af tilført væske til kogekamrene, 15 hvilken passage sker på følgende måde: via en slange 64 tilføres væsken først til kernen 65. Væsken indføres i kernen 65 via en åbning 66 i den forreste endeplade. Derefter strømmer væsken gennem et hul 63 i pladerne. Væsken kan ikke trænge ind i kondenseringskamrene 67, eftersom pakningerne danner en 20 barriere 68. I hvert kogekammer 69 trænger væsken ind i et indsugnings-forgreningsrør 71 i nærheden af toppen af pladen.

Den strømmer gennem åbningerne i forgreningsrøret 71 og løber ned ad siderne af pladerne. Den resterende del af processen forløber som omtalt i forbindelse med fig. 2.

25 Kernen 65 med kedlen, der har en vertikal strømning, har to fordele. For det„ første recirkulerer den varme med en lidt større virkningsgrad end kedlen i fig. 1 og 2 med vertikal strømning, eftersom trykket er det samme i kogekamrene - der er ikke nogen vandsøjle til at bære dens egen vægt. Vandet ko-30 ger i overensstemmelse hermed i alle dele af kamrene. En lidt mindre kompression kræves ved en strømningshastighed på 57 1/time, og en mindre op start-opvarmning er påkrævet. Den anden fordel er knyttet til den første. Uanset hvor dybe kogekamrene er, vil vandet i bunden af kamrene let kunne bringes i DK 167294 B1 16 kog. Af denne årsag er kedlen med vertikal strømning bedre egnet til enheder i stor skala.

En ulempe ved kedlen med vertikal strømning er, at det er vanskeligt at få vandet til at strømme ligeligt over kogeflader-5 ne. Vandet har snarere tendens til at strømme i bække end i en ensartet film.

Efter at have undersøgt de af stablede plader bestående kedel-kondensatorenheder i detaljer, vil det nu blive forklaret, hvorledes de samme principper vil kunne anvendes i en af stab-10 lede plader bestående modstrømsvarmeveksler.

Fig. 4 viser et sprængt billede af varmeveksleren 11 i fig. 1, idet man ser fire plader 73, 74, 76 og 77 af rustfrit stål. Hver plade har en pakning 78, der er fastgjort til den ene side. Pakningerne 78 holder pladerne i en indbyrdes afstand på 15 0,76 mm og styrer samtidigt strømningsvejene af væskerne. Mel lemrummet mellem pladerne tjener som kamre 79, 81, 82 og 83 for væskestrømning. Kamre for indgående kold væske veksler med kamre for udgående varm væske. Plader overfører varme fra varme væsker, der strømmer i den ene retning på den ene side, til 20 kolde væsker der strømmer i den modsatte retning på den anden side.

De seks huller 84, 86, 87, 88, 89 og 91 ved den venstre kant af pladerne har en diameter på 1,27 cm og tillader, at væsker føres til og fra varmeveksleren. De mindre huller langs peri-25 ferien af pladerne er samlingshuller 92 for bolte, der tjener til at holde pladerne sammen.

Fødevæsken tilføres til varmeveksleren via en slange 25. Den indføres via en åbning 94 i bunden af endepladen 13 og strømmer derefter gennem det nederste hul 84 i hver af pladerne.

30 Den kan ikke trænge ind i det første kammer 79, eftersom pakningen 78 danner en barriere 96. Fødevæsken føres ind i det DK 167294 B1 17 andet kammer 81 og det fjerde kammer 83 via åbninger 97 og 93 i pakningerne 78.

I kamrene 81 og 83 strømmer fødevæsken frem og tilbage over pladerne langs en bane afgrænset af pakninger og absorberer 5 varme fra de varme væsker i de tilstødende kamre. Efter opvarmning afgives fødevæsken fra kamrene via det øverste hul 91 i pladen og strømmer gennem huller 91 i pladerne og gennem en åbning 98 i endepladen 13. Via en slange 22 føres væsken derefter til kedlen.

