WO2001000533A1 - Verfahren und vorrichtung zum destillieren eines flüssigen stoffs aus einer lösung, insbesondere zur meerwasserentsalzung - Google Patents

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Definitions

  • Sea water is flowed through, which is then distributed to the heat exchanger after heating by absorbing the heat of condensation.
  • the heat exchanger itself is heated by means of a separate solar collector.
  • the circuit of the heat transfer medium through the heat exchanger is separated from the circuit of the sea water through the condenser.
  • the mass flow rate of the heat transfer medium can be set much higher than the flow rate with which the solution containing the liquid substance to be evaporated is passed over the evaporator surface of the evaporator device.
  • a flow path is provided for the flow carrying the evaporated substance, which flow path runs transversely to the longitudinal direction through the evaporator device and the condenser device, the mass transport of the evaporated substance in each case from areas of high temperature of the evaporator device to areas of high temperature of the condenser device or from areas of low temperature of the evaporator device to areas lower Temperature of the condenser device or from regions of medium temperature of the evaporator device to regions of medium temperature of the condenser device.
  • the evaporator device and the condenser device are in each case elongated structures and run essentially parallel to one another, the evaporator device and the condenser device being flowed through in countercurrent.
  • the advantage of the adjacent and parallel arrangement of the evaporator device and the condenser device is that the flow leading the evaporated substance over the shortest route and thus with the least resistance between the evaporator device and
  • the liquid substance (water) is evaporated from the solution on the evaporator device 101 and transported in a flow shown by arrows from the evaporator device 101 to the condenser device 102 and condensed and collected there, the latter being shown at D in FIG. 1.
  • the heat carrier cools from the inlet temperature T2 at O to an outlet temperature T1 at P.
  • the heat transfer medium with a temperature T 1 ′ which is lower than the temperature T 1 is fed to the condenser device 102 at M and flows through it.
  • the heat carrier absorbs the condensation heat released during the condensation of the vaporized liquid substance and heats up, the heat carrier leaving the condenser device 102 at N with a temperature T2 ′ which is lower than that
  • the temperatures at AV, BV, CV at evaporator device 101 are each higher than the temperatures of the assigned Areas AK, BK and CK on the condenser device 102 in order to enable mass transport from the evaporator device 101 to the condenser device 102.
  • Capacitor devices 102 are each formed by plate-shaped elements 109, 110, which are arranged vertically and run horizontally or obliquely inclined to the horizontal direction with their longitudinal direction.
  • the plate-shaped elements 109, 10 are flowed through in countercurrent by the heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is hermetically enclosed by respective walls 119, 120 of the plate-shaped elements 109, 110.
  • the condenser device 202 is arranged above the evaporator device 201 and is oriented essentially vertically.
  • the evaporator elements 209 and the condenser elements 210 are each formed by plate-shaped elements.
  • the solution is distributed to the evaporator surface 203.
  • a partition wall 207 Arranged between the evaporator device 201 and the condenser device 202 is a partition wall 207 which is oriented vertically and which is located on its underside in an essentially horizontally extending leg
  • the plate-shaped evaporator element 109 is formed by a double web plate, which is arranged vertically and is provided on its surface with a wettable fleece 11 on both sides.
  • the partition wall 107 or 207 or 307 can be arranged between the evaporator device 101 or 201 or 301 and the capacitor device 102 or 202 or 302 can also be omitted.
  • the function of the distillation device is then also guaranteed, however, with free convection, the buoyancy forces due to the then missing “chimney effect” and thus the efficiency of the distillation device will probably be lower.

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Abstract

Es werden Vorrichtung und Verfahren zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, insbesondere zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser beschrieben, wobei die Lösung unter Zufuhr von Wärme mittels eines Wärmeträgers bei höherer Temperatur an einer Verdampferfläche (101) verdampft, als Dampf in einer innerhalb einer die Verdampfer (101) und einen Kondensator (102) einschliessenden Umhüllung (105) geführten Strömung zu dem Kondensator (102) transportiert und unter Abgabe von Wärme an einen Wärmeträger bei niedriegerer Temperatur an dem Kondensator (102) kondensiert wird. der Wärmeträger ist eine von der zu verdampfenden Lösung verschiedene Flüssigkeit, die durch feste Wandungen von der zu verdampfenden Lösung getrennt ist. Kondensator und Verdampfer werden vom selben Wärmeträger durchströmt. Sie liegen innerhalb der Umhüllung etwa parallel und der verdampfte Stoff strömt auf jeweils kürzestem Weg zum Kondensator, wobei die Temperaturdifferenz zwischen beiden Elementen (101, 102) entlang ihrer Länge ungefähr gleichr bleibt.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM DESTILLIEREN EINES FLÜSSIGEN STOFFS AUS EINER LÖSUNG, INSBESONDERE ZUR MEERWASSERENTSALZUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Destillieren von salzfreiem Wasser aus Meerwasser, salzigem Brunnenwasser oder Brackwasser zur Gewinnung von Trinkwasser und Brauchwasser und zur Bewässerung von Pflanzen. Ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Aufkonzentrieren von Schadstoffen, die in einer Flüssigkeit gelöst sind, z.B. um deren Transport oder Entsorgung zu erleichtern.
Auf dem Gebiet der Destillation von Wasser aus Meerwasser sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das Wasser unter Zufuhr von Wärme mittels eines Wärmeträgers bei höherer Temperatur an einer Verdampfereinrichtung verdampft wird, zu einer Kondensatoreinrichtung transportiert wird und unter Abgabe von Wärme an einen Wärmeträger bei niedrigerer Temperatur an der Kondensatoreinrichtung kondensiert wird. Bei bekannten
Anlagen dieser Art wird das Meerwasser selbst als Wärmeträger verwendet. Beispielsweise aus der DE 43 40 745 AI und aus Renewable Energy, Vol. 14, Nos. 1 - 4 , Seite 31 1 - 318 (1998) ist eine solche Destillationsvorrichtung bekannt.
Figur 12a) und b) zeigt eine Darstellung der bekannten Vorrichtung, schematisch in der Perspektive bzw. in der Seitenansicht dargestellt. Die Verdampfereinrichtung V und die
Kondensatoreinrichtung K sind in einer gemeinsamen Umhüllung G eingeschlossen. Das Meerwasser wird bei M der Unterseite der Kondensatoreinrichtung K zugeführt und strömt in dieser nach oben, wobei sie Kondensationswärme aufnimmt, und verlässt die Kondensatoreinrichtung K an deren Oberseite bei N. Nach Aufnahme von weiterer Wärme QE, beispielsweise in einem Solarkollektor, wird das Meerwasser bei O der Oberseite der
Verdampfereinrichtung V zugeführt, um an der Verdampferfläche der Verdampfereinrichtung V unten zu rieseln, wobei die zirkulierende Luft den in der Verdampfereinrichtung V verdampfenden Wasserdampf aufnimmt. Die Lösung wird von der Unterseite der Verdampfereinrichtung V bei P abgeführt. Der an der Kondensatoreinrichtung K kondensierte flüssige Stoff (Wasser) wird als Destillat D an der Unterseite der Kondensatoreinrichtung K gesammelt und kann von dort entnommen werden.
Wie Figur 12b) zeigt, kann die in dem Gehäuse G zirkulierende Luft in jeder Höhe frei zwischen der Verdampfereinrichtung V und der Kondensatoreinrichtung K zirkulieren. Figur 13 zeigt eine schematisierte Darstellung der Strömungsführung des Meerwassers, das als Wärmeträger verwendet wird, bei der bekannten Vorrichtung. In der Verdampfereinrichtung 101 rieselt das Meerwasser, das als Wärmeträger verwendet wird, frei an einer Verdampferoberfläche nach unten, wobei ein Teil des Wassers verdampft wird. Wegen der hohen Latentwärme, die zum Verdampfen des in der Lösung enthaltenen flüssigen Stoffs erforderlich ist, muß die als Wärmeträger verwendete Lösung mit einem Massendurchsatz durch die Kondensatoreinrichtung 102 und die Verdampfereinrichtung 101 geführt werden, welcher wesentlich höher ist, als die Menge des von der Verdampfereinrichtung 101 verdampften flüssigen Stoffs.
