NL9500202A - Method and apparatus for treating a medium - Google Patents

Method and apparatus for treating a medium Download PDF

Info

Publication number
NL9500202A
NL9500202A NL9500202A NL9500202A NL9500202A NL 9500202 A NL9500202 A NL 9500202A NL 9500202 A NL9500202 A NL 9500202A NL 9500202 A NL9500202 A NL 9500202A NL 9500202 A NL9500202 A NL 9500202A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
channel
heat exchanger
medium
channels
heat
Prior art date
Application number
NL9500202A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Berend Philippus Ter Meulen
Jan Willem Van Heuven
Original Assignee
Tno
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tno filed Critical Tno
Priority to NL9500202A priority Critical patent/NL9500202A/en
Priority to IL11630995A priority patent/IL116309A0/en
Priority to PCT/NL1995/000415 priority patent/WO1996017672A1/en
Priority to AU41242/96A priority patent/AU4124296A/en
Publication of NL9500202A publication Critical patent/NL9500202A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/031Two or more types of hollow fibres within one bundle or within one potting or tube-sheet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/062Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/04Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B01D63/043Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies with separate tube sheets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0058Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having different orientations to each other or crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0083Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/22Cooling or heating elements
    • B01D2313/221Heat exchangers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/36Energy sources
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/36Energy sources
    • B01D2313/367Renewable energy sources, e.g. wind or solar sources
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Abstract

Method for treating a medium, said medium being passed successively through a first duct in a first heat exchanger, through a second heat exchanger and then through a second duct in the said first heat exchanger, the said first and second ducts of the first heat exchanger being separated from one another and being in a heat-exchanging relationship with one another, care being taken to ensure that one or more constituents from the medium escape selectively through the respective duct wall from the first or second duct, to be collected in a third duct in said first heat exchanger, said third duct being separated from said first and second duct.

Description

Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een medium.Method and device for treating a medium.

De uitvinding heeft betrekking op een met behulp van warmtewisselaars, warmtetoevoer en scheidingsmembraantechnologie behandelen van een medium, zoals een gas of een vloeistof. In het bijzonder houdt de uitvinding verband met de bereiding van drinkwater, bijvoorbeeld uit zeewater, ander wegens een te hoog gehalte aan daarin opgeloste mineralen en andere bestanddelen voor mensen, dieren of planten ongeschikt water, of anderszins verontreinigd water. Echter begeeft de uitvinding zich niet exclusief op het terrein van de drinkwaterbereiding. Met de term "membraanscheidingstechnologie" wordt hier bedoeld elke manier welke het mogelijk maakt dat één of meer bestanddelen uit een mediumstroom door de kanaalwand uit die mediumstroom kunnen ontsnappen. Voorts is de uitvinding, echter niet exclusief, gericht op het rechtstreekse gebruik van zonne-energie (zonnewarmte) in de behandeling van het medium.The invention relates to a treatment of a medium, such as a gas or a liquid, with the aid of heat exchangers, heat supply and separating membrane technology. In particular, the invention relates to the preparation of drinking water, for example from sea water, other because water, or other contaminated water, is unsuitable for humans, animals or plants, due to too high a content of minerals dissolved therein and other components. However, the invention is not exclusive to drinking water preparation. By the term "membrane separation technology" is meant herein any way that allows one or more components from a medium flow through the channel wall to escape from that medium flow. Furthermore, the invention is, however not exclusively, aimed at the direct use of solar energy (solar heat) in the treatment of the medium.

Door Elle en Ripperger in "Transmembrane destination (TMD), Experimental result in different fields of application", Conf. Engineering of Membrane Processes II; Environmental Applications, 26-28 april 1994, Lucca, Italy, is het gebruik van membraandestillatie met rechtstreekse aanwending van zonnewarmte beschreven voor het concentreren van suiker-palm-sap en daarbij produceren van gedestilleerd water. Een zonnepaneel is voorgesteld voor het verwarmen van het suiker-palm-sap en rivierwater wordt gebruikt voor de koeling. Er is een transmembraandestillatie TMD(-module) beschreven met een spleet tussen de vlakke membraan en een warmtewisselaar, waarbij het distillaat ofwel door een vacuümpomp, ofwel door langs het membraan te leiden lucht wordt afgevoerd langs de condensor. Het energiegebruik is niet geoptimaliseerd.By Elle and Ripperger in "Transmembrane destination (TMD), Experimental result in different fields of application", Conf. Engineering of Membrane Processes II; Environmental Applications, April 26-28, 1994, Lucca, Italy, describes the use of direct heat solar membrane distillation to concentrate sugar palm juice and thereby produce distilled water. A solar panel has been proposed for heating the sugar palm juice and river water is used for cooling. A transmembrane distillation TMD (module) has been described with a gap between the flat membrane and a heat exchanger, in which the distillate is discharged through the condenser either by a vacuum pump or by air passing along the membrane. The energy consumption is not optimized.