10 Produktet tilføres fra kondensatoren til varmeveksleren via en slange. Derfra føres det ind i varmeveksleren via en åbning 102 i endepladen 13. Derefter strømmer det gennem et andet hul 89 fra toppen i hver plade. Produktet kan ikke trænge ind i det første kammer 79 eller det andet kammer 81, eftersom pak-15 ningerne 78 danner barrierer 101 og 103. Produktet trænger ind i det tredje kammer 82 og yderligere kamre via åbninger 104 i pakningerne 7 8.

Når produktet strømmer gennem kamrene, afgiver det varme til fødevæsken i de tilstødende kamre (eksempelvis 81 og 83) . Pro-20 duktet afgives fra kamrene via det andet hul 86 fra bunden i hver plade og løber ud gennem en åbning 106 i endepladen 13.

En slange 20 fører produktet til et brugs- eller lagersted.

Udblæsningen føres til varmeveksleren fra kedlen via en tredje slange 19 og indføres i varmeveksleren via en åbning 109 i en-25 depladen 13. Den strømmer derefter gennem nogle huller 88 i pladerne. Den trænger derefter ind i det første kammer 79 og andre ikke viste kamre gennem åbninger 111 i pakningen 78.

Under udblæsningens gennemstrømning af de pågældende kamre afgives der varme til fødevæsken i de tilstødende kamre. Udblæs-30 ningen afgives fra varmeveksleren via det tredje hul 87 fra bunden af hver plade og strømmer gennem en åbning 112 i ende- DK 167294 Bl 18 pladen 13. En slange 15 fører udblæsningen ud af anlægget.

Modstrømsvarmeveksleren 11, der er vist i fig. 4, opvarmer 114 liter vand per time og hæver vandets temperatur fra 16°C til 97°C. Ligesom kernen i fig. 2 opnår den af stablede plader 5 bestående varmeveksler en høj energimultiplikation. Den overfører 10,7 Kwh i timen fra produktet og udblæsningen til fødevæsken. Den energi, der skal tilføres for at føre væskerne gennem varmeveksleren, er 3,3 watt-timer. Forholdet mellem overført og tilført energi er da 3238:1.

10 Eftersom trykfaldet over varmeveksleren kun er 0,07 kg/cm^, er gravitationskraften tilstrækkelig til at væskerne kan passere. Alternativt vil der kunne anvendes en simpel pumpe. Hvis pumpen blot er 25% effektiv, vil den energi, der kræves til at føre væskerne gennem varmeveksleren udgøre 13,2 watt-timer. I 15 dette tilfælde er forholdet mellem overført og tilført energi 813:1.

En anden måde at måle effektiviteten af modstrømsvarmeveksleren 11 er at sammenligne dens aktuelle ydeevne med den teoretiske grænse. Varmeveksleren 11 i fig. 4 hæver temperaturen af 20 fødevæsken ved 81°C, fra 16°C til 97°C. Den højeste temperatur fødevæsken kan opnå, er 100°C, hvilket er temperaturen af produktet og udblæsningen, når disse indføres i varmeveksleren. Varmeveksleren opvarmer kølevæsken til en temperatur, der ligger mindre end 3°C fra den teoretiske grænse. Forskellen på 25 3°C mellem den aktuelle og den teoretiske værdi kendes som "tilgangstemperaturen". Forholdet mellem den totale temperaturforskydning af kølevæsken og tilgangstemperaturen er et mål for varmevekslerens ydeevne. I denne varmeveksler er forholdet mellem den aktuelle temperaturforskydning af fødevæsken og 30 tilgangstemperaturen 147:5 eller 29:1. (Ved anvendelse af centigrader er forholdet 27:1).

En højere ydeevne til kunne opnås ved at øge overfladearealet under bibeholdelse af strømningshastigheden. Hvis antallet af DK 167294 B1 19 plader fordobles, vil tilgangstemperaturen kunne reduceres til det halve. Forholdet mellem den aktuelle temperaturforskydning og tilgangstemperaturen ville da være dobbelt så stort eller 48:1.