Eine ähnliche Anlage ist aus der DE -OS 24 59 935 bekannt. Abweichend von der DE 43 40 745 C2 kann die in dem Gehäuse zirkulierende Luft nicht in jeder Höhe frei zwischen der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung zirkulieren, sondern nur in der oberen Hälfte des Gehäuses, in der unteren Hälfte des Gehäuses ist eine Trennwand zwischen Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung angeordnet. Auch hier muß das zu verdampfende Meerwasser die gesamte Kondensationswärme aufnehmen, so daß dessen Strömungsdurchsatz sehr viel größer ist als die Menge des tatsächlich verdampften Wassers.
Aus der DE 30 10 208 AI ist eine Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser aus Meerwasser bekannnt, wobei in einem für Sonnenlicht durchlässigen Gehäuse eine Verdampfereinrichtung in Form eines plattenfbrmigen Wärmetauschers angeordnet ist, auf dem sich ein Vlies zur Verdampfung des Meerwassers befindet. Weiter ist in dem Gehäuse eine Kondensatoreinrichtung angeordnet, die von dem von außen zugeführten, zu verdampfenden
Meerwasser durchströmt wird, welches dann nach Erwärmung durch Aufnahme der Kondensationswärme auf dem Wärmetauscher verteilt wird. Der Wärmetauscher selbst wird zusätzlich zu seiner Erwärmung durch solare Strahlung mittels eines separaten Sonnenkollektors aufgeheizt. Der Kreislauf des Wärmeträgers durch den Wärmetauscher ist von dem Kreislauf des Meerwassers durch den Kondensator getrennt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, insbesondere zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder salzigem Wasser, zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung das gesetzte Ziel erreicht durch die im Anspruch 1 angegebene Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung das gesetzte Ziel erreicht durch die im Anspruch 3 angegebene Vorrichtung. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das gesetzte Ziel erreicht durch eine Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung mit einer von einem Wärmeträger durchströmten, eine Verdampfereinrichtung aufweisenden Verdampfereinrichtung, an der der flüssige Stoff unter Zufuhr von Wärme durch den Wärmeträger verdampft wird, und mit einer von einem Wärmeträger durchströmten, eine Kondensatorfläche aufweisenden Kondensatoreinrichtung, an der der flüssige Stoff unter Abgabe von Wärme an den Wärmeträger kondensiert wird, sowie mit einer an der
Kondensatoreinrichtung angeordneten Vorrichtung zum Sammeln des kondensierten flüssigen Stoffs, und mit einer die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung einschließenden Umhüllung, welche einen Strömungsweg für eine den verdampften Stoff transportierende Strömung zwischen Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung bildet. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Verdampfereinrichtung flüssigkeitsundurchlässige, jedoch wärmeleitende Wandungen aufweist, durch die der Wärmeträger von der den zu verdampfenden Stoff enthaltenden Lösung getrennt gehalten wird, daß die Kondensatoreinrichtung und die Verdampfereinrichtung von demselben Wärmeträger durchströmt werden, und daß Mittel zur Zuführung und Verteilung der zu verdampfenden Flüssigkeit an die Verdampferfläche der Verdampfereinrichtung vorgesehen sind, so daß die
Flüssigkeit von dem die Verdampfereinrichtung durchströmenden Wärmeträger getrennt ist.
Der besondere Vorteil liegt darin, daß in Hinblick auf das Verhältnis von Latentwärme zu sensibler Wärme der Massendurchsatz des Wärmeträgers sehr viel höher eingestellt werden kann als der Durchsatz, mit der die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende Lösung über die Verdampferfläche der Verdampfereinrichtung geführt wird. Die Lösung kann der
Verdampfereinrichtung mit einem Massendurchsatz zugeführt werden, der in Hinblick auf eine optimale Verdampfung gering ist. Weiterhin kann ein Wärmeträger verwendet werden, der in Hinblick auf Korrosionsverhalten, Frostbeständigkeit o.a. für die Erfordernisse der Destillationsvorrichtung vorteilhaft ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung jeweils in einer Längsrichtung ausgedehnte Gebilde, die jeweils ein erstes Ende mit höherer Temperatur und ein zweites Ende mit niedrigerer Temperatur aufweisen, wobei der Wärmeträger die Verdampfereinrichtung vom ersten Ende zum zweiten Ende durchströmt und der Wärmeträger die Kondensatoreinrichtung vom zweiten Ende zum ersten Ende durchströmt, und wobei für die den verdampften Stoff führende Strömung ein Strömungsweg vorgesehen ist, welcher in der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung im wesentlichen quer zu deren Längsausdehnung verläuft, wobei der Stofftransport des verdampften Stoffs jeweils von Bereichen hoher Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen hoher Temperatur der Kondensatoreinrichtung und von Bereichen niedriger Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen niedriger Temperatur der Kondensatoreinrichtung und von Bereichen mittlerer Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen mittlerer Temperatur der Kondensatoreinrichtung erfolgt. (Es ist gemeint, daß die Bereiche hoher, mittlerer und niedriger Temperatur bei Verdampfereinrichtung bzw. Kondensatoreinrichtung vorzugsweise jeweils kontinuierlich ineinander übergehen.)
Ein wesentlicher Vorteil liegt im Verlauf der den verdampften Stoff führenden Strömung quer zur Verdampfereinrichtung bzw. der Kondensatoreinrichtung, wodurch eine Durchmischung von Teilströmungen verschiedener Temeratur weitgehend vermieden werden und ein hoher Wirkungsgrad der Destillationsvorrichtung erreicht werden kann. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das gesetzte Ziel erreicht durch eine Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, mit einer von einem Wärmeträger durchströmten, eine Verdampferfläche aufweisenden Verdampfereinrichtung, an der der flüssige Stoff unter Zufuhr von Wärme durch den Wärmeträger verdampft wird, und mit einer von einem Wärmeträger durchströmten, eine aufweisenden Kondensatoreinrichtung, an der der flüssige Stoff unter Abgabe von Wärme an den Wärmeträger kondensiert wird, mit einer an der Kondensatoreinrichtung angeordneten Vorrichtung zum Sammeln des kondensierten flüssigen Stoffs, und mit einer die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung einschließenden Umhüllung, welche einen Strömungsweg für eine den verdampften Stoff transportierende Strömung zwischen Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung bildet, wobei die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung jeweils in einer Längsrichtung ausgedehnte Gebilde sind, die jeweils ein erstes Ende mit höherer Temperatur und ein zweites Ende mit niedrigerer Temperatur aufweisen, wobei der Wärmeträger die Verdampfereinrichtung vom ersten Ende zum zweiten Ende durchströmt und der Wärmeträger die die Kondensatoreinrichtung vom zweiten Ende zum ersten Ende durchströmt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß für die den verdampften Stoff führende Strömung ein Strömungsweg vorgesehen ist, welcher quer zur Längrichtung durch die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung verläuft, wobei der Stofftransport des verdampften Stoffs jeweils von Bereichen hoher Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen hoher Temperatur der Kondensatoreinrichtung bzw. von Bereichen niedriger Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen niedriger Temperatur der Kondensatoreinrichtung bzw. von Bereichen mittlerer Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen mittlerer Temperatur der Kondensatoreinrichtung erfolgt.
