FI74621B - Destillationsanordning. - Google Patents

Description

li

Tislauslaite 74621 Tämän keksinnön kohteena on tislauslaite ja etenkin laite meriveden tislaamiseksi eloonjääntitarkoituksia varten.

US-patenttijulkaisusta 2 445,350 (Ginnings) tunnetaan monivaiheinen aurinkovalon vaikutuksesta toimiva tislauslaite, joka on tarkoitettu sijoitettavaksi esim. pelastuslauttaan, mutta meripinnan yläpuolelle. Tislauslaitteeseen kuuluu haihdutustukko, johon voidaan syöttää merivettä, tukon päällä oleva vedenpitävä ja höyrytiivis kalvo, tukon alla ja siihen yhteydessä oleva vesihöyryä siirtävä kalvo, sekä ei-kastuva välielin, kuten suuri välppä höyryä siirtävän kalvon alapuolella. Välielimen alla on lauhdutinkangaskerros ja sen alla vedenpitävä ja höyrytiivis kalvon, joka sijaitsee lämpö-yhteydessä toisen tislauslaitteen toiseen haihdutustukkoon.

On myös tunnettua, esimerkiksi US-patenttijulkaisusta 3 340 186 (Weyl), valmistaa laite sellaisen vesipitoisen nesteen tislaamiseksi, joka sisältää suolaa ja muuta alhaalla haihtuvaa aineosaa, joka laite käsittää mikrohuokoisen ·”: kalvon, joka päästää lävitseen vesihöyryä mutta ei vettä, :*: ensimmäisen nestettä ja höyryä läpäisemättömän levyn, joka on etäisyydellä mikrohuokoisen kalvon toisesta puolesta en-·.*. simmäisen kammion muodostamiseksi tähän väliin vesipitoista nestettä varten, jolloin nestettä ja höyryä läpäisemätön ja lämpöä johtava levy on sijoitettu mikrohuokoisen kalvon vastakkaiselle puolelle tislekammion muodostamiseksi tähän väliin, josta kammiosta tisle voidaan johtaa pois.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on saada aikaan tislaus-laite, jolla on yksinkertainen ja suhteellisen halpa rakenne ja joka vähintään yhdessä muodossaan pystyy tislaamaan merivettä eloonjääntitarkoituksia varten.

:· f Tämä saadaan aikaan keksinnön mukaisesti siten, että ensim- mäinen kammio sisältää imukykyisen materiaalin, joka pystyy imemään vesipitoista nestettä ja jota ensimmäisen läpäisemättömän levyn läpi kulkeva lämpö pystyy kuumentamaan, joka 2 74621 levy on imukykyisen materiaalin päällä, jonka materiaalin läpi vesipitoista liuosta voidaan satunnaisesti johtaa vesipitoisen, ja korkean pitoisuuden alhaalla haihtuvaa aineosaa sisältävän liuoksen huuhtomiseksi imukykyisestä materiaalista, jolloin kalvon paksuus on suurempi kuin 13 mikronia ja käytetty lämpöäjohtava levy on yhteydessä meren tai muun jäähdytysvesimassan pintaan.

Eräässä edullisessa muodossa tislauslaite pystyy kellumaan mainitun vesipitoisen nesteen pinnalla, jolloin ensimmäinen läpäisemätön levy on imukykyisen materiaalin päällä ja alttiina auringon säteilylle, ja mikrohuokoinen kalvo on imukykyisen materiaalin alapuolella ja selektiivisesti yhdistetty siihen sen kehällä ja nestettä ja höyryä läpäisemätön, lämpöä johtava levy on liitetty kalvoon sen kehällä. Sopivimmin mikrohuokoinen kalvo on paisutettua PTFErä ja imukykyinen materiaali on musta.

