NO752773L - - Google Patents

Description

Ifølge en kjent fremgangsmåte oppvarmes havvann til koking for avsalting ved destillasjon. For å senke kokepunktet arbeider man med undertrykk, men dette krever absolutt tette apparater, som er be-standige mot et ytre trykk nær atmosfæretrykket. Ved disse apparater foreligger det alvorlige risikoer for dårlig funksjon i tilfelle tetningene skulle svikte, selv med meget små lekkasjer, og de omfatter undertrykkspumper, som er kostbare å anskaffe og kompliserte å vedlikeholde, for å opprettholde utgangstrykket og for å opprettholde dette under konstant bortførsel av en tredje gass.

Oppfinnelsen har til formål å frembringe en fremgangsmåte som kan gjennomføres ved atmosfæretrykk og som tross dette muliggjør bruk av en varmekilde ved lavere temperatur enn kokepunktet 100 °C for vann ved NTP. Varmekilden kan således hensiktsmessig dannes av vann ved 50-90°C, som kommer fra kjølesystemet i en motor, hvor vann ofte er disponibelt i overflod.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avdamper man havvann

i en luftstrøm ved en temperatur som er lavere enn vannets motsvarende kokepunkt i et fordampningskammer og man leder den på denne måten frembrakte blanding av luft og damp til et kondensasjonskammer, hvori man kjøler denne blanding for utvinning av ferskvann ved kondensasjon.

Ifølge en hensiktsmessig utførelsesform for frembringing av ferskvann på en båt ute på åpent hav, hvor båten drives av en motor, som er forsynt med en kjølevannkrets, avdriver man havvann, som er forvarmet ved hjelp av varme fra kjølevannskretsen og kjøler den således frembrakte blanding av luft og vanndamp under finfordeling av denne blanding i tidligere fremstilt ferskvann etter kjøling av dette ved hjelp av tilgjengelig havvann.

Oppfinnelsen vedrører også et anlegg for gjennomføring av denne fremgangsmåte og dette anlegg karakteriseres av at det omfatter i en

krets, som skal gjennomstrømmes av luft, suksessivt et fordampningskammer med organ som er anordnet for å bringe havvannet i kontakt med luften i kammeret for å blande luften med vanndamp, og et kondensasjonskammer med organ, som er anordnet for å kjøle den således med vanndamp blandete luften, for oppsamling av det ved kondensasjon frem-stilte ferskvann.

Ledningen som gjennomstrømmes av luft kan dannes av en bølgeformet krets som leder luften fra kondensasjonskammeret til innløpet til fordampningskammeret. Den kan også være åpen, slik at luften avledes ved utsiden ved sin utstrømning fra kondensasjonskammeret. En del av den forbrukte varmen avledes derved direkte av luften som strømmer bort.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor fig. 1 skjematisk viser en første utførelsesform av et anlegg for fremstilling av ferskvann på en båt, fig. 2 viser et delriss av en modifikasjon av anlegget ifølge fig. 1 og fig. 3 og 4 viser to andre utførelsesformer med relativt enkel konstruksjon. Fig. 5 og 6 viser skjematiske riss av utførelsesformer med flere fordampnings- og kondensasjonskammer, som muliggjør en utvinning av større mengder vann.

Anordningen som er vist i fig. 1 er først og fremst beregnet for fremstilling av ferskvann på en båt og omfatter et avdampningskammer 1, som er utformet i et vertikalt tårn og som gjennomstrømmes nedenfra og oppad av en luftstrøm og som er fyllt med fyllmateriale (Raschig-ringer eller annet fyllmateriale), som fremmer kontakten og utvekslingen mellom luften og havvannet, hvilket er forholdsvis varmt og hvilket drypper ned i fyllmaterialet.