Ein wesentlicher Vorteil liegt im Verlauf der den verdampften Stoff führenden Strömung quer zur Verdampfereinrichtung bzw. der Kondensatoreinrichtung, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Destillationsvorrichtung erreicht werden kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, der hier wieder aufgegriffen wird, ist es vorgesehen, daß die Verdampfereinrichtung flüssigkeitsundurchlässige, jedoch wärmeleitende Wandungen aufweist, durch die der Wärmeträger von der den zu verdampfenden Stoff enthaltenden Lösung getrennt gehalten wird, und daß Mittel zur Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit an die Oberfläche der Verdampfereinrichtung vorgesehen sind, so daß die Flüssigkeit von dem die Verdampfereinrichtung durchströmenden Wärmeträger getrennt ist. Der besondere Vorteil dieser Ausfuhrungsform liegt darin, wie bereits oben festgestellt, daß in Hinblick auf das Verhältnis von Latentwärme zu sensibler Wärme der Massendurchsatz des Wärmeträgers sehr viel höher eingestellt werden kann als der Durchsatz, mit der die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende Lösung über die Verdampferfläche der Verdampfereinrichtung geführt wird. Weiterhin kann ein Wärmeträger verwendet werden, der in Hinblick auf Korrosionsverhalten, Frostbeständigkeit o.a. für die Erfordernisse der Destillationsvorrichtung vorteilhaft ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind Mittel vorgesehen, um die in der Verdampfereinrichtung als Wärmeträger verwendete, die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltende Lösung an der Oberfläche der Verdampfereinrichtung zu verteilen. Gemäß diesem Aspekt wird die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende Lösung selbst als Wärmeträger verwendet, was den Aufbau der Destillationsvorrichtung vereinfacht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die den verdampften Stoff führende Strömung in einer geschlossenen Schleife auf einem ersten Weg von der Verdampfereinrichtung zur Kondensatoreinrichtung geführt wird und auf einem von dem ersten Weg getrennten zweiten Weg von der Kondensatoreinrichtung wieder zur Verdampfereinrichtung geführt wird. Der Vorteil hiervon ist eine Verbesserung des Wirkungsgrades, weil die Strömungsverhältnisse für die den verdampften Stoff führende Strömung verbessert und „Strömungskurzschlüsse" vermieden werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung hiervon ist es vorgesehen, daß zwischen der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung eine Trennwand angeordnet ist, und daß die den verdampften Stoff führende Strömung in einer geschlossenen Schleife um die Trennwand herum von der Verdampfereinrichtung zur Kondensatoreinrichtung und von der Kondensatoreinrichtung wieder zurück zur Verdampfereinrichtung geführt wird. Diese beiden letztgenannten Ausführungsformen sind vorzugsweise dadurch weitergebildet, daß die Verdampfereinrichtung und/oder die Kondensatoreinrichtung quer zu der Längsrichtung verlaufende Strömungswege aufweisen, durch die die
Verdampfereinrichtung bzw. die Kondensatoreinrichtung von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite durchströmt werden und die jeweils Teilstücke des den verdampften Stoff in Form einer geschlossenen Schleife führenden Strömungswegs sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, daß die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung jeweils längsausgedehnte Gebilde sind und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung im Gegenstrom durchströmt werden. Der Vorteil der benachbarten und parallelen Anordnung von Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung ist es, daß die den verdampften Stoff führende Strömung auf dem kürzesten Wege und damit bei geringstem Widerstand zwischen Verdampfereinrichtung und
Kondensatoreinrichtung zirkulieren kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind dabei die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung mit ihrer Längsausdehnung im wesentlichen horizontal verlaufend angeordnet. Gemäß einer alternativen Ausfϊihrungsform sind die Verdampfereinrichtung und die
Kondensatoreinrichtung mit ihrer Längsausdehnung in einer Richtung schräg zur Horizontalrichtung verlaufend angeordnet, wobei sich das erste, die höhere Temperatur aufweisende Ende oben befindet. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Stabilisierung der den verdampften Stoff führenden Strömung, wodurch eine Vermischung von Teilströmungen unterschiedlicher Temperatur und damit eine Verminderung des Wirkungsgrads vermieden wird.
Gemäß einer Ausführungsform, welche von besonderem Vorteil und von besonderer eigenständiger erfinderischer Bedeutung ist, sind die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung und die diese einschließende Umhüllung um eine vertikale Achse spiralförmig bzw. helixförmig gewunden angeordnet, wobei sich das erste, die höhere
Temperatur aufweisende Ende von Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung oben befindet. Ein erster Vorteil dieser Ausführungsform liegt wiederum in der Stabilisierung der den verdampften Stoff führenden Strömung in der Weise, daß dem helixformigen Verlauf von Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung folgend von oben nach unten auch die Temperatur der den verdampften Stoff führenden Strömung abnimmt und damit eine hohe Stabilität ohne gegenseitige Durchmischung von Teilströmungen unterschiedlicher Temperatur erreicht wird. Ein weiterer Vorteil ist es, daß die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung sich parallel zueinander über eine verhältnismäßig große Länge erstrecken können, wodurch weitestgehend ein Betrieb nahe dem Gleichgewichtszustand und damit ein hoher Wirkungsgrad erzielbar sind, und andererseits die Vorrichtung keinen zu hohen
Platzbedarf zeigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung nebeneinander verlaufend angeordnet, wobei die Verdampfereinrichtung im wesentlichen vertikal ausgerichtete Verdampferflächen aufweist, an denen die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende Lösung unter
Wirkung der Schwerkraft vertikal nach unten fließt, und wobei der Strömungsweg für die den verdampften Stoff führende Strömung von unten nach oben durch die Verdampfereinrichtung und von oben nach unten durch die Kondensatoreinrichtung verläuft und dazwischen die Oberseite der Verdampfereinrichtung mit der Oberseite der Kondensatoreinrichtung verbindet und die Unterseite der Kondensatoreinrichtung mit der Unterseite der Verdampfereinrichtung verbindet. Der besondere Vorteil hiervon ist es, daß bereits geringe zwischen der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung bestehende Temperaturunterschiede ausreichen, um bei freier Konvektion einen hohen Stoffübergang zwischen Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung und damit einen hohen Wirkungsgrad zu realisieren.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung übereinander verlaufend angeordnet ist, wobei die Kondensatoreinrichtung über der Verdampfereinrichtung angeordnet ist und wobei die Verdampfereinrichtung im wesentlichen horizontal ausgerichtete Verdampferflächen aufweist, an denen die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende
Lösung strömt, und wobei der Strömungsweg für die den verdampften Stoff führende Strömung im wesentlichen horizontal und quer zur Längsausdehnung durch die Verdampfereinrichtung führt und von oben nach unten durch die Kondensatoreinrichtung führt, und die Seite, an der die Strömung aus der Verdampfereinrichtung austritt, mit der Oberseite der Kondensatoreinrichtung verbindet und die Unterseite der Kondensatoreinrichtung mit der Seite der Verdampfereinrichtung verbindet, an der die Strömung in die Verdampfereinrichtung eintritt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist es, daß die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende Lösung gleichmäßig auf den Verdampferflächen verteilt wird, lange auf diesen verbleibt und nur langsam ausgetauscht wird, wodurch Verluste klein gehalten werden. Der Stoffübergang kann mit einem hohen Wirkungsgrad durch freie Konvektion erfolgen. Gemäß einer besonders vorteilhaften praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Verdampfereinrichtung und/oder die Kondensatoreinrichtung durch eine Anzahl von von dem Wärmeträger durchströmten, parallel angeordneten plattenförmigen Elementen gebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hiervon ist es vorgesehen, daß die die
Verdampfereinrichtung bildenden plattenförmigen Elemente vertikal angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht es, die in der Verdampfereinrichtung aufgrund derErwärmung der umlaufenden Strömung auftretenden Auftriebskräfte als „Motor" für eine freie Konvektion zu verwenden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die die
Verdampfereinrichtung bildenden plattenförmigen Elemente horizontal angeordnet. Dadurch ergibt sich, daß die den zu verdampfenden flüssigen Stoff enthaltende Lösung gleichmäßig auf den Verdampferflächen verteilt wird, lange auf diesen verbleibt und nur langsam ausgetauscht wird, wodurch Verluste klein gehalten werden. Die die Kondensatoreinrichtung bildenden plattenfbrmigen Elemente sind vorzugsweise vertikal angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, die in der Kondensatoreinrichtung aufgrund der Abkühlung der umlaufenden Strömung auftretenden Abtriebskräfte als „Motor" für eine freie Konvektion zu verwenden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist auf den Oberflächen der die Verdampfereinrichtung bildenden plattenförmigen Elemente eine
Vliesschicht aus einem gut benetzbaren Material angeordnet, welche die zu verdampfende Flüssigkeit gleichmäßig an der Verdampferfläche verteilt hält.
Schließlich ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Kondensatoreinrichtung und/oder die Verdampfereinrichtung durch Rohre zu bilden. Hierdurch kann der Aufbau von insbesondere der Kondensatoreinrichtung wesentlich vereinfacht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat auch die die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung einschließende Umhüllung eine längsausgedehnte und im wesentlichen parallel zur Längsausdehnung von Verdampfereinrichtung bzw. Kondensatoreinrichtung verlaufende Form. Vorzugsweise hat die die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung einschließende Umhüllung einen rechteckigen oder einen kreisförmigen Querschnitt.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, daß der Wärmeträger nach Aufnahme der Kondensationswärme an der Kondensatoreinrichtung mittels einer externen Wärmequelle auf höhere Temperatur erwärmt und der Verdampfereinrichtung zugeführt wird. Von besonderem Vorteil sind Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Wärmeträger in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf zwischen der Kondensatoreinrichtung und der Verdampfereinrichtung zirkuliert.
Die externe Wärmequelle kann durch Verbrennung von fossilem Brennstoff oder durch
Abwärme einer Wärmekraftmaschine gebildet sein.