Toinen nestettä ja höyryä läpäisemätön levy voidaan sijoittaa ensimmäisen läpäisemättömän levyn yläpuolelle, siten että ensimmäisen ja toisen läpäisemättömän levyn väliin voi muodostua ilmaväli. Tämä edistää laitteen kellumiskykyä. Siihen voidaan vaihtoehtoisesti sovittaa muita elimiä kellu-miskyvyn parantamiseksi.

Elin, joka on tarkoitettu korkean pitoisuuden omaavan suola-luoksen huuhtomiseksi imkykyisestä materiaalista, voi käsittää elimen, joka lisää imukykyisen materiaalin kosketusta meriveden kanssa, jossa laite kelluu.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan esimerkin tavoin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on poikkileikkauskuva tämän keksinnön mukaisen laitteen eräästä suoritysmuodosta laitteen pitkittäisakselia pitkin ja kuvio 2 on poikkileikkauskuva tämän keksinnön mukaisen laitteen eräästä toisesta suoritusmuodosta.

Il 3 74621

Kuvion 1 mukainen laite, joka on suunniteltu kellumaan meriveden pinnalla, käsittää ensimmäisen läpinäkyvän lpäipäästä-mättömän muovilevyn 1, toisen läpäisemättömän levyn 3 (joka voi olla läpinäkyvä tai musta), joka on ensimäisen levyn 1 alapuolella ja yhdistetty siihen kehää pitkin ilmakammion 2 muodostamiseksi, sydämen 4, joka on muodostettu mustasta imukykyisestä kankaasta ja joka pystyy imemään merivettä ja sijaitsee toisen levyn 3 alapuolella, mikrohuokoisen kalvon 7, joka on imukykyisen kankaan 4 alapuolella ja nestettä ja höyryä läpäisemättömän, mutta lämpöäjohtavan muovilevyn 9, joka on mikrohuokoisen kalvon alapuolella ja yhdistetty siihen tislekammion 8 muodostamiseksi tähän väliin.

Ennen laitteen rakenteen selittämistä yksityiskohtaisemmin on edullista tutkia sen toimintatapaa.

Auringon säteily kulkee alaspäin läpinäkyvän ja läpäisemättömän muovilevyn 1, ilmakammiossa 2 olevan ilmavälin läpi toiseen läpäisemättömään levyyn 3. Levyn 3 läpi kulkeunut säteily absorboituu imukykyiseen kankaaseen 4, joka sopivammin on musta.

: : Merivesi 5 imeytyy imukykyiseen kankaaseen 4 paljaana olevista kulmista 6 ja lämpenee auringon säteilyn vaikutuksesta. Vesihöyry leviää tästä lämpimästä märästä kankaasta 4 alaspäin mikrohuokoisen kalvon 7 läpi ja lauhtuu tislekammiossa 8 tullessaan kosketuksiin viileän muovilevyn 9 tai jo kammioon 8 muodostuneen tisleen kanssa. Muovilevy 9 (jota tässä kutsutaan "lauhduttimeksi") jäähtyy sen meriveden 5 ansiosta, jonka päällä laite kelluu. Mikrohuokoinen kalvo 7 erottaa meriveden tisleestä, koska se ei päästä nestemäistä vettä läpi.

Tämä laite voidaan varastoida rullalle kierrettynä tai kokoontaitettuna. Tarvittaessa se avataan ja ilmakammio 2 täytetään venttiilin 10 kautta riittävällä ilmamäärällä kel- j'; lumisen aikaansaamiseksi ja levyjen 1 ja 3 pitämiseksi eril- lään. Jonkin ajan kuluttua tisle voidaan poistaa kammiosta 4 74621 8 avaamalla venttiili 11, joka sijaitsee tislauslaitteen pohjassa.