In "Solar heated membrane distillation", G.L. Morrison e.a., Sch. Mech. Manufact. Eng., Univ. New South Wales, Sydney, Australia Sol. World Congr., Proc. Bienn. Congr. Int. Sol. Energy Soc. (1992), Meeting Date 1991, Volume 2, Issue Pt. 2, 2329-34, Pergamon, Oxford, UK., biz. 2329 tot 2333, wordt ontziltingsapparatuur beschreven waarbij rechtstreeks gebruik gemaakt wordt van zonnewarmte. In een zonnecollector verhit zeewater wordt door een bundel holle vezels geleid waarmee de membraandestillatie wordt uitgevoerd. Die bundel holle vezels fungeert als niet-selectief, poreus membraan. De materiaalkeuze voor het membraan is zodanig, dat de poriën van het membraan niet door het zeewater worden bevochtigd, maar met lucht en/of damp gevuld zijn. Door te verdampen kan het water door de vezelwand heen uit de zeewaterstroom ontsnappen. Aan de buitenzijde van de holle vezels uit de bundel laat men koeler (drink)water stromen, zodat het uit de holle vezels verdampte water op de buitenzijde van de holle vezels condenseert en wordt meegevoerd met het langsstromende (drink)water.In "Solar heated membrane distillation", G.L. Morrison et al., Sch. Mech. Manufact. Eng., Univ. New South Wales, Sydney, Australia Sol. World Congr., Proc. Bienn. Congr. Int. Sol. Energy Soc. (1992), Meeting Date 1991, Volume 2, Issue Pt. 2, 2329-34, Pergamon, Oxford, UK., Biz. 2329 to 2333, desalination equipment using solar heat directly is described. Seawater heated in a solar collector is passed through a bundle of hollow fibers with which the membrane distillation is carried out. This bundle of hollow fibers acts as a non-selective, porous membrane. The choice of material for the membrane is such that the pores of the membrane are not wetted by the seawater, but are filled with air and / or vapor. By evaporating, the water can escape from the seawater flow through the fiber wall. Cooler (drinking) water is allowed to flow on the outside of the hollow fibers from the bundle, so that the water evaporated from the hollow fibers condenses on the outside of the hollow fibers and is carried along with the (drinking) water flowing past.

De onderhavige uitvinding beoogt, een mediumbehandeling welke uit het oogpunt van energiehuishouding (bijvoorbeeld warmteverlies), eenvoud van opbouw van de te gebruiken installatie, snelheid van opstarten van de installatie (in het bijzonder bij rechtstreekse aanwending van zonne-energie welke slechts overdag beschikbaar is) en eenvoudige mogelijkheid tot balanceren van de produktstromen in afhankelijkheid van het te behandelen medium.The present invention contemplates, a medium treatment which, from the viewpoint of energy management (e.g. heat loss), simplicity of construction of the installation to be used, speed of start-up of the installation (in particular with direct use of solar energy which is only available during the day) and simple possibility of balancing the product flows depending on the medium to be treated.

Daartoe wordt overeenkomstig de uitvinding voorgesteld een werkwijze overeenkomstig de combinatie van maatregelen opgenomen in conclusie 1, en een inrichting overeenkomstig de combinatie van maatregelen volgens conclusie 6.According to the invention, a method according to the combination of measures included in claim 1 is proposed for this purpose, and a device according to the combination of measures according to claim 6.

Met de onderhavige uitvinding fungeert het te behandelen medium zelf, stromend door het eerste kanaal in de eerste warmtewisselaar, als condensor. Tegelijkertijd wordt het medium, stromend door het eerste kanaal in de eerste warmtewisselaar, voorverwarmd. Na eindverwarming in de tweede warmtewisselaar tot de voor de "membraandestillatie" gewenste temperatuur, wordt het medium via het tweede kanaal opnieuw door de eerste warmtewisselaar geleid onder uitscheiding van één of meer bestanddelen welke met behulp van het eerste kanaal als condensor in de eerste warmtewisselaar warmte afstaan en met een derde kanaal buiten het eerste en tweede kanaal door de eerste warmtewisselaar en daaruit worden geleid.With the present invention, the medium to be treated itself, flowing through the first channel in the first heat exchanger, functions as a condenser. At the same time, the medium flowing through the first channel in the first heat exchanger is preheated. After final heating in the second heat exchanger to the temperature desired for the "membrane distillation", the medium is led through the second channel again through the first heat exchanger, with the excretion of one or more components which heat using the first channel as a condenser in the first heat exchanger. and with a third channel outside the first and second channels through the first heat exchanger and passed therefrom.

