NL2000731C2

NL2000731C2 - Device for distilling water.

Info

Publication number: NL2000731C2
Application number: NL2000731A
Authority: NL
Inventors: Sebastiaan Gerard Jozef Heijman
Original assignee: Univ Delft Tech; Kiwa Water Res B V
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-01-06

Description

NL 47415-VB/mgNL 47415-VB / mg

Inrichting voor het destilleren van waterDevice for distilling water

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het destilleren van water omvattende een watertoevoer, een met de watertoevoer gekoppelde verdampingsinrichting, een condensa-tie-inrichting alsmede een daarmee gekoppelde waterafvoer waar-5 bij de verdampingsinrichting een verdampingskamer omvat die is ingericht voor gebruik van zonnewarmte voor de verdamping van het water.The invention relates to a device for distilling water comprising a water supply, an evaporation device coupled to the water supply, a condensing device and a water discharge coupled thereto, wherein the evaporation device comprises an evaporation chamber which is adapted for using solar heat for the evaporation of the water.

Een dergelijke inrichting wordt door de firma Solar Dew B.V. aangeboden op de internetsite www.solardew.com.Such a device is supplied by Solar Dew B.V. offered on the internet site www.solardew.com.

10 De bekende inrichting omvat een voedingswatertank waar in zouthoudend of vervuild water is opgenomen en dat via een aantal membraankanalen door een verdampingskamer wordt gevoerd alwaar water via de membranen kan verdampen en kan condenseren op de buitenwanden van de verdampingskamer. Het gecondenseerde 15 water wordt vervolgens verzameld en afgevoerd naar een opvang-tank van waaruit het water als drinkwater of irrigatiewater beschikbaar komt.The known device comprises a feed water tank in which saline or polluted water is included and which is passed through a number of membrane channels through an evaporation chamber where water can evaporate via the membranes and can condense on the outer walls of the evaporation chamber. The condensed water is then collected and discharged to a collection tank from which the water becomes available as drinking water or irrigation water.

Nadeel van de bekende inrichting is dat condensatie op de wanden van de verdampingskamer plaatsvindt welke wanden door-20 gaands uit kunststof zijn vervaardigd, bijvoorbeeld plastic. Dit geeft een voor drinkwater minder wenselijke bijsmaak aan het water. Doordat de condensatie in de verdampingskamer plaatsvindt is deze niet efficiënt, en vindt er geen terugwinning van condensatiewarmte plaats. Hierdoor neemt de verdampingskamer veel 25 ruimte in beslag teneinde voldoende water te kunnen produceren.A drawback of the known device is that condensation takes place on the walls of the evaporation chamber, which walls are generally made of plastic, for example plastic. This results in a less desirable taste of the water for drinking water. Because the condensation takes place in the evaporation chamber, it is not efficient, and there is no recovery of condensation heat. As a result, the evaporation chamber takes up a lot of space in order to be able to produce sufficient water.

Met de uitvinding is beoogd een inrichting volgens de aanhef te verschaffen waarin een efficiënter gebruik wordt gemaakt van de beschikbare warmte terwijl tevens de productiecapaciteit ten opzichte van de bekende inrichting verbeterd is zon-30 der dat daartoe het ruimtebeslag dient te worden verhoogd.The object of the invention is to provide a device according to the preamble in which a more efficient use is made of the available heat, while at the same time the production capacity is improved relative to the known device without the space requirement for that purpose having to be increased for this purpose.

De inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt door een of meer van de aangehechte octrooiconclusies.The device according to the invention is characterized by one or more of the attached patent claims.

