Untersuchung der Leistungssteigerung des MVC-Prozesses zur Meerwasserentsalzung über die Erzielung von Tropfenkondensation mittels Ionenimplantation

Im Rahmen dieser Arbeit wird theoretisch aufgezeigt, dass der MVC-Prozess über die Ionenimplantation der Verdampfer- / Kondensatoreinheit bei gleichzeitiger Kondensation und Verdampfung des Meer- bzw. Produktwassers effizienter gestaltet werden kann. Über die Einstellung von Tropfenkondensation durch die Ionenimplantation können auf der Kondensatseite deutlich höhere Wärmeübertragungskoeffizienten als bei einer Film- bzw. einer Mischkondensation erzielt werden. Bei einem vorausgesetzt ungehinderten Wärmeübergang von der Kondensatseite auf die Verdampferseite können kleinere Temperatur- und Druckdifferenzen eingestellt und somit die erforderliche Wärmeübertragerfläche vermindert werden. Darüber können Investitionskosten und über den Ansatz der verminderten Druckdifferenzen zusätzlich Betriebskosten reduziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden innerhalb einer theoretischen Kostenanalyse einer beispielhaften 10 m3•d-1 die Auswirkungen der Verbesserungseffekte mittels der Ionenimplantierung aufgezeigt. Daraufhin wurde ein entsprechender Versuchsstand, mit einer Produktwasserkapazität von ca. 0,1 m3•d-1 aufgebaut, der alle Komponenten einer MVC-Anlage enthält. Mit dessen Hilfe konnte ein vollständige thermodynamische Beurteilung des Prozesses über die Einstellung und Messung der Zustandsgrößen, wie Temperatur und Druck, sowohl auf der Verdampfungs- und Kondensationsseite, sowie der Massenströme des einlaufenden Seewassers und des Produktwasser erfolgen. Im Ergebnis konnten Verbesserungseffekte infolge der Ionenimplantation auf der Kondensatseite nachgewiesen werden.