Von besonderem Vorteil sind Ausfuhrungsformen der Erfindung, bei denen die externe Wärmequelle durch Solarenergie gebildet ist, wobei der Wärmeträger solare Strahlungsenergie von einer Solarkollektoreinrichtung aufnimmt.
Der Wärmeträger kann nach Verlassen der Verdampfereinrichtung zur Abgabe von Abwärme gekühlt oder mit kälterem Wärmeträger gemischt und der Kondensatoreinrichtung zugeführt werden. Gemäß einer Weiterbildung der bereits früher besonders hervorgehobenen
Ausführungsform, bei der die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung zusammen mit der sie einschließenden Umhüllung um eine vertikale Achse spiralförmig bzw. helixförmig gewunden angeordnet sind, ist es vorgesehen, daß innerhalb der helixförmigen Anordnung von Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung ein Speicherbehälter zum Vorhalten des der Verdampfereinrichtung zuzuführenden Wärmeträgers bei hoher Temperatur vorgesehen ist. Der Vorteil eines derartigen Speicherbehälters als solchen ist es, daß dadurch ein gleichmäßiger Dauerbetrieb der Destillationsvorrichtung auch bei intermittierender Erwärmung des Wärmeträgers durch eine externe Wärmequelle, etwa durch Solarenergie, möglich ist, wobei die erfindungsgemäße zentrale Anordnung eines solchen Speicherbehälters innerhalb der helixförmigen Anordnung Wärmeverluste vermindert.
Dabei ist es vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Verdampfereinrichtung und die Kondensatoreinrichtung mit ihrer Umhüllung und der Speicherbehälter in einem gemeinsamen isolierenden Gehäuse angeordnet sind. Dies vermindert Wärmeverluste gegenüber einer Anordnung, bei der Destillationsvorrichtung und Speicherbehälter in getrennten Gehäusen angeordnet sind.
Von ganz besonderem Vorteil sind die Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Transport des Verdampften Stoffs durch freie Konvektionen einer Strömung erfolgt, die durch den Temperaturunterschied zwischen Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung angetrieben wird. Dies gestattet es, auf mechanische Energie zum Antreiben der Strömung zu verzichten, und durch die freie Konvektion erfolgt eine Selbstregelung des Stoff- und Wärmeübergangs im Sinne eines optimalen Wirkungsgrades.
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder Brackwasser. Eine andere bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum
Aufkonzentrieren von in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gelösten Schadstoffen.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf Verfahren zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, insbesondere zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder salzigem Wasser, oder zum Aufkonzentrieren von in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gelösten Schadstoffen, mit den oben genannten Merkmalen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematisierte Blockdarstellung einer Ausführungsform zur Erläuterung der Grundzüge eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine schematisierte Darstellung einer Anlage zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, zum Beispiel zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser, salzigem Wasser oder Brackwasser gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung;
Figur 3a) und b) in perspektivischer Ansicht bzw. in der Schnittansicht eine stark schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 4a) und b) jeweils eine Querschnittsansicht von praktischen Ausführungsformen eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung;
Figur 5a) und b) jeweils eine Querschnittsansicht von praktischen Ausführungsformen eines dritten und eines vierten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung;
Figur 6 eine Querschnittsansicht einer praktischen Ausführungsform eines fünften Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung; Figur 7 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs gemäß einem weiteren, sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung in zwei Varianten;
Figur 8a), b) und c) schematisierte, geschnittene Ansichten von Komponenten, aus welchen Verdampfereinrichtung und/oder Kondensatoreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgebaut sein können nach drei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen;
Figur 9a) bis d) Querschnittsansichten von Details von Komponenten, welche die Verdampfereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden können nach vier unterschiedlichen Ausführungsbeispielen;
Figur 10a) und b) Querschnittsansichten durch in einer gemeinsamen Umhüllung angeordnete Verdampfer- und Kondensatoreinrichtungen nach zwei Ausführungsbeispielen, wie sie Bestandteil des in Figur 7 gezeigten sechsten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung sein können;
Figur 11a) und b) Querschnittsansichten von in einer gemeinsamen Umhüllung angeordneten Verdampfer- und Kondensatoreinrichtungen gemäß zwei weiteren Ausführungsformen, wie sie wiederum Bestandteil des in Figur 7 dargestellten sechsten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung sein können;
Figur 1 1 c) bis e) Seitenansichten von Abschnitten von Kondensatorvorrichtungen nach drei verschiedenen Ausführungsbeispielen, wie sie Bestandteil der erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung sein können;
Figur 12a) und b) eine schematisierte perspektivische Ansicht bzw. eine schematisierte Seitenansicht einer Destillationsvorrichtung nach dem Stand der Technik; und
Figur 13 eine schematisierte Blockdarstellung der in Figur 12 gezeigten
Destillationsvorrichtungen nach dem Stand der Technik.
Figur 1 zeigt in einer schematisierten Blockdarstellung eine Ausführungsform zur Erläuterung der Grundzüge gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Eine Destillationsvorrichtung 100 dient zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, etwa zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder Brackwasser, oder zum Aufkonzentrieren von in einer Lösung enthaltenden Stoffen durch Entzug von Flüssigkeit. Die Destillationsvorrichtung 100 enthält eine Verdampfereinrichtung 101 und eine Kondensatoreinrichtung 102. Die Verdampfereinrichtung 101 und die Kondensatoreinrichtung 102 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 105 angeordnet. Der Verdampfereinrichtung 101 wird bei O ein Wärmeträger mit hoher Temperatur T2 zugeführt und durchströmt diese wie durch die Pfeile gezeigt ist. Der Kondensatoreinrichtung 102 wird der Wärmeträger bei niedrigerer Temperatur Tl ' bei M zugeführt und durchströmt die Kondensatoreinrichtung 102 in der durch die Pfeile dargestellten Richtung. In der Verdampfereinrichtung 101 ist der Wärmeträger durch eine äußere Begrenzung der Verdampfereinrichtung 101 bildende Wandungen hermetisch eingeschlossen. Auf der Oberfläche der Verdampfereinrichtung 101 wird die Lösung verteilt, die den zu verdampfenden Stoff enthält. Der Wärmeträger und Lösung sind in der Verdampfereinrichtung 101 hermetisch voneinander getrennt. Der flüssige Stoff (Wasser) wird an der Verdampfereinrichtung 101 aus der Lösung verdampft und in einer durch Pfeile gezeigten Strömung von der Verdampfereinrichtung 101 zur Kondensatoreinrichtung 102 transportiert und dort kondensiert und gesammelt, wobei letzteres in Figur 1 bei D gezeigt ist. Durch Abgabe von Wärme beim Verdampfen des flüssigen Stoffs an der Verdampferinrichtung 101 kühlt der Wärmeträger von der Eingangstemperatur T2 bei O auf eine Ausgangstemperatur Tl bei P ab. Nach Abgabe von weiterer Wärme QA, etwa in einem Wärmetauscher oder durch Mischen mit kälteren Wärmeträger, wird der Wärmeträger mit einer Temperatur Tl ', die niedriger als die Temperatur Tl ist, bei M der Kondensatoreinrichtung 102 zugeführt und durchströmt diese. Beim Durchströmen der Kondensatoreinrichtung 102 nimmt der Wärmeträger die beim Kondensieren des verdampften flüssigen Stoffs freiwerdende Kondensationswärme auf und erwärmt sich, wobei der Wärmeträger die Kondensatoreinrichtung 102 bei N mit einer Temperatur T2' verläßt, welche niedriger als die
Temperatur T2 ist, mit der der Wärmeträger am ersten Ende A in die Verdampfereinrichtung 101 eintritt. Zwischen dem Verlassen der Kondensatoreinrichtung 102 und dem Eintreten in die Verdampfereinrichtung 101 wird der Wärmeträger durch Zufuhr von Wärme QE von der Temperatur T2' auf die Temperatur T2 erwärmt, was beispielsweise mittels eines Solarkollektors 121 erfolgt, durch den der Wärmeträger mittels einer Pumpe P gepumpt wird.