In een eerste aspect van de uitvinding is de inrichting erdoor gekenmerkt dat de verdampingsinrichting en de condensa-35 tie-inrichting gescheiden zijn uitgevoerd en dat de condensatie-inrichting van het type is dat is gebaseerd op mechanische damp-compressie. Op deze wijze kan zowel de verdampingsinrichting als de condensatie-inrichting geoptimaliseerd worden naar de functie die daarmee moet worden uitgevoerd, terwijl deze opzet tevens 2 mogelijkheid biedt om het warmtegebruik te optimaliseren zoals in het navolgende nog zal worden toegelicht. Bovendien is voordelig dat het door de condensatie-inrichting afgescheiden water vrij van bijsmaken kan zijn door een geschikte uitvoering van 5 deze condensatie-inrichting. Overigens kan worden opgemerkt dat de inrichting volgens de uitvinding ten aanzien van vervuiling weinig gevoelig is. Dergelijke vervuiling zal in hoofdzaak in de verdampingsruimte optreden welke zo kan worden gedimensioneerd dat deze eenvoudig kan worden schoongemaakt.In a first aspect of the invention, the device is characterized in that the evaporation device and the condensing device are of separate design and that the condensing device is of the type based on mechanical vapor compression. In this way, both the evaporation device and the condensing device can be optimized to the function that must be performed with it, while this design also offers the possibility of optimizing the heat consumption, as will be explained below. In addition, it is advantageous that the water separated by the condensing device can be free from aftertaste by a suitable embodiment of this condensing device. It can be noted, incidentally, that the device according to the invention is not very sensitive to contamination. Such contamination will mainly occur in the evaporation space which can be dimensioned such that it can be easily cleaned.

10 In een tweede aspect van de uitvinding is de inrichting erdoor gekenmerkt dat de condensatie-inrichting een compressor omvat die op de verdampingskamer is aangesloten en dat de ver-dampingskamer een luchtinlaat bezit. Dit biedt het voordeel dat de verdampingskamer op atmosferische druk kan worden bedreven 15 zodat geen bijzondere maatregelen vereist zijn om deze verdampingskamer bestand te maken tegen onderdruk. De verdampingskamer kan zodoende goedkoop blijven door de beperkte eisen die aan de constructie van de verdampingskamer worden gesteld.In a second aspect of the invention, the device is characterized in that the condensing device comprises a compressor which is connected to the evaporation chamber and in that the evaporation chamber has an air inlet. This offers the advantage that the evaporation chamber can be operated at atmospheric pressure, so that no special measures are required to make this evaporation chamber resistant to underpressure. The evaporation chamber can therefore remain inexpensive due to the limited demands placed on the construction of the evaporation chamber.

De inrichting volgens de uitvinding is verder bij voor-20 keur zo uitgevoerd dat de condensinrichting een warmtewisselaar heeft die aan een eerste zijde ontvangend is gekoppeld met de compressor, en aan een tweede zijde ontvangend is gekoppeld met de watertoevoer, zodanig dat condensatiewarmte van met de compressor naar de warmtewisselaar gevoerde waterdamp, het via de 25 (ruw)watertoevoer aangevoerde water voorverwarmt, en dat de warmtewisselaar aan de genoemde tweede zijde voedend gekoppeld is met de verwarmingskamer. Op deze wijze kan op geschikte wijze de warmte die vrijkomt bij de condensatie van het water worden hergebruikt.The device according to the invention is furthermore preferably embodied such that the condensing device has a heat exchanger which is coupled to the compressor on a first side and is coupled to the water supply on a second side, such that condensation heat from the compressor to the heat exchanger, preheating the water supplied via the (raw) water supply, and that the heat exchanger on the said second side is feed-coupled to the heating chamber. In this way, the heat released during the condensation of the water can be reused in a suitable manner.

30 Voor een efficiënt energiegebruik is verder voordelig dat de verwarmingskamer hellend is opgesteld zodanig dat het uit de warmtewisselaar betrokken water de verwarmingskamer passeert onder invloed van de zwaartekracht.For efficient energy use, it is furthermore advantageous for the heating chamber to be inclined so that the water extracted from the heat exchanger passes through the heating chamber under the influence of gravity.

Verder geniet het de voorkeur dat de verwarmingskamer 35 bovenzijdig een transparante enkelwandige of dubbelwandige afdichting heeft. Een dubbelwandige afdichting biedt het voordeel dat condensatie op de afdichting van de verwarmingskamer zoveel mogelijk wordt tegengegaan, hetgeen voor het energetisch rendement van de inrichting voordelig is.It is further preferred that the heating chamber 35 has a transparent single-walled or double-walled seal on top. A double-walled seal offers the advantage that condensation on the seal of the heating chamber is prevented as much as possible, which is advantageous for the energy efficiency of the device.