5 Et stort overfladeareal er nøglen til en høj virkningsgrad. Ligesom i de andre udførelsesformer giver varmevekslere bestående af stablede plader i hvert fald et varmeoverføringsareal på 490,9 cm2/l/time af gennemstrømmende kølefluidum. Varmeveksleren i fig. 4 anvender tilnærmelsesvis et overfladeareal 10 på 8,37 m2 til opvarmning af 114 liter væske per time og et forhold på 736 cm2/l/time.

Med et så stort overfladeareal kan væskerne lettere udveksle varme, selv ved lave strømningshastigheder (mindre end 0,3 m/sek.) og lave tryk (mindre end 0,07 kg/cm2) og ved en lami-15 nar strømning. Fordelene ved en rolig bevægelse er tidligere blevet beskrevet: Der kræves kun lidt energi til at føre væskerne gennem kamrene, de roligt strømmende væsker afgiver kun lidt energi under turbulens, de varmeoverførende plader kan være meget tynde, og pladerne kan anbringes meget tæt til op-20 nåel se af en optimal varmeoverf øring.

Under destillation skal modstrømsvarmeveksleren 11 hæve temperaturen af fødevæsken så meget, at spildvarmen fra kompressorens motor hæver temperaturen til kogepunktet. Modstrømsvarmeveksleren ifølge opfindelsen tilfredsstiller dette krav ved 25 hjælp af simpel hardware.

Varmevekslerens 11 mulighed for at opvarme fødevæsken til en temperatur i nærheden af kogepunktet giver en anden vigtig fordel: nemlig at toksiske gasser og væsker opløst i det urene vand let vil kunne fjernes. Hvis disse gasser og væsker træn-30 ger ind i kedlen, medtages de af dampen og forurener derigennem det destillerede vand. Varmeveksleren bidrager til at fjerne opløste gasser og væsker, eftersom vandet ikke er i stand til at holde dem opløst, når man nærmer sig kogepunktet.

DK 167294 B1 20 Væskerne fordamper, og både gasserne og væskerne danner bobler. En gas-væskeseparator i fødeledningen mellem varmeveksleren 11 og kernen 12 gør det muligt for bobler at stige til vejrs. Derved fjernes de toksiske substanser. I sin enkleste 5 udformning er separatoren et afgangsrør til atmosfæren med en ventil, der tillader en udblæsning af gasser bortset fra, når væskeniveauet nærmer sig udgangen, til hvilket tidspunkt ventilen lukker. En gas-væskeseparator kan fjerne trihalomethaner eller andre giftige gasser fra aftapningsvand og carbondioxid 10 fra havvand, således at skaldannelser reduceres, og ikke-kon-denserbare gasser fjernes og ikke giver en langsommere kondenseringsproces .

Selv om de viste modstrømsvarmevekslere er tre-fluidumvarmevekslere, der er egnet til destillation, vil andre udførelses-15 former let kunne tilpasses til andre væsker for andre anvendelser. Der er f.eks. mange anvendelsesmuligheder for to-fluidums-modstrømsvarmevekslere. I de enkelte hjem kan varmevekslere f.eks. optage varme fra varmt vand fra brusebadet, håndvasken eller køkkenvasken og overføre denne varme til det 20 kolde vand fra bylednings rørene. Vandvarmernes energiforbrug ville aftage drastisk, hvis folk fik tilført opvarmet vand i stedet for koldt vand. Der er også mange industrielle anvendelser for varmevekslere, og stadig flere anvendelsesmuligheder dukker op efterhånden som betydningen af varmegenvindingen 25 øges. En anden udformning af kernen kan tilvejebringes ved at vikle to plader af rustfrit stål eller andet materiale efter en spiral. De spiralformede kamre mellem pladerne danner en kedel og en kondensator i varmevekslerrelation.

Det er på tilsvarende måde muligt at opbygge en modstrømsvar-30 meveksler med en spiralformet konfiguration. Mellemrummene mellem pladerne tjener da som kanaler for væskerne. Til opbygning af en tre-fluidums-varmeveksler anvendes tre plader.