De uitvinding kan bijvoorbeeld worden toegepast met behulp van evenwijdig of in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar lopende eerste, tweede en derde kanalen in de eerste warmtewisselaar. Bijvoorbeeld kunnen die eerste, tweede en derde kanalen zodanig zijn uitgevoerd, dat zij elkaar omgeven, met als binnenste kanaal het tweede kanaal, als buitenste kanaal het eerste kanaal en daartussen het derde kanaal.The invention can be applied, for example, by means of parallel or substantially parallel first, second and third channels in the first heat exchanger. For example, said first, second and third channels may be so arranged that they surround one another, the inner channel being the second channel, the outer channel being the first channel and the third channel therebetween.

Overeenkomstig een voordelige uitvoering van de uitvinding omvatten het eerste en het tweede kanaal in de eerste warmtewisselaar respectievelijk een eerste samenstel van holle vezels en een tweede samenstel van holle vezels. De holle vezels van het eerste samenstel bepalen daarbij het "warmtewisselaar-gedeelte" of "condensor-gedeelte" van de eerste warmtewisselaar. De vezels van het tweede samenstel vormen het "membraandestillatie-gedeelte" van de eerste warmtewisselaar. De verhouding van het aantal vezels van het eerste samenstel tot het aantal vezels van het tweede samenstel kan afhankelijk van de gewenste mate van warmte-uitwisseling en membraan-scheiding worden ingesteld. Ook kunnen wanddikten, diameters en materiaalsoorten voor de vezels aan het beoogde gebruik en de beoogde instelling worden aangepast. De vezels kunnen zijn vervaardigd uit bijvoorbeeld kunststoffen zoals polypropyleen of teflon, maar ook uit metaal (in het bijzonder de vezels voor het eerste samenstel). Het is mogelijk om bijvoorbeeld door het derde kanaal lucht of een ander gas te laten stromen, bijvoorbeeld in een gesloten circuit, en de zich op de (condensor)vezels van het eerste samenstel gevormde condensaatdruppels verkregen van de uit de (membraandestillaat)vezels van het tweede samenstel ontweken bestanddelen met zich meevoert. Op die manier is het mogelijk de warmteverliezen zo klein mogelijk te houden terwijl een zeer korte opwarmtijd kan worden bereikt.According to an advantageous embodiment of the invention, the first and second channels in the first heat exchanger comprise a first hollow fiber assembly and a second hollow fiber assembly, respectively. The hollow fibers of the first assembly define the "heat exchanger portion" or "condenser portion" of the first heat exchanger. The fibers of the second assembly form the "membrane distillation portion" of the first heat exchanger. The ratio of the number of fibers of the first assembly to the number of fibers of the second assembly can be adjusted depending on the desired degree of heat exchange and membrane separation. Wall thicknesses, diameters and material types for the fibers can also be adapted to the intended use and intended setting. The fibers can be made of, for example, plastics such as polypropylene or Teflon, but also of metal (in particular the fibers for the first assembly). It is possible, for example, to let air or another gas flow through the third channel, for instance in a closed circuit, and the condensate droplets formed on the (condenser) fibers of the first assembly obtained from the fibers of the (membrane distillate) of the second assembly entrains evading constituents. In this way it is possible to keep the heat losses as small as possible while a very short heating time can be achieved.

Zoals meer in het bijzonder blijkt uit de hierna volgende figuurbeschrijving van voordelige uitvoeringsvormen, behoeft de installatie een bijzonder eenvoudige en weinig gecompliceerde opbouw. In verband met ontzilting van zeewater tot drinkwater kan daardoor de installatie bijvoorbeeld als drijvende installatie worden uitgevoerd, om buiten de kust (off-shore) drijvend op te stellen. De leidingen voor het transport van zeewater kunnen daarmee zo kort mogelijk worden gehouden, waarmee een zo gering mogelijke pompcapaciteit kan worden gekozen. Het ter plaatse door de drijvende installatie geproduceerde ontzilte (drink)water kan via een pijpleidingsysteem naar land worden verpompd. In vergelijking met het naar land verpompen van zeewater, om dit op het land te ontzilten en vervolgens het residu weer terug te leiden naar zee, is bij de voorgestelde werkwijze aanmerkelijk minder pompenergie benodigd.As is more particularly apparent from the figure description below of advantageous embodiments, the installation requires a particularly simple and uncomplicated construction. In connection with desalination of sea water to drinking water, the installation can therefore be designed, for example, as a floating installation, to set up floating off-shore. The pipes for the transport of seawater can thus be kept as short as possible, so that the lowest possible pump capacity can be selected. The desalinated (drinking) water produced on site by the floating installation can be pumped to land via a pipeline system. Compared to pumping seawater to land, to desalinate it on land and then return the residue to the sea, the proposed method requires considerably less pumping energy.

Als warmtebron voor de tweede warmtewisselaar kan de zon gebruikt worden, waartoe de tweede warmtewisselaar als zonne-collector is uitgevoerd.The sun can be used as a heat source for the second heat exchanger, for which purpose the second heat exchanger is designed as a solar collector.