Figur 2 zeigt in einer schematisierten perspektivischen Ansicht eine Destillationsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Verdampfereinrichtung 101 wird an ihrem ersten Ende A der Wärmeträger mit hoher Temperatur T2 zugeführt und dieser durchströmt die Verdampfereinrichtung 101 in deren Längsrichtung, wie durch die Pfeile gezeigt ist. Der Kondensatoreinrichtung 102 wird der Wärmeträger bei niedrigerer Temperatur Tl ' an deren zweitem Ende B zugeführt und durchströmt die Kondensatoreinrichtung 102 im Gegenstrom zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers in der Verdampfereinrichtung 101 in der ebenfalls mit Pfeilen gezeigten Richtung. Der flüssige Stoff (Wasser) wird an der Verdampfereinrichtung 101 aus der Lösung verdampft und in einer durch die Pfeile gezeigten Strömung im wesentlichen in Richtung quer zur Längsrichtung von Verdampfereinrichtung 101 und Kondensatoreinrichtung 102 zu der Kondensatoreinrichtung 102 transportiert gesammelt. Die Temperaturen des Wärmeträgers sind wie bei Figur 1. Die Längsrichtung von Verdampfereinrichtung 101 und Kondensatoreinrichtung 102 verläuft horizontal oder schräg geneigt zur Horizontalrichtung. Figur 3a) zeigt in einer stark schematisierten perspektivischen Ansicht die Grundzüge eines zweiten Aspekts der Erfindung. Die Destillationsvorrichtung 100 enthält eine Verdampfereinrichtung 101 und eine Kondensatoreinrichtung 102. Die Verdampfereinrichtung 101 und die Kondensatoreinrichtung 102 sind jeweils längsausgedehnte Gebilde und werden von einem Wärmeträger durchströmt. In der Verdampfereinrichtung 101 wird der flüssige Stoff (Wasser) verdampft und von dort zu der Kondensatoreinrichtung 102 transportiert, wo der flüssige Stoff kondensiert wird. Die Verdampfereinrichtung 101 und die Kondensatoreinrichtung 102 haben jeweils ein erstes Ende A mit höherer Temperatur und ein zweites Ende B mit niedrigerer Temperatur. Die Verdampfereinrichtung 101 wird von dem Wärmeträger vom ersten Ende A zum zweiten Ende B durchströmt, und die Kondensatoreinrichtung 102 wird von dem Wärmeträger vom zweiten Ende B zum ersten Ende
A durchströmt. Diese Grundströmungsrichtung ist in Figur 3a) durch die mit doppelten Linien gezeichneten Pfeile gezeigt, wobei die Strömung innerhalb von Verdampfereinrichtung 101 und Kondensatoreinrichtung 102 im Inneren auch zick-zack-förmig oder meanderförmig geführt sein kann, wie später noch anhand der Figur 8 erklärt wird. Wie durch die mit einfachen Linien gezeichneten Pfeile in Figur 3a) gezeigt ist, wird der an der Verdampfereinrichtung 101 aus der Lösung verdampfte flüssige Stoff (Wasserdampf) in einer Strömung geführt, die in einer Richtung quer zur Verdampfereinrichtung 101 und quer zur Kondensatoreinrichtung 102 strömt. Dabei erfolgt der Transport des verdampften Stoffs jeweils von Bereichen AV hoher Temperatur der Verdampfereinrichtung 101 zu Bereichen AK hoher Temperatur der Kondensatoreinrichtung
102, von Bereichen BV mittlerer Temperatur der Verdampfereinrichtung 101 zu Bereichen mittlerer Temperatur BK der Kondensatoreinrichtung 102 und von Bereichen CV niedrigerer Temperatur der Verdampfereinrichtung 101 zu Bereichen CK niedrigerer Temperatur der Kondensatoreinrichtung 102, wobei natürlich die Temperaturen bei AV, BV, CV an der Verdampfereinrichtung 101 jeweils höher liegen als die Temperaturen der zugeordneten Bereiche AK, BK und CK an der Kondensatoreinrichtung 102, um einen Stofftransport von der Verdampfereinrichtung 101 zur Kondensatoreinrichtung 102 zu ermöglichen. Hierbei gehen die Bereiche hoher, mittlerer und niedriger Temperatur an Verdampferfläche bzw. Kondensatorfläche jeweils kontinuierlich ineinander über, das Temperaturprofil hat vorzugsweise einen glatten, kontinuierlichen Verlauf.
Vorzugsweise wird, wie die Querschnittsdarstellung in Figur 3b) zeigt, die den verdampften Stoff führende Strömung in einer geschlossenen Schleife auf einem ersten Weg I von der Verdampfereinrichtung 101 zur Kondensatoreinrichtung 102 geführt und auf einem von dem ersten Weg getrennten zweiten Weg II von der Kondensatoreinrichtung 102 wieder zur Verdampfereinrichtung 101 geführt.
Anhand der Figuren 4 bis 6 sollen nun fünf praktische Ausführungsformen von Destillationsvorrichtungen anhand von Querschnittsdarstellungen durch diese erläutert werden:
Figur 4a) zeigt eine Destillationsvorrichtung 100, bei der eine Verdampfereinrichtung 101 und eine Kondensatoreinrichtung 102 von einem gemeinsamen Gehäuse bzw. einer Umhüllung 105 eingeschlossen sind. Die Verdampfereinrichtung 101 und die
Kondensatoreinrichtung 102 sind jeweils durch plattenförmige Elemente 109,1 10 gebildet, welche vertikal angeordnet sind und mit ihrer Längsrichtung horizontal oder schräg geneigt zur Horizontalrichtung verlaufen. Die plattenförmigen Elemente 109,1 10 werden im Gegenstrom vom Wärmeträger durchströmt. Der Wärmeträger ist durch jeweilige Wandungen 1 19, 120 der plattenförmigen Elemente 109, 1 10 hermetisch eingeschlossen. Zwischen der
Verdampfereinrichtung 101 und der Kondensatoreinrichtung 102 ist eine Trennwand 107 angeordnet, welche zusammen mit dem Gehäuse 105 einen Strömungsweg für eine den verdampften flüssigen Stoff (Wasserdampf) von der Verdampfereinrichtung 101 zur Kondensatoreinrichtung 102 führenden Strömungsweg bildet. Die Lösung (salziges Wasser) wird mittels Verteilerröhren 108 an der Oberseite der plattenförmigen Elemente 109 zugeführt und verteilt. Der von der Verdampferfläche 103 verdampfende flüssige Stoff wird von einer in der Verdampfereinrichtung 101 aufsteigenden Strömung aufgenommen, von der Oberseite der Verdampfereinrichtung 101 zur Oberseite der Kondensatoreinrichtung 102 transportiert und an der Kondensatoreinrichtung 102 kondensiert. Dabei sinkt die Strömung in der Kondensatoreinrichtung 102 nach unten und wird von der Unterseite der
Kondensatoreinrichtung 102 zur Unterseite der Verdampfereinrichtung 101 geführt, womit der den verdampften flüssigen Stoff führende Strömungsweg geschlossen ist. Unter der Kondensatoreinrichtung 102 ist eine Vorrichtung 106 zum Sammeln des kondensierten flüssigen Stoffs (Wasser) vorgesehen. Figur 4b) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Destillationsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Abweichend von dem in Figur 4a) gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist hier jedoch die Kondensatoreinrichtung 102' durch ein Bündel von Wärmetauscherrohren 1 12' gebildet, die von dem Wärmeträger durchströmt werden.