Ved tilvejebringelse af et vakuum i en spiralformet eller af DK 167294 B1 21 stablede plader opbygget kerne kan fødevæsken koges ved en lavere temperatur. Vakuumdestillation giver tre fordele: 1) Ved vakuumdestillation af havvand reduceres skaldannelserne. Der dannes kun hårde skaller ved temperaturer over 85°C.

5 Ved lavere temperaturer dannes der kun bløde skaller. Bløde skaller er lettere at fjerne. Ved tilvejebringelse af et vakuum, der er tilstrækkeligt at bringe havvandet i kog ved 85°C eller mindre, kan skaldannelser helt og holdent undgås.

2) Vakuumdestillation gør det undertiden muligt at optage 10 spildvarme fra kompressormotoren. Denne spildvarme kan optages ved at føre den opvarmede fødevæske gennem en metalspole viklet omkring kompressormotoren. Den opvarmede fødevæske må være koldere end motoren, eftersom varme kun strømmer fra et varmt til et koldt sted. Et vakuum vil under visse omstændigheder 15 kunne sænke væskens kogepunkt til under motorens driftstemperatur .

3) Under vakuum er det muligt at destillere væsker ved omgivelsernes temperatur, i hvilket tilfælde der ikke kræves nogen varmeveksler. I stor skala kan man derfor undgå omkostningerne 20 i forbindelse med varmevekslere.

Diskussionen er hidtil blevet rettet mod destillation af vand, en proces ved hvilken kun én væske fordamper (med mindre sporstoffer af en anden væske er opløst i vandet). Det vil herefter blive beskrevet, hvorledes anlægget ifølge opfindelsen vil 25 kunne udføre en destillation, ved hvilken to væsker fordamper.

Alkoholdestillation

Formålet med denne proces er at separere alkohol fra vand. Der dannes en blanding af alkohol og vand ved gæring af planter.

Eftersom alkohol fordamper lettere end vand, er det muligt at 30 koncentrere alkoholen ved destillation af blandingen.

DK 167294 B1 22

Kernerne og varmevekslerne i fig. 1, 2, 3 og 4 er i stand til at destillere alkohol uden, at der skal foretages tilpasning eller justeringer.

Der vil kunne destilleres alkohol ved den energigenvindings-5 proces, der blev anvendt til rensning af vand. Den tilførte væske er en blanding af alkohol og vand. I alkohol-industrien er denne blanding i almindelighed benævnt som "øl". Øllet føres til varmeveksleren, hvor det får tilført varme fra produktet og udblæsningen. Det føres derefter til en kedel, hvor 10 det får tilført varme fra kondenserende dampe og bringes i kog. Både alkohol og vand fordamper. Det er dog fortrinsvis er alkoholen, der fordamper.

En kompressor blæser alkohol og vanddampe fra kedlen til kondensatoren. Dampene kondenserer på en tynd plade og afgiver 15 deres varme. Denne varme strømmer gennem pladen og udnyttes til at koge øllet på den anden side.

Den kondenserede væske har en højere alkoholkoncentration end det oprindelige "øl". Dette væskeprodukt, den destillerede alkohol, afgives fra kondensatoren og strømmer gennem en varme-20 veksler for afgivelse af varme til det indgående øl.

Udblæsningen og den væske, der er tilbage i kedlen, er en blanding af alkohol og vand, med en lavere alkoholkoncentration end øllet. Udblæsningen føres til varmeveksleren for afgivelse af varme til det øl, der indføres.

25 Denne metode til destillation af alkohol afviger fra metoden til rensning af vand i to henseender. Alkoholdestillationen kræver for det første et lidt højere tryk, inden for området 0,07-0,56 kg/cm2. Det højere tryk er nødvendigt som følge af, at der er to dampe (alkohol og vand) i kondensatoren. Ind til 30 0,07-0,56 kg/cm2 er der ikke tryk nok til at kondensere hver ken alkohol- eller vanddampe. For det andet er temperaturforskellen mellem kogefladerne af varmeoverføringspladerne og den DK 167294 B1 23 kogende væske større under destillation af alkohol, op til 8°C. Denne højere temperaturforskel er en følge af den højere kompression.