Meriveden haihduttaminen mustasta imukykyisestä kankaasta 4 lisää sydämeen jäävän veden suolaisuutta. Tämä lisääntynyt suolaisuus vähentää sydämessä 4 olevan meriveden haihtuvuutta ja heikentää kasvavassa määrin laitteen tuotantokykyä. Tämä ongelma voidaan poistaa antamalla tuoreen meriveden virrata sydämen 4 ja kalvon 7 välistä aina muutaman tunnin välein, kun tislauslaite on toiminnassa. Tämä tuoreen meriveden virtaus huuhtoo erittäin suolaisen veden sydämestä ja palauttaa laitteen.alkuperäisen tuotantokyvyn. Sydämen 4 pesemiseksi on tarpeen järjestää alue kulmaa 6 pitkin, joka voidaan avata sydämen 4 erottamiseksi kalvosta 7. Tippumis-liikkeellä merivesi 5 johdetaan tähän aukkoon ja se huuhtoo konsentroituneen meriveden.

Vaikka tislauslaitteen reunan 6 yhden osan on saatava aikaan sydämen 4 erottaminen kalvosta 7, laitteen kehän suurimman osan on oltava hyvin kiinnitetty meriveden 5 tarpeettomien määrien peseytymisen estämiseksi laitteeseen sydämen 4 ja kalvon 7 väliin. Kylmän meriveden 5 jatkuva peseytyminen laitteen tälle alueelle estää sydämen 4 lämpenemisen ja huonontaa tuotantokykyä.

On paras laminoida sydän 4 läpäisemättömään muovilevyyn 3 höyryn lauhtumisen estämiseksi levyllä 3 sillä ilmavälin alueella, joka saattaa muodostua sydämen 4 ja levyn 3 väliin. Tällainen lauhtuminen hajottaa saapuvan auringon säteilyä ja estää sen absorption sydämeen 4. Eräs toinen mahdollinen seuraus jätettäessä sydän 4 laminoimatta levyyn 3 on se, että sydän voi osittain upota, jolloin merivesi 5 pääsee sisään kulmista 6 ja virtaa sen yli jäähdyttäen sydämen 4 ja vähentäen tuotantokykyä.

Ilmakammiossa 2 oleva ilmaväli toimii sydämen 4 erottamiseksi jäähdyttäviltä tuulilta ja lisää siten tuotantokykyä, kun ympäristön ilman lämpötila on alhainen, koska sydän 4 on li 5 74621 parhaimmillaan vain muutaman asteen merivettä 5 lämpimämpi. Kuitenkin saattaa esiintyä tilanteita, joissa tätä eristystä ei tarvita. Itse asiassa, jos merivesi 5 on kylmää ja ympäristön ilman lämpötila on korkea, laite tuottaa enemmän tislettä ilman eristävää ilmaväliä 2. Tästä syystä läpinäkyvä levy 1 on valinnanvarainen. Jos sitä ei käytetä, voidaan sovittaa ilmarakot laitteen kehän ympärille sen pitämiseksi pystyssä ja meriveden huuhtoutumisen estämiseksi levyn 3 yli ja sydämen 4 jäähtymisen estämiseksi.

Kuten kuviossa 2 on esitetty, levyjen 1 ja 3 erotusta voidaan rajoittaa välilevyillä 12, jotka kiinnitetään niiden väliin etäisyydelle toisistaan.

Laite voidaan pitää kelluvana sovittamalla yksi tai useampi kelluntaosa 13 kaulaan ja/tai muualle, joista jokainen sisältää suljetun ilmakammion, jota on rajoitettu läpäisemättömien ylä- ja alalevyjen 1 ja 3 väliin, jolloin levyt on yhdistetty haluttaessa välilevyllä 12.

Kalvon 7 laatu on tärkeä tämän keksinnön oikeaa toimintaa ·”: varten. Sen on päästettävä läpi höyryä, mutta se ei saa päästää läpi nestemäistä vettä.

