Hydraulische und thermische Auslegung mehrstufiger Entspannungsverdampferanlagen zur großtechnischen Meerwasserentsalzung:
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Aachen
Shaker
1998
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Der MSF-Prozeß, Varianten und Bilanzierung 3
2.1 Prozeß-und Konstruktionsvarianten 4
2.1.1 Durchlauf- und Umwälzprinzip 4
2.1.2 Querstrom- und Gleichstromanordnung des Kondensators 5
2.2 Bilanzierung 7
2.2.1 Überschlägige Berechnung einer MSF-Anlage 7
2.2.2 Integrale Bilanzierung der Gesamtanlage 8
2.2.3 Integrale Bilanzierung der Einzelstufe 9
3 Konkurrierende Verfahren 11
3.1 Mehrfacheffekteindampfung 12
3.2 Umkehrosmose 14
4 Untersuchungen zur Hydrodynamik in Entspannungsverdampfer¬
kammern 18
4.1 Allgemeine Grundlagen offener Gerinne 18
4.1.1 Charakterisierung freier einphasiger Oberflächenströmungen 19
4.1.2 Berücksichtigung der Zweiphasen-Strömung 25
4.1.3 Solefiberschleusung durch Blenden in MSF-Anlagen 26
4.2 Die zweistufige hydrodynamische Versuchsanlage 33
4.2.1 Ziele der experimentellen Untersuchungen 33
4.2.2 Beschreibung der Versuchsanlage 34
4.2.3 Aufnahme und Aufbereitung der Meßdaten 38
4.3 Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Rechteckblende 39
4.3.1 Existierende Modellansätze zur Auslegung von Rechteckblenden 39
4.3.2 Versuchsergebnisse der Rechteckblende 42
4.3.3 Modellierung und Parameteranpassung an Versuchsergebnisse 45
4.3.4 Vergleich der Berechnungsansätze für die Rechteckblende 54
-n-
4.4 Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Kombination 56
Rechteckblende/Wehr
4.4.1 Existierende Modellansätze zur Berechnung der Kombination 56
Rechteckblende/Wehr
4.4.2 Versuchsergebnisse der Kombination Rechteckblende/Wehr 58
4.4.3 Modellierung und Parameteranpassung an Versuchsergebnisse 62
4.5 Thermosyphon 68
4.5.1 Versuchsergebnisse des Thermosyphons 68
4.5.2 Modellierung und Parameteranpassung an Versuchsergebnisse 71
4.6 Experimentelle Untersuchung des modifizierten Thermosyphons mit 74
hydraulischer Klappe
4.6.1 Versuchsergebnisse des modifizierten Thermosyphons mit 76
hydraulischer Klappe
5 Thermische Verluste einer MSF-Stufe 79
5.1 Nichtgleichgewichtsverluste in der Verdampferkammer 80
5.1.1 Bestimmung der Einflußgrößen 81
5.1.2 Auswahl der Meßdaten zum Nichtgleichgewichtsverlust 84
5.1.3 Modellierung und Vergleich mit Ansätzen aus der Literatur 85
5.2 Der Tropfenabscheider 89
5.3 Wärmeübertragung und Verluste am horizontalen 92
Rohrbündelkondensator
5.3.1 Konvektiver Wärmeübergang bei turbulenter Rohrströmung 93
5.3.2 Wärmeübergang bei der Kondensation am horizontalen 94
Einzelrohr und Rohrbündeln
5.3.3 Reale Wärmeübertragungsverluste einer MSF-Anlage in Abu Dhabi 100
5.4 Rohrbündelleckagen bei Gleichstrom-Anlagen 109
6 Auslegung und Betrieb von MSF-Anlagen 112
6.1 Das Computerprogramm 112
6.1.1 Programmierung 112
6.1.2 Programmaufbau 112
6.2 Kammerfullstände bei unterschiedlichen Blenden 114
und Betriebsweisen
-III-
6.2.1 Betrieb einer MSF-Anlage mit Rechteckblende 114
6.2.2 Betrieb mit Thermosyphon und hydraulischen Klappen 117
6.3 Optimierungspotential existierender MSF-Anlagen 119
6.3.1 Maximierung der Produktionsleistung 119
6.3.2 Reduzierung des spezifischen Heizdampfbedarfs 119
6.4 Konstruktive Aspekte bei der Auslegung zukünftiger MSF-Anlagen 121
6.4.1 Der Kondensator 122
6.4.2 Einfluß der Kammerlängenverteilung auf die GOR 125
7 Kostenrechnung für großtechnische MSF-Anlagen 128
7.1 Investitionskosten 128
7.2 Betriebskosten 132
7.2.1 Heizdampf 132
7.2.2 Sonstige Betriebskosten 136
7.3 Ermittlung der Trinkwassergestehungskosten 136
8 Zusammenfassung 139
9 Symbole und Indices 142
10 Literatur 146
11 Anhang 156
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