Kompressionen af dampene og recirkulationen af varmen er et 5 nyt forslag til destillation af alkohol. Derved reduceres energiforbruget mere end 10 gange. Dimensioneringen af varmeveksleren og kernen fører til højere virkningsgrader lige som ved vandrensning.

Ved en anden metode til destillation af alkohol separeres al-10 kohol fra vand såvel i kondensatoren som i kedlen. Ved at komprimere dampene en smule inden for området 0,07-0,28 kg/cm2 vil vanddampe kunne kondenseres selektivt under den første destillation (vanddampe kondenserer lettere end alkoholdampe under den første destillation som følge af, at de udgør en 15 større procentdel af det samlede dampvolumen. De udgør en højere procentdel af volumenet som følge af, at øllet for størstedelens vedkommende er vand, og som følge af, at vand ekspanderer 2,5 gange så meget som alkohol, når de to væsker fordamper) . Ved en kompression på 0,07-0,28 kg/cm2 vil vanddampe-20 ne let kunne kondensere, hvorimod trykket ikke er højt nok til at kondensere alkoholdampe. Ved opsamling af de ukondenserede dampe, der forlader kondensatoren, og ved at kondensere disse dampe separat, kan der opnås en blanding af alkohol og vand med en højere koncentration af alkohol end dampe, der stiger 25 op fra det kogende øl. Denne metode kræver lidt mere energi end den tidligere beskrevne metode, eftersom energien af ukondenserede dampe ikke kan recirkuleres. Ved denne metode er alkoholseparationen imidlertid mere effektiv end under den første destillation.

30 Dehydrering og koncentration af væsker afviger fra alkoholdestillation og vandrensning ved, at hovedproduktet er den substans, der ikke koger af.

Til dehydrering og koncentration af væsker afkoges en væske DK 167294 B1 24 med henblik på at opsamle det, der bliver tilbage. I de fleste tilfælde udgøres væsken af vand. Dehydreringsorganer fjerner al vandet. Koncentrationsorganer fjerner kun noget af vandet.

Ved fremstilling af alkoholbrændstof er disse processer af be-5 tydning for koncentration af frugtjuice inden gæring og for dehydrering af det, der bliver tilbage i udblæsningen. Opfindelsen vil også kunne anvendes til at dehydrere vandige tilbageblivende stoffer i anlæg til behandling af fødevarer, in-dustrispildevand og råt spildevand.

10 Hvis den væske, der skal koncentreres, ikke er for viskøs, kan den ifølge opfindelsen koncentreres i en kontinuert strømning. Kernerne og varmevekslerne, der er vist i fig. 1, 2, 3 og 4, koncentrerer væsken ved hjælp af den procedure, som anvendes til rensning af vand. Den eneste forskel er, at "udblæsningen" 15 fra kedlen er hovedproduktet, medens det destillerede vand fra kondensatoren er et værdifuldt biprodukt. Der kræves ingen ændringer i hardwaren. Fremgangsmåden og ydeevnekarakteristikkerne er også de samme som under vandrensning bortset fra, at kravene til tryk forøges i tilfælde af, at der ønskes en høj 20 væskekoncentration. Ved en effektiv genvinding af varne reduceres energiforbruget til koncentration af væsker med op til 99%.

Når væsken er for viskøs for en kontinuert strømningsproces, er det muligt at koncentrere eller dehydrere én portion af 25 denne til et tidspunkt. For en portionsproces er det mest hensigtsmæssigt at fremstille kernen ved en foldning af en plade af rustfrit stål (eller et andet materiale) flere gange til tilvejebringelse af skiftevis koge- og kondenseringskamre i varmevekslerrelation. Kernen sænkes ned i en beholder inde-30 holdende den væske, der skal koncentreres. Kernens kondenseringskamre skal være tætte, således at den viskøse væske kun trænger ind i kogekamrene. Kernen bringer væsken i kog, kondenserer dennes dampe og recirkulerer varmen hidrørende fra kondenseringen af dampene. Kompressoren kan monteres oven på DK 167294 B1 25 kernen. Der kan eventuelt tilvejebringes et vakuum i beholderen, således at væsken koger ved en lavere temperatur.