Veden sisäänpääsyn vastustus kalvon huokostiloihin tulisi olla ihanteellisesti useita nauloja/neliötuuma. Kalvon tulisi olla erittäin huokoinen vesihöyryn leviämisen helpottamiseksi ΓΙ ja johtumisella tapahtuvan lämmön siirron estämiseksi kalvon läpi. Kalvon kosteushöyryn siirtonopeuden tulisi olla yli noin 1000 g/m2/24 tuntia mitattuna normin ASTM E96-66B mukaisesti. Kalvo ei saa Sallila veden virtausta huokostilaan toiminnan aikana ja mieluummin veden sisääntulopaineen tuli-si olla yli 1 psia (naulaa per neliötuuma, 6,9 kPa) mitattu-: : na Mullins Burst Test Apparatus-laitteella satunnaisen kostu- ·’ ; misen estämiseksi. Aina 90 %:seen yltävät huokoisuudet ovat I helposti saavutettavissa kalvoissa, jotka vastustavat veden sisääntuloa paineissa, jotka ovat aina kolmekymmentä naulaa : neliötuumaa kohden (207 kPa).

6 74621

Kalvon 7 paksuus on kriittinen tämän keksinnön mukaiselle laitteelle. Koska lämpövuo on määrätty käytettävissä olevalla säteilyllä, hyvin ohut kalvo sallii vain hyvin pienen lömpötilanlaskun sen poikki. Laite ei ala tuottamaan vettä, ennen kuin lämpötilaerotus kalvon poikki ylittää määrätyn minimiarvon, joka riippuu syöttäveden suolaisuudesta sydämessä. Jos kalvo on liian ohut, se ei saa aikaan edes pienintä tarvittavaa lämpötilaeroa eikä se tuota tislettä.

Pienin tarvittava kalvonpaksuus riippuu syöttöveden suolaisuudesta ja lämpövuon määrästä kalvon läpi. Lisäksi, vaikka ohut kalvo tuotta tislettä merivedestä, höyrynpaineen erotuksen nettokäyttövoimasta tulee pieni ja tyotantokyky on alhainen. Hyvin suuri osa lämpövuosta tapahtuu lämmönjohtumisen pikemminkin kuin veden haihtumisen ja lauhtumisen kautta. Jotta laite toimisi merivedessä tulisi kalvon olla yli noin 13 mikronia (um) paksu. Paksuuden yläraja on taloudellisten tekijöiden tasoitusseikka. Sopivat paksuudet ovat 13 ja 300 mikronin välillä. On todettu, että noin 200 mikronia paksu kalvo tarjoaa hyvän kompromissin tislauslait-teen tuotantokyvyn ja kustannusten välillä.

: Es imerkk i

Kaksi pientä tislauslaitetta A ja B valmistettiin käyttämällä geometriaa, joka on esitetty poikkileikkauksena sivulta kuviossa 2. Läpäisemättömät muovilevyt 1 ja 3 valmistettiin 0,004 tuumaa (0, 01 cm) paksusta kirkkaasta vi-nyylikalvosta. Levy 3 ja musta puuvillainen imukykyinen kangas 4, jonka neliöpaino oli noin 153 g/m2 (4,5 unssia/m2), laminoitiin yhteen. Vinyylilevyt 1 ja 3 kuumasaumattiin yhteen suorakulmaista kehää pitkin. Tässä mallissa välilevyt 12 kuumasaumattiin vinyylilevyjen 1 ja 3 väliin siten, että ilma pääsi kulkemaan niiden ympäri kaikkien levyjen 1 ja 3 välisten tilojen täyttämiseksi. Eristetty ilmatila 13 muodostettiin keulan muodostamiseksi. Keulassa 13 oleva ilma oli suuremmassa paineessa kuin muissa ilmatiloissa 2 oleva ilma laitteen kelluntakyvyn parantamiseksi aalloilla.

li

Claims (8)