40 Voor een effectief warmtegebruik is het verder voorde lig dat de verwarmingskamer een donkerkleurige bodem heeft.40 For effective heat use, it is furthermore advantageous for the heating chamber to have a dark-colored bottom.

De uitvinding zal in het navolgende verder worden toe- 3 gelicht aan de hand van een voorbeelduitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding en onder verwijzing naar de tekening .The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment of a device according to the invention and with reference to the drawing.

In de tekening toont een enkele figuur 1 een zeer sche-5 matische weergave van een inrichting volgens de uitvinding.In the drawing, a single figure 1 shows a very schematic representation of a device according to the invention.

De in figuur 1 getoonde inrichting voor het destilleren van water is in het algemeen met verwijzingscijfer 1 aangeduid.The device for distilling water shown in Figure 1 is generally designated by reference numeral 1.

Deze inrichting 1 omvat een watertoevoer, bijvoorbeeld een reservoir voor zout water 2. Met deze watertoevoer 2 is op 10 hierna nog nader aan te geven wijze een verdampingsinrichting 3 gekoppeld alsmede een condensatie-inrichting 4 die voorzien is van een waterafvoer, bijvoorbeeld een reservoir voor zoet water 5.This device 1 comprises a water supply, for example a reservoir for salt water 2. With this water supply 2, an evaporation device 3 and a condensation device 4 which are provided with a water drain, for example a reservoir for water, are coupled in a manner to be explained hereinafter. fresh water 5.

De verdampingsinrichting 3 omvat een verdampingskamer 15 die is ingericht voor het gebruik van zonnewarmte ten behoeve van de verdamping van in deze verdampingskamer 3 aanwezig water. Hiertoe kan de verdampingskamer 3 bijzonder eenvoudig worden uitgevoerd als een gesloten constructie met de vorm van een (platte) bak waarvan de bodem donkerkleurig is en welke boven-20 zijdig een transparante afdichting bezit waardoor zonlicht de verdampingskamer 3 kan intreden. Deze afdichting is bij voorkeur dubbelwandig uitgevoerd teneinde onwenselijke condensatie tegen de afdichting tegen te gaan. De wijze waarop een en ander effectief kan worden uitgevoerd is voor de vakman geheel duidelijk 25 zodat van een nadere toelichting daarvan kan worden afgezien.The evaporation device 3 comprises an evaporation chamber 15 which is adapted to use solar heat for the purpose of evaporating water present in this evaporation chamber 3. To this end, the evaporation chamber 3 can be designed particularly simply as a closed construction in the form of a (flat) container, the bottom of which is dark colored and which has a transparent seal on top of which sunlight can enter the evaporation chamber 3. This seal is preferably double-walled in order to prevent undesirable condensation against the seal. The manner in which all this can be effectively carried out is entirely clear to the skilled person, so that a further explanation thereof can be dispensed with.

Figuur 1 toont dat de verdampingsinrichting 3 en de condensatie-inrichting 4 gescheiden zijn uitgevoerd. De zojuist genoemde condensatie-inrichting 4 is daarbij van het type dat is gebaseerd op mechanische dampcompressie.Figure 1 shows that the evaporation device 3 and the condensing device 4 are of separate design. The condensing device 4 just mentioned is of the type based on mechanical vapor compression.

30 Ten behoeve van de mechanische dampcompressie omvat de condensatie-inrichting 4 een compressor 6 die op de verdampingskamer 3 is aangesloten terwijl bij voorkeur de verdampingskamer 3 een luchtinlaat 7 bezit teneinde bij werkzame compressor 6 onderdruk in de verdampingskamer 3 tegen te gaan.For the purpose of mechanical vapor compression, the condensing device 4 comprises a compressor 6 which is connected to the evaporation chamber 3, while preferably the evaporation chamber 3 has an air inlet 7 in order to counteract underpressure in the evaporation chamber 3 when the compressor 6 operates.