Selv om den ovenfor beskrevne proces kun kan anvendes i forbindelse med væsker, vil en tilsvarende dehydreringsproces 5 kunne anvendes til at fjerne fugt fra faste stoffer.

Ved tørring af faste stoffer fjernes en væske, et vådt, fast stof, f.eks. til tørring af tøj, frugter, grønsager, eller korn til et destillationsapparat. Ifølge opfindelsen recirkuleres energi ved fordampning af væsken, kompression af den-10 nes dampe, kondensering af dampene på en tynd plade, idet varmen fra de kondenserende dampe tilbageføres til fordamperen til tørring af de faste stoffer.

En udførelsesform, der er egnet til tørring af faste stoffer, består af en varmeoverføringsplade, der er buet og forseglet i 15 begge ender til dannelse af en beholder for faste stoffer, der skal tørres. Varmeoverføringspladen anbringes i et hus. Det indvendige areal af den krumme plade tjener som kedel. Området imellem pladen og huset tjener som kondensator. En kompressor kan være monteret på konstruktionen og være forbundet til 20 kedlen og kondensatoren. Det kan være ønskværdigt at operere ved vakuum. Dette apparat opnår en højere virkningsgrad, hvis det ligesom i en standard-klædetørrer tumbler materialerne for at holde de faste stoffer i kontakt med varmeoverføringspladen.

25 Den sidste anvendelse er til forskel fra de øvrige anvendelser ikke en separationsproces. Den kan derimod kaldes en blandingsproces, idet væsker af forskelligt saltindhold blandes til opsamling af frigjort energi.

Effektgenerering 30 Formålet med destillationsprocessen er at generere et damphoved til udførelse af nyttigt arbejde. Ifølge opfindelsen recirkuleres energien til understøtning af kogningen.

DK 167294 Bl 26

Apparatet koger frisk vand til generering af damp. Dampen bringer bladene af en turbine i rotation. En elektrisk generator, der er forbundet til turbinen, omsætter rotationsbevægelsen til elektricitet. Dampen kondenserer derefter i en varm 5 koncentreret brine og afgiver derved sin varme. Varmen ledes gennem nogle plader og bringer det friske vand på den anden side i kog. Den fortyndede brine strømmer fra kondensatoren til en varmeveksler, hvor der sker en afgivelse af varme til det indkommende friske vand eller saltvand.

10 Denne proces nødvendiggør, at kedlen har et højere tryk end kondensatoren, således at dampen på en naturlig måde vil kunne strømme fra kedlen til kondensatoren. Processen nødvendiggør også, at kondensatoren udgør et højtemperaturområde i forhold til kedlen, således at varmen kan strømme fra kondensatoren 15 til kedlen. Disse forhold tilfredsstilles ved indføring af frisk vand i kedlen og koncentreret brine i kondensatoren. De opløste salte sænker damptrykket af brinen. Damptrykket af brinen forbliver lavere end damptrykket af det friske vand/ også selv om brinen skulle blive en smule varmere.

20 Effektgeneratoren består af stablede plader - se fig. 1, 2, 3 og 4. Områderne imellem pladerne tjenér som kamre til kogning af det friske vand og til kondensering af de pågældende dampe i varmt saltvand.

Kogekamre veksler med kondenseringskamre. Hver plade overfører 25 varme fra det varme, salte vand på den ene side, til det kogende friske vand på den anden side. En turbine eller en pumpe med en positiv forskydning erstatter kompressoren som et organ til at føre fluida gennem apparatet.