Havvannet tilføres ved hjelp av en mateanordning 3, som er plassert øverst i tårnet og som i sin tur mates ved hjelp av en ledning 4, som dannes av utløpet fra en kjølekrets til en termisk motor M, som tjener for fremdrift av båten eller for drift av båtens utstyr og denne kjølekrets omfatter en pumpe Pl for innsuging av havvann.

Vannet fra anordningen 3 har en temperatur av størrelsesorden 80°C (på tegningen angis temperaturene med siffer innenfor parenteser ved de aktuelle punkter i anlegget). Vannet ankommer i rikelig mengde og mengden bestemmes av motorens kjølekrav.

Luften som strømmer inn i fordampningskammeret ved 5 har relativt lav temperatur, nemlig ca 40°C, og varmes opp og blandes med vanndamp ved gjennomgang gjennom fyllmaterialet, for ved punkt 6 å strømme til den øverste del av kammeret med en temperatur på ca 60°C og blandes med vanndamp i en grad som ligger nær metning. Overskudds-vann samles opp ved punkt 7 og fjernes gjennom ventilen 8 og ledes til havet samtidig som kretsen holdes isolert fra atmos f liren.

Den fuktige og varme luften ledes av en ledning 9 til bunnen av et kondeiisasjonskammer. Dette dannes av et vertikalt tårn som gjennom-strømmes nedenfra og oppad av luftstrømmen og som er fyllt med et material 12 som fremmer kontakten og utvekslingen mellom den fuktige og varme luften og det forholdsvis kalde ferskvannet som drypper ned i fyllmaterialet. Ferskvannet innføres ved hjelp av en mateanordning 13 som er plassert øverst i tårnet og som mates ved hjelp av en ledning 14 som er forsynt med en pumpe P2, fra en hovedbeholder 15.

Vannet fra anordningen 13 har en temperatur på ca 25°C og kjølingen av luften i kontakt med fyllmaterialet medfører en kondensasjon av en del av den vanndamp som luften inneholder.

Den kondenserte dampen danner ferskvann som blandes med kjølevannet fra anordningen 13 og som samles opp ved 16 ved en temperatur på ca 35°C. Ferskvannet kjøles deretter i en varmeveksler 17 som kjøles av havvannet, før det ledes til hovedbeholderen 15.

Den kalde, mettede luften ved ca 40°C, som strømmer ut ved 18 i den øverste del av kondensasjonskammeret 1, ledes gjennom en ledning 19 til innløpet 5 til fordampningskammeret, hvorunder en vifte V sikrer sirkulasjonen i en bølgeformet krets av den luftstrøm som transpor-terer vanndamp fra fordampningskammeret 1 til kondensasjonskammeret 11.

Det utvunne ferskvann kan oppbevares i beholderen 15 og tas ut ved behov gjennom en ledning 20.

Ifølge en modifikasjon kan hovedbeholderen 15, som er anbragt f.eks. direkte i berøring med båtskroget, kjøles i tilstrekkelig grad ved hjelp av ferskvannet, idet varmeveksleren 17 derved kan utelates.

Den mengde havvann som tilføres gjennom anordningen 3, er betydelig større enn den fordampete vannmengden, slik at fyllmaterialet 2 vaskes stadig, hvilket eliminerer hver form for utfelling på dette fyllmateriale. Det ferskvann som strømmer i fyllmaterialet 12 danne,S j av destilert vann, slik at fyllmaterialet derved forblir rent.

På den angitte måte fordamper havvannet i fordampningskammeret 1

ved en temperatur på ca 80°C ved det normaltrykk som hersker i hele kretsen. Denne temperatur på 80°C ligger således under det motsvarende kokepunkt for vann ved 100°C.

Fordampningen ved en temperatur under 100°C innebærer den fordel, at det derigjennom blir mulig å anvende som varmekilde varmt vann som frembringes ved normalt trykk i en kjølekrets av det slag som fore-kommer i forbrenningsmotorer og i kondensatorer for kjøleanlegg.

