机械蒸汽再压缩式降膜蒸发系统的设计和性能研究

摘要

首先对机械蒸汽再压缩式（MVR）降膜蒸发系统进行整体设计，进而对设备进行改造和搭建，并采用罗茨风机驱动，介绍了其工作原理以及工艺流程，为了更好的进行分析，采用理论分析和实验相结合的研究方法，以水为介质，探究了本系统在不同的蒸发压力及压缩比下，合适的操作域，继而研究了二次蒸汽量、补充水量、蒸汽冷却冷凝放热量、电功耗、单位能耗蒸发水量（SMER）、单位耗功、供热系数COP与压缩比及蒸发压力之间的关系，得到该系统性能指标的变化规律。
　　结果显示，补充水的量约占二次蒸汽量的3％～9%，且补充水的量随着压缩比的提高而提高，近似呈线性关系，在50～70kPa下补充水的量基本不随压缩比的变化而变化；蒸汽冷却冷凝放热量随压缩比的增大而增大，同时，压缩比不变的情况下，蒸汽冷却冷凝放热量随着蒸发压力的提高而提高；当压缩比不变时，电功耗随着进汽压力的提高而提高，进汽压力的大小影响着电动机功耗的增加幅度，进汽压力越大，电机功耗增加幅度越大；进汽压力不变，电机功耗随压缩比的增加而增加，单位质量蒸汽消耗的电量也明显增加。单位能耗蒸发水量（SMER）与供热系数（COP）均随着压缩比的增加而减少；本实验系统最佳操作压缩比范围为1.7～2.1，理想压缩比1.9。本套系统与一效、二效、三效、四效蒸发器相比，分别可以节省75.0%、63.3%、31.1%、8.2%的标煤，节能性与五效蒸发器基本相同，标煤消耗相差不到2%；每蒸发出1t水蒸气，本系统与一效、二效、三效、四效、五效蒸发器相比可分别节约175元、105元、35元、15元、9元，操作费用与五效比较接近。
　　利用Aspen Plus软件建立该系统的模型，并以实验数据作为对比对象，对模型的可靠性进行验证，结果表明，模拟结果与实验所得结果吻合程度较好。最后对本系统进行了工业放大模拟，蒸发量选用1t、3t、5t，考察了电机功耗、蒸汽冷却冷凝放热量、COP与压缩比的关系，最后对误差进行了分析。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 热泵蒸发

1.3 MVR技术在蒸发领域的研究现状

1.4 MVR压缩机的研究现状

1.5 本文研究内容与工作

第二章 Aspen Plus简介及MVR系统模块介绍

2.1 Aspen Plus介绍

2.2 Aspen Plus的应用

第三章 实验设计

3.1 压缩机选型

3.2 实验流程设计以及测点分布

3.3 实验平台与说明

第四章 实验结果与分析

4.1 实验数据的处理方法

4.2 实验结果与分析

4.3 节能和经济性

4.4 本章小结

第五章 应用Aspen Plus建立模型对系统进行分析

5.1分析模型的建立

5.2 模型验证

5.3 应用Aspen Plus对系统进行放大分析

5.4 误差分析

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果