DE202007012405U1

DE202007012405U1 - Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung unter Anwendung von Elektro- oder Sonnenenergie

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Publication number: DE202007012405U1
Application number: DE202007012405U
Authority: DE
Original assignee: PRYWEREK KARL HEINZ
Current assignee: PRYWEREK KARL HEINZ
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2017-09-05

Abstract

Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser im Behälter (2) bis auf 20°C bis 30°C, im Behälter (3) bis auf 30°C bis 60°C, im Behälter (4) bis auf 60°C bis 90°C und im Behälter (5) infolge der Aufheizung durch die Heizspirale (9) bis auf 95°C erwärmt wird und bei jeder Temperatur von 20°C bis 95°C verdunstet. Das verdunstende Wasser wird von einer Luftmenge, die sich jeweils in den Behältern (2), (3), (4), und (5) bis zu einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % anreichert, aufgenommen. Die Luft wird durch einen der Lüfter (7) der sich jeweils vor den Behältern (2), (3), (4) und (5) befindet durch die Anlage gefördert. Die Luftmenge mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % strömt dann von Behälter (5) in den Behälter (4), (3) und (2) zurück und kühlt sich von 95°C auf 30°C ab. Wobei Feuchtigkeit an der Innenseite der Rohre der Rohrbündelwärmeübertrager kondensiert, da...

Description

Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Meerwasserentsalzung gibt es unter der Klassifikation C 02 F 1/04 zahlreiche Patentschriften bei denen die Wasserdestillation zur Anwendung kommt. Dabei wird das Wasser bei 100°C und höher verdampft und kondensiert, was eine Wärmerückgewinnung der latenten Wärme nicht ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Wasser bereits bei Temperaturen von 30° bis 90°C zu verdunsten bzw. zu kondensieren. So ist es möglich eine Wärmerückgewinnung der latenten Wärme zu erreichen und somit eine energiesparsame Anlage zu betreiben.
Die Wasserentsalzung erfolgt folgendermaßen:
In mehreren Behältern (im Beispiel wird es an fünf Behältern erläutert, es können aber auch mehr Behälter sein), von denen die vier ersten Behälter Rohrbündelwärmeübertrager sind. Der Behälter eins dient zur Wärmerückgewinnung der Wärme vom Kondenswasser aus den Behältern zwei, drei und vier sowie dem Restwasser aus dem Behälter fünf. Beide Wassermengen müssen getrennt geführt werden. Die Behälter zwei, drei und vier dienen zur Verdunstung wie auch zur Kondensierung. Damit wird die Wärme für die Verdunstung des Rohwassers von der Kondensierung des Reinwassers her zugeführt. Der fünfte Behälter dient zur weiteren Verdunstung vom Rohwasser bis zu einer Salzkonzentration von zirka 20 % und dem Rohwasser wird über eine Heizspirale von außen Sonnenenergie oder Elektroenergie zugeführt. Durch alle Behälter strömt im Kreislauf die gleiche feuchtigkeitstransportierende Luft um. Die Luft strömt beginnend durch den Behälter zwei verteilt durch Düsen in Form kleiner Blasen und dann weiter geleitet gleichermaßen durch die Behälter drei, vier und fünf. Danach strömt die mit Feuchtigkeit gesättigte Luft in umgekehrter Reihenfolge durch die Rohre den Behältern vier, drei und zwei zur Kondensierung der Feuchtigkeit und damit Wärmeabgabe zurück.
Das Rohwasser wird schrittweise von Behälter eins zu zwei, zu drei, zu vier und zu fünf gepumpt, jeweils wenn der nächste Behälter leer gepumpt ist. Der Behälter fünf wird als Erster leer gepumpt, wenn durch die Verdunstung des Rohwassers die Salzkonzentration zirka 20 % erreicht hat. Danach wird ein Impuls an die Pumpe vom Behälter vier zum Abpumpen gegeben usw.
In den Rohrbündelwärmeübertragern muss also ausreichend Platz sein für das Rohwasser, die Luftblasen der Umluft zur Luftbefeuchtung und der Rohre für die feuchte Luft zur Kondensation. Da es Volumenveränderungen bei der Befeuchtung wie bei der Kondensation gibt, ist ein Druckausgleich an jedem Behälter zu schaffen.
Allgemeine Angaben zur Meerwasserentsalzung

Wärmebedarf zur Wassererwärmung 1 kcal/°C kg
Wärmebedarf zur Verdampfung 540 kcal/kg (latente Wärme)
1 KWh = 860 kcal
Sonnenstrahlung pro 1 m² Normalfläche, am 15. Juni, 12 Uhr: 810 kcal/m²h
Dampfgehalt Xs für gesättigte feuchte Luft bei 30 °C = 28,14 g/kg bei 90°C = 1559 g/kg
Dichte von 1 m³ Luft = 1,2 kg
Volumenveränderung von Wasser zu Dampf ist 1 zu 1300