Ligesom i de øvrige udførelsesformer, recirkulerer effektgene-30 rat oren energien ved hjælp af simpel hardware, der er let at fremstille. Ved at reducere energiforbruget i forbindelse med destillationen og ved at udvide processens anvendelsesområde,

Claims (14)

1. 2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fø deindtaget er placeret ved bunden af kamrene (33) for den koldere væske.
2. 3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fødeindtaget er placeret ved toppen af kamrene (33) for den kol- 30 dere væske.
3. 4. Apparat ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at DK 167294 B1 28 bredden af hvert kammer ligger inden for området 0,13 mm til 25,4 mm.
4. 5. Apparat ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at den enkelte varmeoverføringsplade (29, 31) udgøres af et tyndt 5 uigennemtrængeligt plademateriale af en tykkelse på 0,025-0,51 mm.
5. 6. Apparat ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at i hvert fald fem varmeoverføringsplader (29, 31) adskiller vekslende køle- og kondenseringskamre (33, 36) i en pladestak (12) 10 for recirkulation af energi.
6. 7. Apparat ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at det har mindst to varmeoverføringsplader, som er viklet efter en spiral, således at områderne imellem pladerne danner spiralformede kamre for en væskestrøm, idet kamrene for varm væ- 15 ske veksler med kamre for kold væske, for derved at overføre varme fra den varme væske, der strømmer i én retning på den ene side, til kold væske, der strømmer i den anden retning på den anden side, og at mellemrummet mellem pladerne af fordampnings-kondensatorenheden danner spiralformede kogekamre (100) , 20 der veksler med spiralformede kondensatorkamre (105).
7. 8. Apparat ifølge krav 1-7, kendetegnet ved, at det har organer til genvinding af spildvarme fra kompressormotoren .
8. 9. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-8, kende -25 tegnet ved en gas-væskeseparator (28) foran fødeindtaget af fordampnings-kondensatorenheden (12).
9. 10. Fremgangsmåde til genvinding af energi ved destillation omfattende en udveksling af varme imellem to væsker, der har forskellige temperaturer, en forskydning af væskerne gennem 30 fordampnings- og kondensatorkamre (33, 36, 100, 105), der er adskilt af mindst én vertikal varmeoverføringsplade (29, 31), DK 167294 Bl 29 hvorefter den koldere væske i fordampningskammeret eller -kamrene (33, 100) bringes i kog for tilvejebringelse af damp fra en del af væsken idet damptrykket har en værdi, der ikke er mere end omkring 0,14 kg/cm2 høj ere end det minimum, der 5 kræves for kondensering ved atmosfæretryk, og dampen kondenseres under et højere tryk i kondenseringskamrene (36, 105) til opnåelse af den varmere af de to væsker, kendetegnet ved, at den koldere væske, som føres til kogekammeret eller -kamrene (33, 100) fylder kammeret eller kamrene (33, 10 100) fra bunden til et niveau, som dækker kogefladen af varme- overføringspladen (29, 31), når væsken er bragt i kog.
10. 11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at en del af dampen føres gennem kondensatorkamrene (36, 105) uden at kondensere.
11. 12. Fremgangsmåde ifølge krav 10 eller 11, kendeteg net ved, at den koldere væske indføres ved en sådan strømningshastighed, at overfladearealet af kogefladerne i forhold til strømningshastigheden overstiger 0,4 m2/l/time.
12. 13. Fremgangsmåde ifølge krav 10, 11 elle 12, kende- 20 tegnet ved, at i hvert fald en del af den spildvarme, der frembragt ved at hæve damptrykket, anvendes til at understøtte kogningen af det koldere fluidum i kogekammeret eller -kamrene (33, 100).
13. 14. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 10-13, 25 kendetegnet ved, at det koldere fluidum strømmer gennem kogekamret eller -kamrene (33, 100) i horisontal retning, medens det varmere fluidum strømmer ned gennem kondensatorkammeret i vertikal retning.
14. 15. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 10-14, 30 kendetegnet ved, at ikke-kondenserbare gasser adskilles fra den koldere væske inden kogning.