DE1642509B2 - Vorrichtung zum destillieren von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Destilliesn von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, durch nterhalb der Siedetemperatur erfolgendes Verdamp- :n eines Flüssigkeitfilms mittels einer Heizvorrichtung, /obei der Film durch Kapillarität auf einem röhrenförnigen, innerhalb eines Gehäuses vertikal angeordneten nd auf einem Träger ruhenden Gewebekörper erzeugt yird, der im oberen Bereich in eine kreisförmige 'uführungsrinne eintaucht und durch Kondensieren der Dämpfe auf einer koaxial zum Gewebekörper angeordneten wassergekühlten Fläche.

Bekannt ist eine solche Vorrichtung, bei der ein poröser vertikaler Träger zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilms vorgesehen ist (DT-PS 3 81904). Allerdings sitzt dieser als Gewebe ausgebildete Träger auf einer undurchlässigen Hülse, welche ihrerseits innen mit heißen Verbrennungsgasen beaufschlagt wird. Es erfolgt also nur eine indirekte Erwärmung des ίο Flüssigkeitsfilms, da zunächst der Träger, und über diesen erst die Flüssigkeit erwärmt wird. Der Wirkungsgrad der bekannten Vorrichtung liegt dementsprechend niedrig. Auch ist diese Vorrichtung auf einen einzigen Verwendungszweck, nämlich die Erzeugung von Trinkwasser, beschränkt.

Die bekannte Vorrichtung soll nun unter Vermeidung der angegebenen Nachteile so weitergebildet werden, daß sich bei vielseitiger Verwendbarkeit ein besonders guter Wirkungsgrad erzielen läßt.

Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß als Heizeinrichtung ein Infrarotstrahler vorgesehen ist, daß der Gewebekörper aus Quarzglasfasern besteht und von einer spiralförmigen Halterung getragen ist, daß die Kühlfläche als Schlange ausgebildet ist und daß die Halterung für den Gewebekörper und die Schlange aus Quarzglas bestehen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhafterweise eine sehr große Verdampfungsfläche erreicht, weil beide Flächen des Wasserfilms einer Verdampfung ausgesetzt sind, deren Verlauf ferner durch die sehr starke Konvektion, die sich als Folge der Kaminwirkung zwischen dem heizenden Element und dem Wasserfilm ergibt, erheblich gesteigert wird. Praktisch wird die gesamte, durch die Heizeinwirkung ausgestrahlte Energie von dem Wasserfilm aufgenommen.

Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist in den Anspruch 5 zu entnehmenden Maßnahmen zu sehen. Durch die konstante Flüssigkeitszuführung zur Zuführungsrinne bleibt der auf dem Tragkörper befindliche Flüssigkeitsfilm prakitsch konstant dünn.

Durch die in Anspruch 8 aufgeführten Maßnahmen kann die Leitfähigkeit von Wasser erhöht werden, indem das Wiederauflösen der durch Erwärmung eliminierten Kohlensäure durch das erwähnte Einperlen von Stickstoff beseitigt wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform mit Beheizung von innen,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung mit Außenbeheizung mittels eines rohrförmigen Ofens,

F i g. 3 die Wasserzuführung zur Vorrichtung gemä£ Fig. l.und

Fig.4 eine Abwandlung der Wasserzuführung ir Verwendung bei der Vorrichtung gemäß F i g. 2. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsforrr besteht der Infrarotstrahler aus einer rohrförmiger Hülle 1, in derem Innern ein elektrischer Widerstanc gewickelt ist, der auf eine Temperatur von 1000 bi: 1100° C erhitzt wird. Das Maximum der Strahlung lieg im Wellenlängenbereich von 2,7μ, d. h. dem Bereich, de dem Absorptionsmaximum des Wassers entspricht. Be einer Wellenlänge von 2,7μ ist festzustellen, daß eil Wasserfilm von einer Dicke von einigen Zehntelmilli

metern 99% der Infrarotenergie, welche er empfängt, absorbiert. Auch in den benachbarten Wellenlängenbereichen ist die Absorption sehr hoch, so daß praktisch die Gesamtmenge der durch den Strahler ausgesandten Strahlung von dem Wasserfilm aufgenommen wird. Dieser wird in der nachstehend beschriebenen Weise gebildet.

In eine kreisförmige, aus durchsichtigem reinem Quarzglas bestehende Rinne 3 erstreckt sich das obere umgeklappte Ende eines röhrenförmig gestalteten Gewebekörpers 4, der aus reinen durchsichtigen Quarzglasfasern besteht. Dieser in die Rinne 3 eintauchende Gewebekörper 4, dessen Durchmesser 100 mm beträgt, hängt andererseits auf eine Länge von 500 mm den beheizenden Strahler umschließend abwärts.