Luftkretsen ved normaltrykk gjør det mulig å konstruere et anlegg med tynne kappe- og mellomvegger, uten at det derfor blir nødvendig at kammerne og ledningene er absolutt tette.

Ved en modifikasjon, som vises delvis i fig. 2, kan havvannet som mates til anordningen 3, ikke utgjøres av det vann som kommer direkte fra motorens M kjøtekrets, men av havvann som oppvarmes ved hjelp av en varmeveksler £ som er koblet inn i motorens kjølekrets eller fra en oppvarmingsanordning R som er uavhengig av denne krets og som tillater en innkobling av anordningen også når motoren står stille. Varmeveksleren £ kan også oppvarmes av kjølevann som kommer fra en annen kilde, f.eks. kjølevann fra en sentral for energiomforming.

For fremstilling av sterilt ferskvann kan man f.eks. i ledningen 9 anbringe en kilde 21 for ultraviolette stråler, hvis effekt blir så mye større om den bestråler det vann som skal steriliseres mens dette befinner seg i sin gassfase.

Ved anlegget som er vist i fig. 3 mates luft inn ved hjelp av en vifte V2 og denne luftstrøm strømmer nedenfra og oppad inn i et fordampningskammer 22 som er fyllt med et fyllmateriale 23, som gjennomrisles av varmt havvann fra en mateanordning 24. Ved modifikasjoner kan fyllmaterialet 23 erstattes med labyrintkanaler eller andre midler som sikrer en metning av luften med vanndamp.

Varmluften som er blandet med vanndamp, ledes gjennom en ledning 25 til den øverste del av et kondensasjonskammer 26 som er forsynt med en kjølesløyfe 27. Kjølingen av luftstrømmen frembringer en kondensasjon av ferskvannet som samles opp ved 28 og den kjølte luften føres bort gjennom et avløpsrør 29 som ved en modifikasjon også kan være forlenget ved hjelp av en ledning frem til utløpsrøret fra viften V2. Utblåsningen av luftstrømmen til utsiden innebærer den fordel at en del av varmen som forbrukes i anlegget kan fjernes uten at man treng-er å utnytte andre kjølemidler.

Sløyfen 27 gjennomstrømmes av kaldt havvann som pumpes av en pumpe P3 og som på denne måte varmes opp før det kommer til oppvarmingsanordningen 31, hvilken ved en hensiktsmessig utførelsesform oppvarmer vannet til en temperatur i området 60-90°C, før det kommer frem til mateanordningen 24. Oppvarmingsanordningen 31 kan dannes av en varme-panne som oppvarmes av brennstoff eller elektrisitet, eller av en varmeveksler som er innkoblet i kjølekretsen til en motor eller en annen maskin. Også i dette tilfelle kan temperaturen i det vann som sprøytes inn i fordampningskammeret være lavere enn 100°C, hvilket gjør det mulig å anvende varmt vann fra en kjølekrets med normaltrykk, som varmekilde. Ved en modifikasjon kan sløyfen 27 erstattes med en annen form for varmeveksler.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 4 passerer den luftstrømmen som mates inn av viften V3 nedenfra og oppad gjennom et fordampningskammer 33 som er forsynt med en varmesløyfe 36 og som mates med havvann gjennom en mateanordning 35.

Ved utløpet fra fordampningskammeret ledes luftstrømmen ovenfra og nedad gjennom et kondensasjonskammer 36 som er forsynt med en kjøle-sløyfe 37.

Sløyfene 34 og 37 danner en bølgeformet krets som gjennomstrømmes av en væske som oppvarmes i en kjøleanordning 38 og kjøles i sløyfen 34 og gjenoppvarmes i sløyfen 37.

Den maksimale temperatur i fordampningskammeret forblir i størrelses-orden 90°C og tilførselen av varme i oppvarmingsanordningen 38 kan også oppnås fra vann i en kjølekrets ved normaltrykk.