Verdere voordelen en eigenschappen van de uitvinding blijken uit de volgconclusies evenals uit de hiernavolgende beschrijving van voordelige uitvoeringen van de uitvinding, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekening. Hierbij toont:Further advantages and features of the invention are apparent from the subclaims as well as from the following description of advantageous embodiments of the invention, with reference to the appended drawing. Hereby shows:

Figuur 1 schematisch een zijaanzicht van een eerste uitvoering overeenkomstig de onderhavige uitvinding; enFigure 1 schematically shows a side view of a first embodiment according to the present invention; and

Figuur 2 schematisch in perspectief een tweede uitvoering overeenkomstig de uitvinding.Figure 2 schematically in perspective a second embodiment according to the invention.

Figuur 1 toont een eerste warmtewisselaar 1 en een tweede warmtewisselaar 2. De eerste warmtewisselaar 1 is uit warmtewisselaar-modulen 3, 4 samengesteld. De basisuitvoering voor elke module 3, 4 is bijvoorbeeld beschreven in de Europese octrooiaanvrage 919022830 ten name van aanvraagster, in het bijzonder figuur 1. Elke module 3, 4 bestaat uit een in dwarsdoorsnede bij voorkeur puntsymmetrisch (vierkant, rond, veelhoekig) buisdeel. De buiswand bepaalt gescheiden verzamelkamers voor het medium. Twee diametraal tegenover elkaar gelegen kamers staan via holle vezels in mediumverbinding met elkaar. Die holle vezels overbruggen de buisholte. Een verdere kamer is verschaft, gescheiden van de holle vezels en de eerder genoemde kamers. Aldus is elke module 3, 4 geschikt om drie mediumstromen te geleiden; één mediumstroom door de holle vezels en de twee daarmee in verbinding gestelde kamers, een tweede mediumstroom door de verdere kamer en een derde mediumstroom door de buisholte om de holle vezels te omspoelen. In figuur 1 zijn de modules 3, 4 zodanig in afwisseling achter elkaar opgesteld, dat de mediumstroom B bij elke module 3 telkens door de holle vezels stroomt, om bij elke module 4 telkens uitsluitend door de verdere kamer aan de buiswand te stromen. Voor de mediumstroom C geldt het omgekeerde. De mediumstroom A stroomt telkens door de buisholte en omspoelt de vezels.Figure 1 shows a first heat exchanger 1 and a second heat exchanger 2. The first heat exchanger 1 is composed of heat exchanger modules 3, 4. The basic embodiment for each module 3, 4 is described, for example, in the European patent application 919022830 in the name of the applicant, in particular figure 1. Each module 3, 4 consists of a cross section, preferably symmetrical (square, round, polygonal) tube part. The tube wall defines separate collection chambers for the medium. Two diametrically opposed chambers are in medium communication with each other via hollow fibers. Those hollow fibers bridge the tube cavity. A further chamber is provided separate from the hollow fibers and the aforementioned chambers. Thus, each module 3, 4 is capable of conducting three medium flows; one medium flow through the hollow fibers and the two chambers communicated therewith, a second medium flow through the further chamber and a third medium flow through the tube cavity to rinse the hollow fibers. In Figure 1, the modules 3, 4 are arranged one after the other in alternation such that the medium flow B at each module 3 flows through the hollow fibers in each case, in order to flow at each module 4 exclusively through the further chamber on the pipe wall. The reverse applies to the medium flow C. The medium flow A always flows through the tube cavity and washes the fibers.