Die Rinne 3 wird kontinuierlich mit dem zu destillierenden Wasser über einen Stutzen 5 gespeist, dem das Wasser aus einem oberhalb der beschriebenen Vorrichtung angeordneten Behälter 6 mit konstantem Niveau zugeführt wird, in welchen andererseits eine Zuführungsleitung 17 für entionisiertes Wasser mündet. Das Wasser wird aus der Rinne 3 durch Kapillarwirkung in den Gewebekörper 4 eingesaugt und rieselt anschließend an ihm unter Bildung eines Wasserfilms abwärts.

Der Gewebekörper 4 aus Quarzglasfasern, welche eine gewisse Biegsamkeit besitzen, wird durch eine innere spiralförmige Halterung 7 getragen, die aus einem Stab oder einem Rohr aus Quarzglas mit einem mittleren Durchmesser von 100 mm geformt ist. Die Spiralform der Halterung bildet ein besonderes Merkmal der Erfindung, weil sie eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsfilmes auf dem Gewebe ermöglicht. Jede Form der Halterung, welche vertikal gerichtete starre Elemente aufweist, würde Bachbildung auf dem Gewebekörper hervorrufen, bei der sich die Flüssigkeit sehr schnell nach unten bewegt und nicht in nennenswerter Weise am Verdampfungsvorgang teilnimmt. Durch die spiralförmig ausgebildete Halterung für den Gewebekörper wird vermieden, daß die Flüssigkeit auf direktem Wege auf dem Gewebekörper von oben nach unten strömt.

Die Dicke des Gewebes muß ausreichen, um sicherzustellen, daß nach Verdampfung des größten Teils des Wassers immer noch am unteren Ende des Gewebekörpers Wasser vorhanden ist. Sie beträgt im Falle des Ausführungsbeispieles 0,3 bis 0,4 mm. Falls die Dicke des Gewebes zu gering gewählt wird, reicht die Menge des durch Kapillarwirkung aus der kreisförmigen Rinne 3 aufgenommenen Wassers nicht aus, um den Gewebekörper bis zum unteren Ende zu befeuchten; dies bedeutet, daß die in diesen Bereich einfallende Strahlung nutzlos verlorengeht.

Die Energie, die der Infrarotstrahler ausstrahlen kann, beträgt größenordnungsmäßig 12 KW. Hierdurch werden bei einer Ausbeute von 80% 501 destilliertes Wasser stündlich erzeugt.

Außenseitig des röhrenförmigen Gewebekörpers 4 ist in gleicher Höhe eine Kühlschlange 8 angeordnet, die aus einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 3 mm und einem Außendurchmesser von 4,5 mm, das zu einem Durchmesser von 130 mm spiralförmig gewickelt ist, besteht. Ein zu großer Abstand zwischen den Windungen muß vermieden werden, weil das zur Bildung von Tropfen Anlaß geben würde, die dann von einer Spiralwindung zu der folgenden herabfallen und durch Abrjrallen zu Verlusten an Flüssigkeit Anlaß geben wurden.

Die Kühlschlange 8 ist außenseitig von einem Gehäuse umgeben, das vorzugsweise aus durchsichtigem reinem Quarzglas besteht und aus zwei Teilen 14, 14a zusammengesetzt ist, welche miteinander über plan geschliffene Flansche 15 durch elastische Klammern 16 verbunden sind.

Der Schalter 6 mit konstantem Niveau, aus welchem die kreisförmige Rinne 3 beschickt wird, ist auf dieses Gehäuse aufgesetzt.

Das Wasser, welches vom unteren Bereich der Schlange 8 abtropft, gelangt in einen Ringraum 9, an den sich eine Leitung 10 zur Abführung des destillierten Wassers anschließt. Durch eine ringförmige Trennwand 11 kann dieses Wasser von dem am unteren Ende des Gewebekörpers 4 gesammelten getrennt werden. Diese Trennwand begrenzt einen Raum 12, aus welchem das unverdampfte Wasser, das vom unteren Ende des Gewebekörpers herabrieselt, über eine Leitung 13 abgeführt wird.

Der Boden des Speisebehälters 6 kann halbkugelförmig nach oben gewölbt sein, um derart das Herabrieseln der kondensierten Wassertropfen auf die Schlange 8 zu bewirken.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform wird der Gewebekörper 21, der aus Quarzglasfasern besteht, von der ebenfalls aus Quarzglas bestehenden spiralförmigen Halterung 22 getragen und in seiner Form erhalten. Die obere umgeklappte Kante dieses Gewebekörpers taucht in eine Kreisrinne 23 ein, der Wasser über eine von einem Speisebehälter 25 mit Überlauf 26 und halbkugelförmigen Boden 27 ausgehende Düse 24 zugeführt wird.