Ifølge en modifikasjon av dette anlegg, kan luften også ledes fra kondensasjonskammeret 33 gjennom en ledning 39 som er antydet strek-punktert i fig. 4. Det skal herunder være anordnet kjøleorgan 37a i den bølgeformete kretsen ovenfor sløyfen 37 i strømningsretningen.

De to kammerne 33 og 36 kan også være anbragt det ene over det andre.

Ved det anlegg som er vist i fig. 5 ledes den luftstrøm, som mates

. inn av viften V4, frem til bunnen av et tårn 40 som omfatter tre over hverandre anbragte fordampningskammer 41, 42, 43, som er fyllt med et fyllmateriale som gjennomrisles av det varme havvannet som føres inn ved hjelp av en mateanordning 44.

Et tårn 45 omfatter likeledes tre over hverandre anbragte kondensasjonskammer 46, 47, 48 som er forsynt med sløyfer eller andre kjøle-organer 49, 50, 51.

En øvre ledning 52 og to shuntledninger 53, 54 danner gjennomløp ved ulike nivåer mellom fordampningskammerne og kondensasjonskammerne, hvilke er anbragt i serie mellom de to tårn.

Sløyfene 49, 50, 51, som likeens er seriekoblet, gjennomstrømmes av havvann som pumpes av en pumpe P4 og som oppvarmes i disse slyngene før det kommer frem til oppvarmingsanordningen 55 som fyller samme oppgave som oppvarmingsanordningen 31 ved utførelsesformen ifølge fig. 3 og som oppvarmer dette havvannet til en temperatur i nærheten av f.eks. 95°C, hvorved vannet mates inn i fordampningstårnet 40.

I tårnet 40 medfører sirkulasjonen motstrøms av den luftstrøm som sirkulerer nedenfra og oppad og havvann, som mates inn av mateanordningen 44, en fordampning av en del av vannet i luftstrømmen, som oppvarmes progressivt, samtidig med at vannet kjøles.

I det nedre fordampningskammer 41, som gjennomstrømmes av hele luft-strømmen, oppvarmes luften f.eks. fra 30 til 55°C samtidig med at det rislende vannet kjøles fra ca 65 til 40°C.

En del av luftstrømmen som er oppvarmet til 55°C og mettet med vanndamp avledes på denne måte av shuntledningen 54. Resten av luft-strømmen passerer gjennom fordampningskammeret 42 og oppvarmes f.eks. fra 55 til 75°C samtidig med at det rislende vannet kjøles fra ca 85 til 65°C i samme kammer.

En del av den oppad stigende strømmen, som har en temperatur på 75°C og er mettet, avledes ved hjelp av shuntledningen 53 og resten av luften passerer gjennom det øvre fordampningskammer 43 og oppvarmes fra 75 til 90°C samtidig med at vannet kjøles fra 95 til 85°C i dette kammeret.

I det øvre kondensasjonskammeret 46 mates den mettede luften inn ved 90°C og kjøles til 7S°C samtidig med at havvannet, som gjennom-strømmer sløyfen 49 mot strømmen, oppvantmes fra 65 til 75°C.

Den mettede luften ved 75°C, som kommer fra shuntledningen 53, blandes deretter med strømmen, som gjennomstrømmer kondensasjonskammeret 47, hvori den kjøles fra 75 til 55°C og vannet i sløyfen 50 varmes fra 45 til 65°C.

Endelig kjøles den mettede luften ved 55°C fra shuntledningen 54 i

den strøm som passerer gjennom det nedre kondensasjonskammer 48, fra ca 55 til 35°C samtidig med at vannet i sløyfen 49 varmes opp fra 20 til é5°C.

Reduksjonen av luftstrømmen som en følge av den suksessive avdeling som foregår ved ulike temperaturnivåer i fordampningstårnet 40 (samtidig med at den vannmengde som risler er hovedsakelig konstant langs tårnet) fører til bedre utbyttingsforhold som muliggjør en optimal energiutnyttelse i anlegget.