De werking van de in figuur 1 getoonde installatie is als volgt: zeewater wordt volgens het verloop van mediumstroom B eerst door de eerste warmtewisselaar 1 geleid. Daarbij stroomt dit relatief koude zeewater telkens door de vezels van de modulen 3, welke vezels de eerste kanalen van de eerste warmtewisselaar 1 bepalen. Vervolgens stroomt dit zeewater door de tweede warmtewisselaar 2, welke uitgevoerd is als zonnecollector. De opbouw van een zonnecollector voor verwarming van water of andere vloeistoffen of gassen is algemeen bekend aan de vakman en behoeft geen verdere toelichting. Het in de zonnecollector 2 opgewarmde zeewater stroomt vervolgens als de mediumstroom C opnieuw door de eerste warmtewisselaar 1. Daarbij doorstroomt dit warme zeewater C de vezels van de modulen 4, welke de tweede kanalen van de eerste warmtewisselaar 1 bepalen. Water verdampt door de vezelwanden van de vezels van de modulen 4. De waterdamp wordt met de gasstroom A meegevoerd, stromend door de buisholte welke het derde kanaal van de eerste warmtewisselaar 1 bepaalt, en condenseert op de relatief koude vezels van de modulen 3, waardoorheen relatief koud zeewater volgens de mediumstroom B stroomt. Dit condensaat wordt vervolgens in de vorm van druppels, of stromend langs de wand uit de eerste warmtewisselaar 1 geleid naar bijvoorbeeld een verzamelinrichting (niet getoond). Doordat de waterdamp condenseert op de vezels van de modulen 3 wordt tegelijkertijd het daardoor relatief koele zeewater voorverwarmd. Op die manier gaat zo min mogelijk met de zonnecollector 2 verzamelde warmte verloren. Eventueel kan de gasstroom λ vervangen worden door eert vloeistofstroom, bijvoorbeeld een stroom van in recirculatie geleid condensaat. Echter verdient toepassing van een gasstroom, in het bijzonder een luchtstroom, uit het oogpunt van warmtehuishouding de voorkeur. Die gasstroom A wordt voorts bij voorkeur volgens een gesloten kringloop geleid zodat alle eventueel door de gasstroom A opgenomen warmte uit de relatief warme vezels van de modulen 4 zoveel mogelijk ten goede komt aan de voorverwarming van het zeewater dat door de holle vezels van de modulen 3 stroomt. Eventueel kan de gasstroom λ vervangen worden door stilstaand gas, in het bijzonder lucht, waarbij door interne temperatuurverschillen in het derde kanaal mogelijk vrije convectie stromingen van het gas, of de lucht, kunnen ontstaan.The operation of the installation shown in figure 1 is as follows: sea water is first guided through the first heat exchanger 1 according to the course of medium flow B. This relatively cold sea water flows through the fibers of the modules 3, which fibers determine the first channels of the first heat exchanger 1. This sea water then flows through the second heat exchanger 2, which is designed as a solar collector. The construction of a solar collector for heating water or other liquids or gases is generally known to the skilled person and requires no further explanation. The sea water heated in the solar collector 2 then flows again as the medium flow C through the first heat exchanger 1. Thereby this warm sea water C flows through the fibers of the modules 4, which determine the second channels of the first heat exchanger 1. Water evaporates through the fiber walls of the fibers of the modules 4. The water vapor is entrained with the gas stream A, flowing through the tube cavity which defines the third channel of the first heat exchanger 1, and condenses on the relatively cold fibers of the modules 3, through which relatively cold sea water flows according to the medium flow B. This condensate is then conducted in the form of droplets or flowing along the wall from the first heat exchanger 1 to, for example, a collecting device (not shown). Because the water vapor condenses on the fibers of the modules 3, the relatively cool seawater thereby preheated is at the same time. In this way, as little heat as possible collected with the solar collector 2 is lost. The gas flow λ can optionally be replaced by a liquid flow, for instance a flow of condensate led in recirculation. However, the use of a gas stream, in particular an air stream, is preferable from the viewpoint of heat management. Said gas flow A is further preferably guided in a closed cycle, so that any heat from the relatively warm fibers of the modules 4, which may be absorbed by the gas flow A, benefits as much as possible to the preheating of the seawater which is passed through the hollow fibers of the modules 3. flows. Optionally, the gas flow λ can be replaced by stationary gas, in particular air, whereby internal temperature differences in the third channel may lead to free convection flows of the gas, or the air.

Figuur 2 toont een variant voor de eerste warmtewisselaar 1. Zoals weergegeven is deze eerste warmtewisselaar 1 als een pijp met cirkelronde diameter uitgevoerd. In de pijpwand zijn een eerste toevoerkamer 5 en een tweede toevoerkamer 6 uitgevoerd. Diametraal tegenover de eerste toevoerkamer 5 bevindt zich een eerste afvoerkamer 7. Diametraal tegenover de tweede toevoerkamer 6 bevindt zich een tweede afvoerkamer 8 in de pijpwand. Eerste holle vezels 9 stellen de eerste toevoerkamer 5 in mediumverbinding met de eerst afvoerkamer 7. Tweede holle vezels 10 stellen de tweede toevoerkamer 6 in mediumverbinding met de tweede afvoerkamer 8. De eerste vezels 9 en de tweede vezels 10 zijn zoals weergegeven afwisselend in lagen achter elkaar, gezien in lengterichting van de eerste warmtewisselaar 1, aangebracht. Zeewater wordt volgens de pijl B de eerste warmtewisselaar 1 via de eerste toevoerkamer 5 binnengevoerd. Vervolgens wordt dit zeewater gelijkmatig verdeeld over de eerste vezels 11 naar de eerste afvoerkamer 7 gebracht. Vanuit die eerste afvoerkamer 7 stroomt het zeewater, op niet nader weergegeven wijze, naar de tweede warmtewisselaar 2 (zie figuur 1). Komend van de tweede warmtewisselaar 2 stroomt het opgewarmde zeewater de tweede toevoerkamer 6 binnen. Vervolgens stroomt dit warme zeewater, gelijkmatig verdeeld over de tweede holle vezels 10, naar binnen in de tweede afvoerkamer 8, om van daaruit volgens de pijl C als residu te worden afgevoerd, bijvoorbeeld voor lozing in zee. De gasstroom volgens de pijl A omstroomt zowel de eerste vezels 9 als de tweede vezels 10 en brengt de bij de tweede vezels 10 gevormde waterdamp over naar de eerste vezels 9 voor condensatie.Figure 2 shows a variant for the first heat exchanger 1. As shown, this first heat exchanger 1 is designed as a pipe with a circular diameter. A first supply chamber 5 and a second supply chamber 6 are formed in the pipe wall. Diametrically opposite the first supply chamber 5 is a first discharge chamber 7. Diametrically opposite the second supply chamber 6 is a second discharge chamber 8 in the pipe wall. First hollow fibers 9 medium communicate the first feed chamber 5 with the first discharge chamber 7. Second hollow fibers 10 medium communicate the second feed chamber 6 with the second discharge chamber 8. The first fibers 9 and the second fibers 10 are alternately layered behind as shown. viewed in the longitudinal direction of the first heat exchanger 1. Sea water is introduced into the first heat exchanger 1 via the first supply chamber 5 according to arrow B. This sea water is then evenly distributed over the first fibers 11 to the first discharge chamber 7. The seawater flows from said first discharge chamber 7, in a manner not shown in detail, to the second heat exchanger 2 (see figure 1). Coming from the second heat exchanger 2, the heated sea water flows into the second supply chamber 6. Subsequently, this warm seawater, evenly distributed over the second hollow fibers 10, flows into the second discharge chamber 8, from which it is discharged as a residue according to the arrow C, for instance for discharge into the sea. The gas flow according to the arrow A flows through both the first fibers 9 and the second fibers 10 and transfers the water vapor formed at the second fibers 10 to the first fibers 9 for condensation.