In den Behälter 25 taucht ein perforiertes Rohr 28 ein, welches dessen Deckel 29 durchdringt und dem Stickstoff zugeführt wird, welcher durch die Perforationen des Rohres hindurch in das in dem Behälter 25 befindliche Wasser einperlt.

Das Gehäuse 30 besteht aus reinem durchsichtigen Quarzglas und weist einen ebenen geschliffenen Flansch 38 auf, der gegen einen entsprechenden an der Unterseite des Speisebehälters 25 angeordneten Gegenflanscli abdichtet und mit diesem verklammert ist.

Der röhrenförmige Ofen besteht aus einer Muffel 31 aus reinem geschmolzenen Quarzglas, einem um diese Muffel gewickelten Widerstandsdraht 32 und einer äußeren Wärmeisolierung 33. Die Vorrichtungen zur Befestigung sind ebenso wie die Stromzuleilungen an einem diese Isolierung umschließenden Metallgerippe 34 angebracht.

Es erweist sich als zweckmäßig, den Zwischenraum zwischen der Muffel und dem Behälter aus Quarzglas abzudichten, um Verluste durch Konvektion zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird vorteilhafterweise eine Dichtung 35 aus Quarzwolle oder Asbest verwendet.

Die Kühlschlange 36 kann je nach der Menge an herzustellendem Wasser ein- oder mehrgängig ausgebildet sein. Sie wird mit Kühlwasser in ausreichender Menge beschickt. Das auf der Schlange und auf dem halbkugelförmigen Boden des Speisebehälters kondensierte Wasser tropft in einen Trichter 37 und fließt aus diesem am unteren Ende des Behälters bei 38 aus. Das überschüssige Wasser wird durch das Rohr 39 abgeführt.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Versorgung einer Vorrichtung mit Innenbeheizung der in F i g. 1 dargestellten Art mit von einem Austauscher

kommendem deionisiertem Wasser. Dieses Wasser tritt in eine den Deckel 41 der Vorrichtung durchdringende Schlange 40 ein, die in einer oberhalb der Kreisrinne 43, in welche der obere umgebogene Teil des Gewebekörpers 44 eintaucht, angeordneten Düse 42 endet. Der Gewebekörper ist auBenseitig des Infrarotstrahlers 45 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser der Windungen der Schlange größer als der der Kreisrinne 43.

Fig.4 zeigt die gleiche Anordnung bei einei Vorrichtung der in F i g. 2 dargestellten Art mit äußerei Beheizung und einer Schlange 46, deren Windungen ii diesem Falle einen kleineren Durchmesser besitzen al: die Kreisrinne.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur fü die Herstellung von destilliertem Wasser geeignet sondern in gleicher Weise auch auf die Destillation voi beliebigen anderen Flüssigkeiten anwendbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Destillieren von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, durch unterhalb der Siedetemperatur erfolgendes Verdampfen eines Flüssigkeitsfilms mittels einer Heizeinrichtung, wobei der Film durch Kapillarität auf einem röhrenförmigen, innerhalb eines Gehäuses vertikal angeordneten und auf einem Träger ruhenden Gewebekörper erzeugt wird, der im oberen Bereich in eine kreisförmige Zuführungsrinne eintaucht und durch Kondensieren der Dämpfe auf einer koaxial zum Gewebekörper angeordneten wassergekühlten Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizeinrichtung ein Infrarotstrahler vorgesehen ist, daß der Gewebekörper (4, 21, 44) aus Quarzglasfasern besteht und von einer spiralförmigen Halterung (7, 22) getragen ist, daß die Kühlfläche als Schlange (8, 36) ausgebildet ist und daß die Halterung (7, 22) für den Gewebekörper und die Schlange (8, 36) aus Quarzglas bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler innerhalb des Gewebekörpers (4, 44) angeordnet ist, von einer Hülle (1) aus Quarzglas umgeben ist und die Schlange (8) den Gewebekörper (4,44) umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewandung (14, Ha) aus Quarzglas besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler als rohrförmige Muffel (31) aus Quarzglas ausgebildet ist, die außerhalb der Gehäusewandung (30) angeordnet ist, und daß die Gehäusewandung aus Quarzglas besteht und die Schlange (36) sich im Innern des Gewebekörpers (21) befindet.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Zuführungsrinne (3, 23) mit einem ein konstantes Flüssigkeitsniveau aufweisenden Behälter (6,25) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (27) des Behälters (25) halbkugelförmige Gestalt aufweist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorerhitzung der Flüssigkeit der Boden des Behälters (6, 25) den Deckel des Gehäuses bildet und die Verbindung zwischen Behälter und Zuführrinne als Schlange (40, 46) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (25) eine Einrichtung (28) zum Einperlen von Stickstoff in die im Behälter vorhandene Flüssigkeit aufweist.