船舶正压蒸馏海水淡化装置性能研究

摘要

海水淡化装置是保障远洋航行、作业的船舶淡水补充的重要设备，其中，蒸馏法是海水淡化主要方法之一。研究表明，蒸馏装置淡化性能及除盐特性受系统运行参数和装置结构的影响较大，本文旨在通过对蒸馏法海水淡化装置进行实验研究，分析影响装置性能的因素及影响规律，对海水淡化装置结构及运行工况进行优化设计。
　　本文首先对比分析蒸馏法、闪蒸法、反渗透法海水淡化工艺的特点，结合船舶海水淡化装置对其结构、淡水水质的特殊需求，基于正压蒸馏的技术优势，确定反渗透-正压蒸馏的海水淡化方案。其后，针对正压蒸馏海水淡化系统，对其关键设备蒸发器、冷凝器、内置汽水分离装置进行热力设计和结构设计。搭建了正压蒸馏海水淡化装置性能研究实验平台，并论证 K2CO3溶液模拟海水的适用性。据此，对装置的热效率、淡水产量、造水比、淡水含盐量等性能指标进行测试，装置在设计工况运行时，各项指标均已达到。同时，对不同加热蒸汽压力、原料水流量、原料水含盐量工况下，海水淡化装置的运行特性进行实验研究，分析各参数对装置淡化性能及除盐特性的影响。
　　针对内置汽水分离装置的结构特征，对初级分离器的流场及两相流动进行数值模拟，计算不同新蒸汽湿度、流速工况的分离效率及脱盐率。对初级分离器结构优化，对比分析两种结构分离器的内部流场，表明带挡板分离器对小直径液滴的捕集概率较高，增加了装置脱盐率。
　　最后，基于锅炉排污的计算及分析，确定本文海水淡化装置采用连续排污方式，建立排污工况数学模型，计算装置给水含盐量及所需加热蒸汽流量随排污率的变化关系。并对装置不同排污率工况进行实验研究，对比理论计算值，分析排污率对海水淡化装置经济性和除盐特性的影响，并确定本文设计的小型海水淡化装置的排污率为15％。

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第１章 绪论

1.1 海水淡化的必要性

1.2 海水淡化技术及研究进展

1.3 船舶海水淡化装置

1.4 船舶海水淡化装置内置汽水分离器

1.5 本文研究内容

第2章 正压蒸馏海水淡化装置设计

2.1 正压蒸馏海水淡化系统

2.2 蒸发器设计

2.3 冷凝器设计

2.4 内置汽水分离装置设计

2.5 本章小结

第3章 正压蒸馏海水淡化装置性能实验研究

3.1 实验台架设计及搭建

3.2 实验系统调试

3.3 实验步骤

3.4 海水淡化装置除盐特性研究方案

3.5 实验内容

3.6 本章小结

第4章 海水淡化装置性能分析

4.1 热平衡测试

4.2 加热蒸汽压力对海水淡化装置性能的影响

4.3 原料水流量对海水淡化装置性能的影响

4.4 原料水含盐量对海水淡化装置淡化性能的影响

4.5 内置汽水分离装置对海水淡化装置性能的影响

4.6 本章小结

第5章 海水淡化装置排污优化设计

5.1 海水淡化装置排污概述

5.2 海水淡化装置排污数学模型

5.3 排污对海水淡化装置经济性的影响

5.4 排污对淡水水质的影响

5.5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