Vanzelfsprekend is de in figuur 2 getoonde eerste warmtewisselaar 1 aan zijn kopse uiteinden voorzien van geschikte aansluitstukken en afdichtingen voor de kamers 5, 6, 7 en 8 en de buisholte 11, welke echter in de tekening zijn weggelaten.Of course, the first heat exchanger 1 shown in Figure 2 is provided at its end ends with suitable connecting pieces and seals for the chambers 5, 6, 7 and 8 and the tube cavity 11, which are however omitted in the drawing.

Vanzelfsprekend zijn ook andere varianten voor de eerste warmtewisselaar 1 mogelijk. Zo kan in afwijking van de in figuur 1 en 2 getoonde uitvoeringen gekozen worden voor een uitvoering waarbij de stromingsrichting van de mediumstroom door de eerste warmtewisselaar 1, voorafgaande aan passage van de tweede warmtewisselaar 2, gelijk gericht is aan die van de mediumstroom door de eerste warmtewisselaar 1 na passage van de tweede warmtewisselaar 2. Daarnaast kan in plaats van dwars op de lengterichting van de buisholte 11 gerichte holle vezels 9, 10 gekozen worden voor bijvoorbeeld drie elkaar met afstand (concentrisch) omgevende buisdelen. Ook kunnen de holle vezels van het eerste en/of tweede kanaal evenwijdig of in hoofdzaak evenwijdig aan het derde kanaal lopen.Naturally, other variants for the first heat exchanger 1 are also possible. For instance, in deviation from the embodiments shown in figures 1 and 2, an embodiment can be chosen in which the flow direction of the medium flow through the first heat exchanger 1, prior to passage of the second heat exchanger 2, is aligned with that of the medium flow through the first heat exchanger 1 after passage of the second heat exchanger 2. In addition, instead of hollow fibers 9, 10 oriented transversely of the longitudinal direction of the tube cavity 11, it is possible to opt for, for example, three tube parts which are spaced apart (concentrically). The hollow fibers of the first and / or second channel can also run parallel or substantially parallel to the third channel.