Bei den in Figur 5a) und b) gezeigten dritten und vierten Ausführungsbeispielen sind Destillationsvorrichtungen 100 bzw. 101 ' dargestellt, welche im wesentlichen horizontale
Verdampferflächen 103' aufweisen. Zwischen der Verdampfereinrichtung 101 ' und der Kondensatoreinrichtung 102 bzw. 102' ist eine vertikale Trennwand 107 angeordnet, welche sich an ihrer Unterseite noch in einem horizontalen Schenkel 107' fortsetzt. Die den verdampften flüssigen Stoff führende Strömung sinkt in der Kondensatoreinrichtung 102 (Figur 5a)) bzw. in der Kondensatoreinrichtung 102' (Figur 5b)) nach unten und strömt unter der
Trennwand 107 vorbei zur linken Seite der Verdampferelemente 109', verteilt sich dort in mehrere Teilströme, strömt quer zur Längsausdehnung der Verdampfereinrichtung 101 ' an den Verdampferflächen 103 ' vorbei nach rechts und steigt an der Trennwand 107 nach oben und weiter zur Oberseite der Kondensatoreinrichtung 102 bzw. 102'. In Figur 6 ist in einer Querschnittsansicht eine Destillationsvorrichtung 200 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In einem Gehäuse bzw. einer Umhüllung 205 sind parallel zueinander eine Verdampfereinrichtung 201 und eine Kondensatoreinrichtung 202 angeordnet. Die Verdampfereinrichtung 201 ist durch eine Anzahl von Verdampferelementen 209 gebildet, an welchen sich die Verdampferflächen 203 befinden. Über der Verdampfereinrichtung 201 ist die Kondensatoreinrichtung 202 angeordnet, welche im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind. Die Verdampferelemente 209 und die Kondensatorelemente 210 sind jeweils durch plattenförmige Elemente gebildet. Die Lösung wird an den Verdampferfläche 203 verteilt. Zwischen der Verdampfereinrichtung 201 und der Kondensatoreinrichtung 202 ist eine Trennwand 207 angeordnet, welche vertikal ausgerichtet ist und die sich an ihrer Unterseite in einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Schenkel
207' fortsetzt. Der horizontal verlaufende Schenkel 207' der Trennwand bildet gleichzeitig eine Sammelvorrichtung 206 für den flüssigen Stoff. Die Strömung sinkt zwischen den Kondensatorelementen 210 nach unten, strömt zur rechten Seite der Verdampfereinrichtung 201, wird zwischen den einzelnen Verdampferelementen 209 horizontal an den Verdampferflächen 203 vorbei nach links geführt, steigt zwischen der Trennwand 207 und dem
Gehäuse 205 nach oben und wird zur Oberseite der Kondensatoreinrichtung 202 geführt, wodurch der Kreislauf für die den verdampften flüssigen Stoff führende Strömung geschlossen ist.Die Kondensatoreinrichtung 202 kann auch durch ein Bündel von Rohren gebildet sein. Figur 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei in Figur 7a) auf der linken Seite der doppelt durchgezogenen Trennungslinie eine erste Variante und in Figur 7b) auf der rechten Seite eine zweite Variante gezeigt ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine insgesamt mit 300 bzw. 300' bezeichnete Destillationsvorrichtung spiralförmig bzw. helixförmig in einem isolierenden
Gehäuse 314 angeordnet. Die Destillationsvorrichtung 300; 300' enthält eine Verdampfereinrichtung 301 ; 301 ' und eine Kondensatoreinrichtung 302; 302'. Zwischen Verdampfereinrichtung und Kondensatoreinrichtung ist eine Trennwand 307; 307 'angeordnet. Verdampfereinrichtung 301 ; 301 ' und Kondensatoreinrichtung 302; 302' sind von einer gemeinsamen Umhüllung 305; 305' umgeben, welche parallel sich zu diesen erstreckt und dem helixförmigen Verlauf der Anordnung folgt.
Die Verdampfereinrichtung 301 ; 301 ' ist durch Verdampferelemente 309; 309' gebildet, welche mit ihrer Längsrichtung dem helixförmigen Verlauf der Destillationsvorrichtung 300; 300' folgt. Bei der in Figur 7a) gezeigten ersten Variante ist die Kondensatoreinrichtung 302 durch plattenförmige Elemente 310 gebildet. Bei der in Figur 7b) gezeigten zweiten Variante ist die Kondensatoreinrichtung 302' durch ein Bündel von Wärmetauscherrohren 312' gebildet.
Bei der Destillationsvorrichtung 300; 300' sind das erste Ende A (höhere Temperatur) der Verdampfereinrichtung 301 ; 301 ' und der Kondensatoreinrichtung 302; 302' oben angeordnet, die zweiten Enden B von Verdampfereinrichtung 301 ; 301 ' und
Kondensatoreinrichtung 302; 302' (niedrigere Temperatur) sind unten angeordnet. Der Wärmeträger durchströmt die Verdampfereinrichtung 301 ; 301 ' vom ersten Ende A zum zweiten Ende B von oben nach unten, die Kondensatoreinrichtung 302; 302' wird vom zweiten Ende B von unten nach oben zum ersten Ende A hin durchströmt. Bei dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich im zentralen Bereich des isolierenden Gehäuses 314 innerhalb der helixförmigen Anordnung ein Speicherbehälter 315 für den Wärmeträger.
An der Unterseite der Destillationsvorrichtung 300; 300' sind eine Destillatsammelvorrichtung 306; 306' und eine Sammelvorrichtung 313; 313' für den nicht verdampften Teil der Lösung vorgesehen.
Abweichend von Figur 7b) kann die Kondensatoreinrichtung auch nur ein oder auch mehrere Rohre 302" enthalten, zum Verdampfen kann die Lösung, die dann selbst als Wärmeträger dient, direkt in der Umhüllung 305;305' herabfließen, wie bei 301 "in Figur 10b) gezeigt und später noch näher beschrieben. Die Umhüllung 305' kann rohrfbrmig mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt sein. Figur 8a) bis c) zeigen geschnittene Seitenansichten von plattenförmige Verdampferelementen 109 bzw. Kondensatorelementen 1 10 mit unterschiedlichen Strömungsverläufen in deren Innerem, parallel, zick-zack-förmig oder meanderförmig. Die Grundströmungsrichtung ist aber auch hier in Längsrichtung der der Verdampfereinrichtung bzw. der Kondensationseinrichtung.
Figur 9a) bis d) zeigt verschiedene Ausführungsarten, wie die die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltende Lösung an der Verdampferfläche 103; 103' eines Verdampferelements 109; 109' verteilt werden kann. Bei Figur 9a) ist das plattenförmige Verdampferelement 109 durch eine Stegdoppelplatte gebildet, welche vertikal angeordnet ist und an seiner Oberfläche auf beiden Seiten mit einem benetzbaren Vlies 1 1 1 versehen ist. An der Oberseite des
Verdampferelements 109 ist eine Verteilerröhre 108 mit Verteileröffnungen 1 16 vorgesehen.
Bei Figur 9b) ist das plattenförmige Verdampferelement 109' horizontal ausgerichtet und besteht aus einer Stegdoppelplatte, auf der ein benetzbares Vlies 1 1 1 ' angeordnet ist. Die Lösung wird auf dem benetzbaren Vlies 1 1 1 ' verteilt. Unter dem Verdampferelement 109' ist eine Sammelvorrichtung 1 13 ' für die abfließende Lösung vorgesehen.
Bei Figur 9c) ist das Verdampferelemente 109' durch eine flach ausgebildete Wanne 1 13' gebildet, in welcher ein benetzbares Vlies 1 1 1 ' angeordnet ist. Die Lösung wird an einem Ende der Wanne 1 13' auf dem benetzbaren Vlies 1 1 1 ' verteilt, so daß sie der Längsrichtung des Verdampferelements 109' folgend über das benetzbare Vlies 1 1 1 strömen kann. Figur 9d) schließlich zeigt ein horizontal ausgerichtetes plattenförmiges
Verdampferelement 109' mit einer Trägeφlatte 1 17', an deren oberer und unterer Oberfläche jeweils ein benetzbares Vlies 1 1 1 " angebracht ist. Die Trägeφlatte 1 17' ist mit Durchgangsbohrungen oder Öffnungen 118' versehen. Die Lösung wird an der Oberseite der Trägeφlatte 1 17' auf den benetzbaren Vlies 1 1 1 ' verteilt, wobei ein Teil der Lösung durch die Durchgangsbohrungen 1 18' zur Unterseite der Trägeφlatte 1 17' durchtritt.