Styreklaffer 58, 59,som er anordnet i shuntledningene, gjør det mulig

å styre de delmengder som avgrenses, for det formål å oppnå temperaturer som motsvarer de beste arbeidsforhold i anlegget.

Ved den utførelsesform som er vist i fig. 6, omfatter et fordampnings-tårn 60 tre seriekoblete fordampningskammer 72, 73, 74, som drives på samme måte som ved tårnet 40, ledninger 61, 62, 63 som motsvarer ledningene 52, 53, 54 og som mater mettet luft til tre adskilte kondensasjonskammer 64, 65, 66 som er forsynte med utløpsrør 64a, 65a, 66a som er utrustet med vifter V5, V6, V7- hvilke sikrer en luftstrøm gjennom hele anlegget.

De driftstemperaturer for de ulike fordampningskammer som er antydet

i parenteser på tegningen motsvarer dem som er nevnt under henvisning til utførelsesformen ifølge fig. 5.

Kondensasjonskamrene 64, 65, 66 er forsynt med kjølekretser 67, 68, 69 som ved hjelp av en pumpe P6 mates med det havvann som skal oppvarmes.

I disse kondensasjonskammer kjøles samtlige mettede luftstrømmer, som innmates ved 55, 75 hhv. 90°C, til 35°C og kjølekretsene, som er antydet skjematisk i form av sløyfer, kobles ifølge det angitte koblings-skjema på en slik måte, at man utnytter det kjølevann som kommer fra kammerne med den laveste temperatur for å kjøle også kammerne med den høyeste temperatur.

På denne måte mates de tre kretsene 67, 68, 69, som fungerer ifølge motstrømsprinsippet, i de motsvarende kondensasjonskammer, parallelt med havvannet, som skal behandles og fremdeles har lav temperatur (i dette eksempel 20°C).

Tilstrømningen (ved 45°C) fra kjølekretsen 69 i kondensasjonskammeret 66, som mates med fuktig luft ved relativt lav temperatur (55°C), utnyttes enda en gang for kjøling av kondensasjonskammerne 65, 64, som mates med fuktig luft ved høyere temperatur (75 hhv. 90°C).

For dette formål er utløpsledningen 69a fra kretsen 69, som mater allerede oppvarmet havvann (ved 45°C), forgrenet ved hjelp av paral-lelledninger 69b, 69c ved mellomliggende punkter 65a, 64a i kjøle-kretsene 65, 64, som ligger nær de punkter hvor havvannet (ved 20°C), som mates direkte til disse kretser, også har nådd samme temperatur (45°C).

Også utløpsledningen 68a fra kretsen 68, som tilfører varmere havvann (oppvarmet til 65°C) er forgrenet ved hjelp av sin nedstrøms plas-serte del 68b ved et mellomliggende punkt 64b i kretsen 64 nær den, hvor vannet gjennom denne krets har nådd samme forhøyete temperatur (65°C).

Ventiler og strupeklaffer (ikke vist) er anbragt i de forskjellige ledninger for å muliggjøre en ønsket fordeling av vannstrømmen.

En oppvarmingsanordning 70 oppvarmer havvannet ytterligere i nødvendig grad og ferskvannskondensatet samles opp ved 71.

I dette anlegg styres mengdene av avgrenet, fuktig luft ved hjelp av vifter for hvert enkelt av kondensasjonskammerne, som er parallell-koblet.

Ved det beskrevne anlegg er det anordnet tre fordampningskammer og tre kondensasjonskammer, men ved modifiserte anlegg kan dette antall Økes eller minskes.