Van belang is bij een voorkeursuitvoering dat een mediumstroom eerst geleid wordt door een eerste warmtewisselaar, vervolgens wordt opgewarmd tot de gewenste procestemperatuur in een tweede warmtewisselaar, daarna opnieuw geleid wordt door de eerste warmtewisselaar zodanig dat in die eerste warmtewisselaar stofuitscheiding vanuit de ene mediumstroom naar de andere mediumstroom ontstaat evenals warmteuitwisseling in dezelfde zin.In a preferred embodiment, it is important that a medium flow is first passed through a first heat exchanger, then it is heated to the desired process temperature in a second heat exchanger, then it is again passed through the first heat exchanger such that in that first heat exchanger dust is discharged from the one medium flow to the other medium flow occurs as well as heat exchange in the same sense.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het behandelen van een medium, waarbij dat medium achtereenvolgens door een eerste kanaal in een eerste warmtewisselaar, door een tweede warmtewisselaar en vervolgens door een tweede kanaal in de bedoelde eerste warmtewisselaar, wordt geleid, met de bedoelde eerste en tweede kanalen van de eerste warmtewisselaar van elkaar gescheiden en in warmte uitwisselende verhouding met elkaar, en ervoor gezorgd wordt dat één of meer bestanddelen uit het medium selectief door de respectieve kanaalwand uit het eerste of tweede kanaal ontsnappen, om te worden opgevangen in een derde kanaal in die eerste warmtewisselaar, welk derde kanaal gescheiden is van het bedoelde eerste en tweede kanaal.A method for treating a medium, wherein said medium is passed successively through a first channel in a first heat exchanger, through a second heat exchanger and then through a second channel in the said first heat exchanger, with the said first and second channels of the first heat exchanger separated from each other and in heat exchanging relationship with each other, and one or more constituents from the medium are selectively escaped from the first or second channel through the respective channel wall, to be collected in a third channel in that first heat exchanger, which third channel is separated from the intended first and second channel. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij die eerste en tweede kanalen door dat derde kanaal lopen.The method of claim 1, wherein said first and second channels pass through said third channel. 3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij die eerste en tweede kanalen respectieve eerste en tweede samenstellen van holle vezels omvatten, en de holle vezels van die eerste en tweede samenstellen dwars op de lengterichting van dat derde kanaal lopen.The method of claim 2, wherein said first and second channels comprise respective first and second hollow fiber assemblies, and the hollow fibers of said first and second assemblies run transverse to the longitudinal direction of said third channel. 4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de tweede warmtewisselaar een zonnecollector is.A method according to any one of the preceding claims, wherein the second heat exchanger is a solar collector. 5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het medium zeewater is dat in de tweede warmtewisselaar voldoende verwarmd wordt zodat het tweede kanaal door zijn kanaalwand heen in staat is waterdamp uit te scheiden dat vervolgens op de buitenzijde van het eerste kanaal condenseert en als ontzilt (drink)water in het derde kanaal wordt opgevangen en voor verder gebruik wordt afgevoerd.A method according to any one of the preceding claims, wherein the medium is sea water which is heated sufficiently in the second heat exchanger so that the second channel through its channel wall is able to discharge water vapor which subsequently condenses on the outside of the first channel and desalinates (drinking) water in the third channel is collected and removed for further use. 6. Mediumbehandelinrichting voorzien van een eerste en een tweede warmtewisselaar, welke eerste warmtewisselaar eerste en tweede kanalen bezit voor het daar doorheen leiden van het medium, welke eerste en tweede kanalen in mediumverbinding staan met de toe- respectievelijk afvoer van de tweede warmtewisselaar en welke eerste en tweede kanalen in de eerste warmtewisselaar van elkaar zijn gescheiden en in warmte-uitwisselende relatie staan, zodanig dat door het eerste kanaal stromend medium via de tweede warmtewisselaar in het tweede kanaal komt, en die eerste en tweede kanalen zodanig zijn uitgevoerd dat één of meer bestanddelen uit het door die eerste en tweede kanalen te leiden medium selectief de kanaalwand van dat eerste of tweede kanaal kan passeren, waartoe die kanaalwand bijvoorbeeld als membraanfilter is uitgevoerd, en welke eerste warmtewisselaar voorts een derde kanaal bezit, gescheiden van het eerste en tweede kanaal en geschikt om de door de kanaalwand uit het eerste of tweede kanaal ontsnapte bestanddelen op te vangen.6. Medium treatment device provided with a first and a second heat exchanger, which first heat exchanger has first and second channels for passing the medium through it, which first and second channels are in medium communication with the inlet and outlet of the second heat exchanger and which first and second channels in the first heat exchanger are separated from each other and are in heat-exchanging relationship, such that medium flowing through the first channel enters the second channel via the second heat exchanger, and the first and second channels are designed such that one or more components from the medium to be passed through said first and second channels can selectively pass through the channel wall of said first or second channel, for which purpose said channel wall is designed as a membrane filter, and which first heat exchanger further has a third channel, separated from the first and second channel and suitable for passing through the channel wall from the first or tw the channel to catch escaped components. 7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij die eerste en tweede kanalen door het derde kanaal lopen.The device of claim 6, wherein said first and second channels pass through the third channel. 8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij die eerste en tweede kanalen zijn gevormd door respectieve eerste en tweede samenstellen van holle vezels welke dwars op de langsrichting van het derde kanaal daar doorheen lopen en met hun respectieve uiteinden uitmonden in respectieve Verzamelkamers voor het aan de eerste warmtewisselaar toe-respectievelijk afvoeren en over het respectieve samenstel van holle vezels verdelen van de mediumstroom, welke verzamelkamers zijn ingericht om in de eerste warmtewisselaar de mediumstroom door het eerste kanaal gescheiden te houden van de mediumstroom door het tweede kanaal.The device of claim 7, wherein said first and second channels are formed by respective first and second hollow fiber assemblies which pass transverse to the longitudinal direction of the third channel and terminate with their respective ends in respective Collection Chambers for delivery to the first supplying or removing the heat exchanger and distributing the medium flow over the respective hollow fiber assembly, which collection chambers are arranged to separate the medium flow through the first channel from the medium flow through the second channel in the first heat exchanger. 9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de verzamelkamers opzij van het derde kanaal zijn opgesteld.The device of claim 8, wherein the collection chambers are arranged to the side of the third channel. 10. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies 6 t/m 9, waarbij de tweede warmtewisselaar een zonnecollector is.Device as claimed in any of the foregoing claims 6-9, wherein the second heat exchanger is a solar collector.
NL9500202A 1994-12-09 1995-02-03 Method and apparatus for treating a medium NL9500202A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9500202A NL9500202A (en) 1995-02-03 1995-02-03 Method and apparatus for treating a medium
IL11630995A IL116309A0 (en) 1994-12-09 1995-12-08 Method and installation for treating a medium
PCT/NL1995/000415 WO1996017672A1 (en) 1994-12-09 1995-12-08 Method and installation for treating a medium
AU41242/96A AU4124296A (en) 1994-12-09 1995-12-08 Method and installation for treating a medium