Figur 10a) und b) zeigt Querschnitte durch zwei Ausführungsformen von Destillationsvorrichtungen 300; 300', wie sie bei dem in Figur 7 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung in helixförmiger Anordnung verwendet werden kann. Bei Figur 10a) sind eine Verdampfereinrichtung 301 und eine Kondensatoreinrichtung 302' in einer gemeinsamen Umhüllung 305' angeordnet. Zwischen der Verdampfereinrichtung 301 und der
Kondensatoreinrichtung 302' ist eine Trennwand 307 angeordnet, welche zusammen mit der Umhüllung 305' den Strömungsweg für die die verdampfte Flüssigkeit führende Strömung definiert. Die Verdampfereinrichtung 301 ist durch ein (oder mehrere) vertikal ausgerichtetes Verdampferelemente 309 gebildet. An der Oberfläche des Verdampferelements 309 ist auf beiden Seiten Schichten ein benetzbares Vlies 1 1 1 angeordnet, auf welcher die die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltende Lösung gleichmäßig verteilt wird. An der oberen Stirnseite ist eine Verteilerröhre 308 vorgesehen, welche dazu dient, die die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltende Lösung zuzuführen und durch seitlich angebrachte Verteileröffnungen auf das benetzbare Vlies 1 1 1 zu verteilen. Das Verdampferelement 309 wird in Längsrichtung von dem Wärmeträger durchströmt. Die Kondensatoreinrichtung 302' ist durch eine Anzahl von Wärmetauscherrohren 312 gebildet, die jeweils in Längsrichtung von dem Wärmeträger durchströmt werden. Bei Figur 10b) ist die Verdampfereinrichtung 301 " durch ein benetzbares Vlies 31 1 " gebildet, welches an der Unterseite einer Umhüllung 305 vorgesehen ist und von der den zu verdampfenden Stoff enthaltenden Lösung, die hier selbst als Wärmeträger dient, überströmt wird. Die Kondensatoreinrichtung 302" besteht aus mehreren parallel zueinander angeordneten Kondensatorelementen 310", welche in Längsrichtung von den Wärmeträger durchströmt werden. Eine Seite und die Unterseite der Kondensatoreinrichtung 302" wird von einer L-förmigen Trennwand 307 begrenzt, deren unterer, horizontal verlaufender Schenkel 307'eine Sammelvorrichtung 306" für das von den Kondensatorelementen 310" abfließende Destillat bildet. Zwischen der Unterseite der Kondensatorelemente 310" und der
Sammelvorrichtung 306" ist ein ausreichender Zwischenraum vorgesehen, um es der zwischen den Kondensatorelementen 310" nach unten sinkenden Strömung zu gestatten, seitlich auszutreten und von rechts zur Oberseite des benetzbaren Vlieses 31 1 " zu gelangen. Die Strömung verläuft quer über das Vlies 31 1 " und steigt dann seitlich zwischen dem Gehäuse 305 und der Trennwand 307 nach oben zur Oberseite der Kondensatorelemente 310".
Die Figuren 1 la) und b) zeigen Querschnittsansichten durch zwei Ausführungsbeispiele von Destillationsvorrichtungen, wie sie ebenfalls in helixförmiger Anordnung entsprechend dem in Figur 7 gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommen können, wobei hier die Destillationsvorrichtungen 300 von einer Umhüllung 305' mit kreisförmigem Querschnitt, also in Form einer Röhre umgeben sind. Bei Figur 1 1a) bestehen die
Verdampfereinrichtung 301 und die Kondensatoreinrichtung 302 jeweils aus vertikal ausgerichteten Elementen, die durch Stegdoppelplatten gebildet sind. Dazwischen ist einer ebenfalls vertikal ausgerichtete Trennwand 307 angeordnet. Bei dem in Figur 1 lb) gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verdampfereinrichtung 301 " durch ein benetzbares Vlies 31 1 " gebildet, welches im unteren Bereich des röhrenförmigen Gehäuses 305' in dessen
Längsrichtung verlaufend angeordnet ist und auf welchem die die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltende Lösung in Längsrichtung fließt. Die Kondensatoreinrichtung 302" ist durch ein Wärmetauscherrohr gebildet, unter diesem ist ein Element 307" angeordnet, welches gleichzeitig eine Trennwand zwischen der Verdampfereinrichtung 301 " und der Kondensatoreinrichtung 302" und eine Sammel Vorrichtung für die an der Kondensatoreinrichtung 302" kondensierte Flüssigkeit bildet. An dem die Verdampfereinrichtung 302" bildenden Wärmetauscherrohr können Kühlrippen 322 angeordnet sein.
Die Figuren 1 lc) bis e) zeigen Seitenansichten von Abschnitten eines Wärmetauscherrohrs, wie es für die in Figur 1 lb) gezeigte Kondensatoreinrichtung aber auch für andere aus Wärmetauscherrohren gebildete Kondensatoreinrichtungen verwendet werden kann. In Figur 1 1c) ist ein glattes Wärmetauscherrohr 302a gezeigt. Figur 1 ld) zeigt ein Wärmetauscherrohr 302b, welches mit Kühlrippen 321 versehen ist, die durch die Rohrwandung selbst gebildet sind. Bei dem in Figur 1 le) gezeigten Ausführungsbeispiel schließlich hat das Wärmetauscherrohr 302c aufgesetzte, scheibenförmige Kühlrippen 322.
Bei den in Figuren 4a) und b), 5a) und b), 7a) und b), 10a) und b), sowie 1 la) dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Trennwand 107 bzw 207 bzw. 307 zwischen der Verdampfereinrichtung 101 bzw. 201 bzw. 301 und der Kondensatoreinrichtung 102 bzw. 202 bzw. 302 auch weggelassen werden. Die Funktion der Destillationsvorrichtung ist auch dann gewährleistet, jedoch werden bei freier Konvektion die Auftriebskräfte wegen des dann fehlenden „Kamineffekts" und damit voraussichtlich der Wirkungsgrad der Destillationsvorrichtung kleiner sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, insbesondere zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder salzigem Wasser, mit einer von einem Wärmeträger durchströmten Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201 ;301 ;301 '), an der der flüssige Stoff unter Zufuhr von Wärme durch den Wärmeträger verdampft wird, und mit einer von einem Wärmeträger durchströmten Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302'), an der der verdampfte Stoff unter Abgabe von Wärme an den Wärmeträger kondensiert wird, mit einer an der Kondensatoreinrichtung (102; 102';202;302;302') angeordneten Vorrichtung (106;206;306) zum Sammeln des kondensierten flüssigen Stoffs, und mit einer die Verdampfereinrichtung ( 101 ; 101 ' ;201 ; 301 ;301 ' ) und die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') einschließenden Umhüllung (105;205;305), welche einen Strömungsweg für eine den verdampften Stoff transportierende Strömung zwischen Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201 ;301;301 ') und Kondensatoreinrichtung (102; 102';202;302;302') bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger eine von der Lösung verschiedene Flüssigkeit ist, wobei die Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201 ;301 ;301 ') und die Kondensatoreinrichtung ( 102; 102'202;302;302') jeweils flüssigkeitsundurchlässige, jedoch gut wärmeleitende Wandungen (1 19;1 19';219;319;319') aufweisen, durch welche der Wärmeträger von der Lösung getrennt ist, daß die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') und die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') von demselben Wärmeträger durchströmt werden, und daß Mittel (108;208;308) zur Zuführung und Verteilung der Lösung an die Verdampferfläche (103;103'203;303;303') der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;
301 ;301 ') vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung (101;101 ';201;301;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') jeweils längs ausgedehnte Gebilde sind, die jeweils ein erstes Ende (A) mit höherer Temperatur und ein zweites Ende (B) mit niedrigerer Temperatur aufweisen, und daß für die den verdampften Stoff führende Strömung ein Strömungsweg vorgesehen ist, welcher in der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;3θr) und der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') im wesentlichen quer zu deren Längsausdehnung verläuft, wobei der Stofftransport des verdampften Stoffs jeweils von Bereichen (AV) hoher Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen hoher Temperatur der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') bzw. von Bereichen (CV) niedriger Temperatur der Verdampfereinrichtung (101;101';201;301;301 ') zu Bereichen (CK) niedriger Temperatur der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') bzw. von Bereichen mittlerer Temperatur (B V) der Verdampfereinrichtung ( 101 ; 101 ' ;201 ; 301 ;301 ' ) zu Bereichen mittlerer Temperatur (BK) der Kondensatoreinrichtung ( 102 ; 102 ' ;202 ; 302;302') erfolgt.