De beskrevne anlegg gjør det mulig å fremstille ferskvann av havvann eller annet saltvann under meget gunstige betingelser.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for avsalting av havvann for fremstilling av ferskvann,karakterisert vedat man avdamper havvann i en luftstrøm ved en temperatur under vannets kokepunkt i et avdampingskammer og at man leder inn en således fremstilt blanding av luft og vanndamp i et kondensasjonskammer, hvori denne blanding kjøles for utvinning av ferskvann ved hjelp av kondensasjon.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, for fremstilling av ferskvann på en båt på åpent hav, hvilken båt drives av en motor med en vannbasert kjølekrets,karakterisert vedat man avdamper det foroppvarmete havvann ved hjelp av varme som oppnås fra kjølekretsen og at man kjøler den således oppnådde blanding av luft og damp ved finfordeling av denne blanding i ferskvann som tidligere er frembragt etter kjøling ved hjelp av havvann, som er disponibelt.

3. Anordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat man frembringer en luftstrøm med lukket krets ved at man i avdampingskammeret fører inn den mettete, fuktige luften, som utgår fra kondensasjonskammeret.

4. Anlegg for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1, for. fremstilling av ferskvann av havvann eller annet salt vann,karakterisert vedat det i en ledning, som er anordnet for å gjennomstrømmes av en luftstrøm, er suksessivt anbragt et avdampingskammer (1; 22; 33; 41, 42, 43;72, 73, 74) med egne organ for å bringe havvannet i kontakt med luften i dette kammer for å blande luften med vanndamp, samt et kondensasjonskammer (11; 26; 36;

46, 47, 48; 64, 65, 66) med organ for å kjøle den på denne måte med vanndamp blandete luften for å utvinne ferskvannet ved kondensasjon.

5. Anordning i samsvar med krav 4,karakterisert vedat ledningen dannes av en bølgeformet ledning, som er anordnet for å lede den fuktige luften fra et kondensasjonskammer (1) til innløpet til fordampningskammeret (11).

6. Anlegg i samsvar med krav 4,karakterisert vedat kondensasjonskammeret (26) omfatter en kjølesløyfe (27) som gjen-nomstrømmes av havvannet og som mater en anordning (84) som fordeler dette vannet i avdampingskammeret (22) når vannet passerer en mellom liggende oppvarmingsanordning (31).

7. Anlegg i samsvar med krav 4,karakterisertVed at avdampningskammerne (33) omfatter en varmesløyfe (34) og kondensasjonskammerne (36), en kjølesløyfe, idet disse sløyfene (34, 37) er koblet i serie i en lukket krets som omfatter en mellomliggende oppvarmingsanordning (38).

8. Anlegg i samsvar med krav 4,karakterisert vedat det omfatter delvis flere seriekoblete avdampningskammer (41, 42,

43) og delvis flere likeledes seriekoblete kondensasjonskammer (46, 47, 48) samt shuntledninger (53, 54) som danner gjennomløp ved mellomliggende temperaturer mellom avdampningskammerne og kondensasjon skamme me .

9. Anlegg i samsvar med krav 4,karakterisert vedat det omfatter delvis flere seriekoblete avdampningskammer (72, 73, 74) og delvis flere parallellkoblete kondensasjonskammer (64, 65, 66) som mates med fuktig luft av forgreningsledninger (61, 62, 63) som er anbragt ved steder som tilsvarer ulike temperaturnivåer.

10. Anlegg i samsvar med krav 4 og 9,karakterisertved at kondensasjonskammerne (64, 65, 66) omfatter kjølekretser (67, 68, 69) som er anbragt motstrøms i disse kammer og som paral-lellmates med havvann som skal behandles og som har relativt lav temperatur, for oppvarming innen det mates til avdampningskammerne, at disse kjølekretser er koblet på en slik måte at de oppvarmete matekretsene (69, 68) til kondensasjonskammerne (66, 65), som mates med fuktig luft ved relativt lav temperatur, blandes med vannet i kretsene (68, 67) fra kondensasjonskammerne (65, 64) hvilke mates med fuktig luft ved høyere temperatur ved mellomliggende punkter (65a, 64a, 64b) i kretser som er plassert nær de punkter hvor det gjennom-strømmende vannet oppnår temperaturene til de respektive tilstrøm-ninger.