1. Laite vesipitoisen, suolaa tai jotain muuta alhaalla haihtuvaa aineosaa sisältävän nesteen tislaamiseksi, joka laite käsittää mikrohuokoisen kalvon (7), joka päästää lävitseen vesihöyryä mutta ei vettä, ensimmäisen nestettä ja höyryä läpäisemättömän levyn (3), joka on etäisyydellä mikrohuokoisen kalvon toisesta puolesta ensimmäisen kammion muodostamiseksi tähän väliin vesipitoista nestettä varten, nestettä ja höyryä läpäisemättömän, lämpöäjohtavan levyn (9), joka on sijoitettu mikrohuokoisen kalvon vastakkaiselle puolelle tislekammion (8) muodostamiseksi tähän väliin, josta kammiosta (8) tisle voidaan poistaa, tunnettu siitä, että ensimmäinen kammio sisältää imukykyisen materiaalin (4), joka pystyy imemään vesipitoista nestettä ja jota ensimmäisen läpäisemättömän levyn (3) läpi kulkeva lämpö pystyy kuumentamaan, joka levy on imukykyisen materiaalin (4) päällä, jonka materiaalin läpi vesipitoista liuosta voidaan satunnaisesti johtaa vesipitoisen, ja korkean pitoisuuden alhaalla haihtuvaa aineosaa sisältävän liuoksen huuhto-miseksi imukykyisestä materiaalista, jolloin kalvon (7) paksuus on suurempi kuin 13 mikronia ja käytetty lämpöäjohtava levy (9) on yhteydessä meren tai muun jäähdytysvesimassan pintaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se pystyy kellumaan vesipitoisen nesteen pinnalla, jolloin ensimmäinen läpipäästämätön levy (3) on alttiina auringon säteilylle, ja mikrohuokoinen kalvo (7) on imukykyisen materiaalin (4) alapuolella ja liitetty selektiivisesti siihen sen kehällä, ja nestettä ja höyryä läpäisemätön, lämpöäjohtava levy (9) on liitetty kalvoon (7) sen kehällä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että mikrohuokoinen kalvo (7) on paisutettua PTFE:ä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu ensimmäisen läpäisemättömän levyn (3) ylä- 11 74621 puolella olevasta toisesta nestettä ja höyryä läpäisemättömästä levystä (1), jolloin ensimmäisen ja toisen läpäisemättömän levyn (1, 3) väliin voi muodostua ilmaväli (2).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että tislauksen lämmönlähde käsittää ympäristön ilman ja laitteeseen syötetyn vesipitoisen nesteen välisen lämpötilaeron.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että imukykyisen materiaalin päällä oleva ensimmäinen nestettä ja höyryä läpäisemätön levy (3) on musta.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että imukykyinen materiaali (4) on musta .

7 74621 Paisutettu polytetrafluorieteeni-kalvo 7 kuumasaumattiin kehää pitkin 0,004 tuumaa (0,01 cm) paksuun vinyylilevyyn 9. Nämä puolestaan kiinnitettiin kehää pitkin ylempään kerro-syksikköön Velcro (rek. tav.merkki) -kiinnikkeillä 14. Näiden tislauslaitteiden kalvo-osat olivat 57 cm pitkiä ja 37 cm leveitä. Nämä kaksi tislauslaitetta laitettiin kellumaan 3,45 %:sen NaCl-liuoksen päälle 24°C:n lämpötilassa ja alistettiin hehkulampuista tulevalle säteilylle, 563 watin/m2 neljän tunnin ajan. Tislauslaite A sisälsi paisutetusta polytetrafluorieteenistä valmistetun kalvon, joka oli 13 mikronia paksu ja jonka tiheys oli noin 0,1 g/cm2. Tämä tislauslaite 18 tuotti 18 millilitraa tislettä. Tislauslaite B sisälsi paisutetusta PTFE:stä valmistetun kalvon, joka oli 51 mikronia paksu ja jonka tiheys oli noin 0,3 g/cm^. Tämä tislauslaite tuotti 52 millilitraa tislettä. s 74621

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että kalvon (7) paksuus on 25 - 300 mikronia .