1.) Bei der Erwärmung von 1 kg Wasser von 30°C auf 90°C sind 60 kcal erforderlich zur Verdunstung für 1 kg Wasser sind 540 kcal erforderlich
2.) Wärmeverluste Der Wärmebedarf von 540 kcal/kg für die Verdunstung wird durch die Kondensationswärme aufgebracht. Die Teile der Anlage sind isoliert, es entsteht nur ein geringer Wärmeverlust. Es ist lediglich der Wärmeverlust durch das gewonnene Reinwasser und das der verbleibenden Sole durch Sonnen- oder andere Energie zu ersetzen.

Dies sind pro kg Ausgangswassermenge zirka 24 kcal
Somit ergeben sich pro 1 m² Solarfläche (810 kca/m² h) bei einem Wirkungsgrad von 80 % nutzbare 648 kcal, daraus ergeben sich 648 kcal/m² h: 24 kcal/kg = 27 kg/m² h Wasser das gereinigt wird. Davon ist 0,8 Anteil Reinwasser also 0,8.27 = 21,6 kg und 0,2 Anteil Sole also 0,2.27 = 5,4 kg

3.) Umzuwälzende Luft Als Transportmittel für die Feuchtigkeit von der Verdunstung zur Kondensation dient eine ständig in der Anlage verbleibende Luftmenge. Die Luft hat im abgekühlten Zustand eine Temperatur von zirka 30°C und 100 % relative Luftfeuchtigkeit, nach dem Wasserdurchlauf eine Temperatur von zirka 90°C und wiederum 100 % relative Luftfeuchtigkeit. Für den Transport von 1 kg Wasser ist folgende Luftmenge erforderlich: Xs 90°C – Xs 30°C = 1559 – 28 = 1531 g Wasser/kg Luft Somit sind für 1 kg Wasser 0,65 kg (0,54 m³) Luft für den Transport erforderlich.

Je m² Solarfläche werden je Stunde 21,6 kg Reinwasser gewonnen.
Für 21,6 kg Reinwasser sind 14,0 kg (11,6m³) Luft pro Stunde bei einfachem Luftwechsel umzuwälzen.

1: Rohrbünd elwärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung der Wärme von Reinwasser und der Sole für das Rohwasser
2, 3, 4: Rohrbündelwärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung der Wärme vom Kondensat für die Verdunstung
5: Behälter dient zur Verdunstung und zur Wärmezuführung von Elektro- oder Solarwärme.
6: Wasserpumpe siebenmal vorhanden
7: Lüfter viermal vorhanden
8: Luftdüsen
9: Heizspirale
10: Abfluss vom Reinwasser
11: Abfluss von der Sole
12: Meerwasserzuführung

Claims

Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser im Behälter (2) bis auf 20°C bis 30°C, im Behälter (3) bis auf 30°C bis 60°C, im Behälter (4) bis auf 60°C bis 90°C und im Behälter (5) infolge der Aufheizung durch die Heizspirale (9) bis auf 95°C erwärmt wird und bei jeder Temperatur von 20°C bis 95°C verdunstet. Das verdunstende Wasser wird von einer Luftmenge, die sich jeweils in den Behältern (2), (3), (4), und (5) bis zu einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % anreichert, aufgenommen. Die Luft wird durch einen der Lüfter (7) der sich jeweils vor den Behältern (2), (3), (4) und (5) befindet durch die Anlage gefördert. Die Luftmenge mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % strömt dann von Behälter (5) in den Behälter (4), (3) und (2) zurück und kühlt sich von 95°C auf 30°C ab. Wobei Feuchtigkeit an der Innenseite der Rohre der Rohrbündelwärmeübertrager kondensiert, da die Luft bei niedrigeren Temperaturen weniger Luftfeuchtigkeit aufnehmen kann. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird von der Innenseite der Rohre und durch das Rohrmaterial an die Außenseite der Rohre und da an das Wasser zur Verdunstung abgegeben. Somit erfolgt durch die Verdunstung eine Wärmerückgewinnung der latenten Wärme von der Kondensation her bei Temperaturen von 30°C bis 90°C.
Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Lüftern (7) durch die Behälter (2), (3), (4) und (5) geförderte Luftmenge ständig in der geschlossenen Anlage verbleibt.
Destillationsanlage zur Meerwasserentsalzung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft zur besseren Feuchtigkeitsaufnahme im Verdunstungsteil der Rohrbündelwärmeübertrager (2), (3) und (4) durch Düsen (8) in kleine Luftblasen und damit in eine größere Oberfläche gebracht wird.