3. Vorrichtung zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung , insbesondere zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder salzigem Wasser, mit einer von einem Wärmeträger durchströmten Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201;301 ;301 '), an der der flüssige Stoff unter Zufuhr von Wärme durch den Wärmeträger verdampft wird, und mit einer von einem Wärmeträger durchströmten Kondensatoreinrichtung (102; 102';202;302;302'), an der der verdampfte Stoff unter Abgabe von Wärme an den Wärmeträger kondensiert wird, mit einer Vorrichtung (106;206;306) zum Sammeln des kondensierten flüssigen Stoffs, und mit einer die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') und die Kondensatoreinrichtung ( 102; 102';202;302;302') einschließenden Umhüllung ( 105;205;305), welche einen
Strömungsweg für eine den verdampften Stoff transportierende Strömung zwischen Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') und Kondensatoreinrichtung (102;102';202; 302;302') bildet, wobei die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') jeweils in einer Längsrichtung ausgedehnte Gebilde sind, die jeweils ein erstes Ende (A) mit höherer Temperatur und ein zweites Ende (B) mit niedrigerer Temperatur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß für die den verdampften Stoff führende Strömung ein Strömungsweg vorgesehen ist, welcher quer zur Längrichtung durch die Verdampfereinrichtung (101 ;101';201;301;30 ) und die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') verläuft, wobei der Stofftransport des verdampften Stoffs jeweils von Bereichen (AV) hoher Temperatur der Verdampfereinrichtung zu Bereichen hoher Temperatur der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') bzw. von Bereichen (CV) niedriger Temperatur der Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201 ;301 ;301 ') zu Bereichen (CK) niedriger Temperatur der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') bzw. von Bereichen mittlerer Temperatur (BV) der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201;301;301 ') zu Bereichen mittlerer Temperatur (BK) der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;30 ) flüssigkeitsundurchlässige, jedoch wärmeleitende Wandungen aufweist, durch die der Wärmeträger von der Lösung getrennt gehalten wird, daß die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') und die Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201 ;301 ;301 ') von demselben Wärmeträger durchströmt werden, und daß Mittel (108;208;308) zur Zuführung und Verteilung der Lösung an die Oberfläche der Verdampfereinrichtung (101; 101 '201 ;301;301 ') vorgesehen sind, so daß die Lösung von dem die Verdampfereinrichtung durchströmenden Wärmeträger getrennt gehalten wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung selbst in der
Verdampfereinrichtung (101 ; 101 '201 ;301 ;301 ') als Wärmeträger verwendet wird, und daß Mittel vorgesehen sind, um die Lösung an der Oberfläche der Verdampfereinrichtung zu verteilen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den verdampften Stoff führende Strömung in einer geschlossenen Schleife auf einem ersten Weg (I) von der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;30r) zur Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') geführt wird und auf einem von dem ersten Weg getrennten zweiten Weg (II) von der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') wieder zur Verdampfereinrichtung ( 101 ; 101 ' ;201 ;301 ;301 ') geführt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verdampfereinrichtung ( 101 ; 101 ' ;201 ;301 ;301 ' ) und der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') eine Trennwand (107;207;307) angeordnet ist, und daß die den verdampften Stoff führende Strömung in einer geschlossenen Schleife um die Trennwand herum von der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') zur Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') und von der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') wieder zurück zur Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201;301 ;301 ') geführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung ( 101 ; 101 ' ;201 ;301 ;301 ' ) und/oder die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') quer zu der Längsrichtung verlaufende Strömungswege aufweisen, durch die die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') bzw. die Kondensator- einrichtung (102;102';202;302;302') von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite durchströmt werden und die jeweils Teilstücke des den verdampften Stoff in Form einer geschlossenen Schleife führenden Strömungswegs sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung (101;101 ';201;301;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (102;102'; 202;302;302') jeweils längsausgedehnte Gebilde sind und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und daß die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ; 301 ;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') im Gegenstrom durchströmt werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung
(101 ;101 ';201 ) und die die Kondensatoreinrichtung (102;102';202) mit ihrer Längsausdehnung im wesentlichen horizontal angeordnet sind.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201) und die Kondensatoreinrichtung (102; 102';202) mit ihrer Längsausdehnung in einer Richtung schräg zur Horizontalrichtung angeordnet sind, wobei das erste, die höhere Temperatur aufweisende Ende (A) höher als das zweite Ende (B) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinrichtung (301 ;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (302;302') und die diese einschließende
Umhüllung (305;305') um eine vertikale Achse helixförmig (spiralförmig) angeordnet sind, wobei sich das erste, die höhere Temperatur aufweisende Ende (A) von Verdampfereinrichtung (301 ;301 ') und Kondensatoreinrichtung (302;302') oben befindet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';301 ;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (102;102'; 302;302') nebeneinander angeordnet sind, wobei der Strömungsweg für die den verdampften Stoff führende Strömung von unten nach oben durch die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';301 ;301 ') und von oben nach unten durch die Kondensatoreinrichtung (102;102';302;302') verläuft und dazwischen die Oberseite der Verdampfereinrichtung
(101;101 ';301 ;30r) mit der Oberseite der Kondensatoreinrichtung (102;102';302;302') verbindet und die Unterseite der Kondensatoreinrichtung (102;102';302;302') mit der Unterseite der Verdampfereinrichtung ( 101 ; 101 ' ;301 ;301 ') verbindet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kondensatoreinrichtung (202) über der Verdampfereinrichtung (201) angeordnet ist, wobei der Strömungsweg für die den verdampften Stoff führende Strömung im wesentlichen horizontal und quer zur Längsausdehnung durch die Verdampfereinrichtung (201) fuhrt und von oben nach unten durch die Kondensatoreinrichtung (202) führt, und die Seite, an der die Strömung aus der Verdampfereinrichtung (201 ) austritt, mit der Oberseite der Kondensatoreinrichtung (202) verbindet und die Unterseite der Kondensatoreinrichtung (202) mit der Seite der Verdampfereinrichtung (201) verbindet, an der die Strömung in die Verdampfereinrichtung (201) eintritt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') und/oder die Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') durch eine Anzahl von von dem Wärmeträger durchströmten, parallel angeordneten plattenförmigen Elementen (109;209;309;1 10;210;310) gebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die
Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;30r) bildenden plattenförmigen Elemente (109;209;309) vertikal angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verdampfer- einrichtung (101 ';201 ) bildenden plattenförmigen Elemente (109;209) horizontal angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kondensatoreinrichtung (102;202;302) bildenden plattenförmigen Elemente (1 10;210;310) vertikal angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Oberflächen der die Verdampfereinrichtung (101 ; 101 '201 ;301 ;301 ') bildenden plattenförmigen Elementen (109;209;309) eine Vliesschicht (1 11 ;1 11 ') aus einem gut benetzbaren Material angeordnet ist, welche die zu verdampfende Flüssigkeit gleichmäßig an der Oberfläche der
Verdampfereinrichtung (101 ;101 '201 ;301 ;301 ') verteilt hält.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoreinrichtung (102 '302') und/oder die Verdampfereinrichtung ( 101 ) durch Rohre (102';302') gebildet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ) und die Kondensatoreinrichtung (102;102';202) einschließende Umhüllung (105;205;305) eine längsausgedehnte und im wesentlichen parallel zur Längsausdehnung zur Verdampfereinrichtung bzw. Kondensatoreinrichtung verlaufende Form aufweist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die die Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201;301 ;301 ') und die Kondensatoreinrichtung
(102;102';202;302;302') einschließende Umhüllung (105;205;305) einen rechteckigen oder einen kreisförmigen Querschnitt hat.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger nach Aufnahme der Kondensationswärme an der Kondensatoreinrichtung
(102;102';202;302;302') mittels einer externen Wärmequelle (QE) auf höhere Temperatur erwärmt und der Verdampfereinrichtung (101 ; 101 ';201 ;301 ;301 ') zugeführt wird.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf zwischen der
Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') und der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;30r) zirkuliert.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Wärmequelle (QE) durch Verbrennung von fossilem Brennstoff oder durch Abwärme einer
Wärmekraftmaschine gebildet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Wärmequelle (QE) durch Solarenergie gebildet ist, wobei der Wärmeträger solare Strahlungsenergie von einer Solarkollektoreinrichtung (121) aufnimmt.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger nach Verlassen der Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') zur Abgabe von Abwärme (QA) gekühlt oder mit kälterem Wärmeträger gemischt und der Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') zugeführt wird.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der helixförmigen (spiralförmigen) Anordnung von Verdampfereinrichtung (301 ;301 ') und Kondensatoreinrichtung (302;302') ein Speicherbehälter (315) zum Speichern des der Verdampfereinrichtung (301 ;301 ') zuzuführenden Wärmeträgers bei hoher Temperatur vorgesehen ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer- einrichtung (301;301 ') und die Kondensatoreinrichtung (302;302') mit ihrer Umhüllung
(305;305') und der Speicherbehälter (315) in einem gemeinsamen isolierenden Gehäuse (314) angeordnet sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Verdampften Stoffs durch freie Konvektionen einer Strömung erfolgt, die durch den Temperaturunterschied zwischen Verdampfereinrichtung (101 ;101 ';201 ;301 ;301 ') und Kondensatoreinrichtung (102;102';202;302;302') angetrieben wird.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser, salzigem Wasser, verunreinigtem
Wasser oder Brackwasser.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Aufkonzentrieren von in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gelösten Schadstoffen.
33. Verfahren zum Destillieren eines flüssigen Stoffs aus einer Lösung, insbesondere zum Destillieren von Wasser aus Meerwasser oder salzigem Wasser, oder zum Aufkonzentrieren von in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gelösten Schadstoffen, mit den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 32.
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