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9500202 1995-02-03
NL9500202A NL9500202A (en) 1995-02-03 1995-02-03 Method and apparatus for treating a medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9500202A true NL9500202A (en) 1996-09-02

Family

ID=19865539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9500202A NL9500202A (en) 1994-12-09 1995-02-03 Method and apparatus for treating a medium

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9500202A (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0040411A1 (en) * 1980-05-21 1981-11-25 Hoechst Aktiengesellschaft Apparatus for separating mixtures in the liquid phase
DE3123409A1 (en) * 1981-06-12 1982-12-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Process and apparatus for sea water desalination
EP0088315A1 (en) * 1982-03-05 1983-09-14 W.L. Gore & Associates, Inc. Desalination device and process
EP0164326A2 (en) * 1984-06-07 1985-12-11 Svenska Utvecklingsaktiebolaget(Su) Swedish National Development Co. System for diaphragm distillation
DE3824839C1 (en) * 1988-07-21 1989-10-05 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch, De
EP0374873A2 (en) * 1988-12-20 1990-06-27 The Dow Chemical Company Efficient vapor- liquid mass transfer by microporous membrane fibers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0040411A1 (en) * 1980-05-21 1981-11-25 Hoechst Aktiengesellschaft Apparatus for separating mixtures in the liquid phase
DE3123409A1 (en) * 1981-06-12 1982-12-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Process and apparatus for sea water desalination
EP0088315A1 (en) * 1982-03-05 1983-09-14 W.L. Gore & Associates, Inc. Desalination device and process
EP0164326A2 (en) * 1984-06-07 1985-12-11 Svenska Utvecklingsaktiebolaget(Su) Swedish National Development Co. System for diaphragm distillation
DE3824839C1 (en) * 1988-07-21 1989-10-05 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch, De
EP0374873A2 (en) * 1988-12-20 1990-06-27 The Dow Chemical Company Efficient vapor- liquid mass transfer by microporous membrane fibers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8470179B2 (en) Solar membrane distillation system and method of use
US8277614B2 (en) Multi-stage flash desalination plant with feed cooler
CN101417209B (en) Energy-saving pressure-reduction distillation device and method
CN101139119B (en) Machine for desalination of sea water by using pressure gas flash evaporation method
MX2007010810A (en) Multi-effect evaporator.
US20170361277A1 (en) Vacuumed gap membrane distillation (vagmed) module, multi-stage vagmed systems, and vagmed processes
JPH04215803A (en) Device for obtaining fluid treated as condensate from fluid to be treated
US11801451B2 (en) Method and apparatus for desalinating water
CN101641293B (en) Method ahd device for purifying a liquid
CN101632901A (en) Heat-recovery vacuum membrane distillation component device and vacuum membrane distillation method
US20090145739A1 (en) Water treatment system
US3607667A (en) Desalination of water by heat exchange,microwave heating and flash distillation
US3433717A (en) Multistage flash still with vapor compression plant
KR20170098301A (en) Method and apparatus for improved effluent free sea water desalination
NL9500202A (en) Method and apparatus for treating a medium
US10702794B2 (en) Multiple-effect vapor chamber distillation system and methods of use
WO1996017672A1 (en) Method and installation for treating a medium
CN102371120B (en) Multi-stag pressure reducing film distillation assembly unit device and distillation device thereof and method
Karhe et al. A solar desalination system using humidification-dehumidification process-A review of recent research
GB2413321A (en) Process and plant for multi-stage flash desalination of water
CN205420044U (en) Zero discharge system for waste water
RU2280011C1 (en) Installation for desalination of the salt water and the method of desalination of the salt water with usage of the installation
CN104108760A (en) Device and method for treating oil-containing sewage
FI65376C (en) FOERFARANDE FOER DESTILLATION AV VAETSKOR OCH ANLAEGGNING FOERGENOMFOERANDE AV FOERFARANDET
AU2011220324B2 (en) A device for heating a liquid comprising a solvent and solute, and separating the solvent and solution

Legal Events

Date Code Title Description
A1C A request for examination has been filed
BV The patent application has lapsed