35 De condensatie-inrichting 4 bezit bij voorkeur een warmtewisselaar 8 die aan een eerste zijde 8' ontvangend is gekoppeld met de compressor 6 en aan een tweede zijde 8" ontvangend is gekoppeld met de watertoevoer 2 teneinde te bewerkstelligen dat condensatiewarmte van met de compressor 6 naar de 40 warmtewisselaar 8 gevoerde waterdamp, het via de watertoevoer 2 aangevoerde water in de warmtewisselaar 8 voorverwarmt waarna dit water via genoemde tweede zijde 8" van de warmtewisselaar 8 4 wordt toegevoerd aan de verwarmingskamer 3.The condensing device 4 preferably has a heat exchanger 8 which is coupled on a first side 8 'to the compressor 6 and on a second side 8 "is coupled to the water supply 2 in order to ensure that condensation heat from the compressor 6 water vapor fed to the heat exchanger 8, the water supplied via the water supply 2 preheats in the heat exchanger 8, whereafter this water is supplied via the said second side 8 "of the heat exchanger 8 to the heating chamber 3.

Figuur 1 laat schematisch zien dat de verwarmingskamer 3 hellend is opgesteld zodanig dat het uit de warmtewisselaar 8 betrokken water de verwarmingskamer 3 onder invloed van de 5 zwaartekracht kan passeren. Gedurende deze passage verdampt dit water geheel of ten dele, en kan dit in dampvorm door de compressor 6 worden afgezogen en verdicht. De verdampingskamer 3 bezit voorts nog een brijnafvoer 9 voor het concentraat dat na verdamping van het water de verdampingskamer 3 kan verlaten.Figure 1 shows schematically that the heating chamber 3 is arranged inclined such that the water taken from the heat exchanger 8 can pass through the heating chamber 3 under the influence of gravity. During this passage this water evaporates wholly or in part, and can be suctioned off and compacted by the compressor 6 in vapor form. The evaporation chamber 3 furthermore has a brine discharge 9 for the concentrate which can leave the evaporation chamber 3 after evaporation of the water.

10 De inrichting volgens de uitvinding kan gebruikt worden voor zeewaterontzouting of voor het verwerken van concen-traat/brijn van een omgekeerde osmose-installatie teneinde de lozing van dit concentraat te voorkomen.The device according to the invention can be used for seawater desalination or for processing concentrate / brine from a reverse osmosis plant in order to prevent the discharge of this concentrate.

Het is eventueel mogelijk al het water dat de inrich-15 ting verwerkt te verdampen waardoor geen brijn ontstaat. Dit kan een groot voordeel opleveren indien brijnlozing een probleem vormt. Op deze manier ontstaat een zogenaamde zero-liquid-discharge-installatie waarbij geen vloeibare afvalstromen ontstaan maar slechts vast zout overblijft.It is possibly possible to evaporate all the water that the device processes, so that no brine is produced. This can be a major advantage if discharge is a problem. In this way a so-called zero-liquid-discharge installation is created in which no liquid waste streams are created but only solid salt remains.

Claims

Device (1) for distilling water comprising a water supply (2), an evaporation device (3) coupled to the water supply (2), a condensing device (4) and a water discharge (5) coupled thereto, the evaporation device comprises an evaporation chamber (3) adapted to use solar heat for evaporating the water, characterized in that the evaporation device (3) and the condensing device (4) are of separate design, and that the condensing device ( 4) is of the type that is based on mechanical vapor compression.

Device (1) according to claim 1, characterized in that the condensing device (4) comprises a compressor (6) connected to the evaporation chamber (3), and in that the evaporation chamber (3) has an air inlet possession.

Device (1) according to claim 2, characterized in that the condensing device (4) has a heat exchanger (8) which is coupled on a first side (8 ') to the compressor (6) and to a second side (8 ") is coupled to the water supply (2), such that condensation heat from water vapor fed with the compressor (6) to the heat exchanger (8) pre-confuses the water supplied via the water supply (2) and that the heat exchanger (8) on said second side (8 ") is feed-coupled to the heating chamber (3).

Device (1) according to claim 3, characterized in that the heating chamber (3) is arranged inclined such that the water taken from the heat exchanger (8) passes through the heating chamber (3) under the influence of gravity.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating chamber (3) has a transparent seal on top.

Device (1) according to claim 5, characterized in that the seal is double-walled.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating chamber (3) has a dark-colored bottom.