四效蒸馏太阳能海水淡化系统设计与实验研究

摘要

在世界淡水资源短缺的背景下,海水淡化成为解决淡水资源危机的重要手段。传统的海水淡化是消耗大量常规能源,不仅加剧石化资源紧缺,而且排放出大量氮氧化合物、温室气体等污染物,由此可见,利用诸如太阳能等可再生清洁能源实现海水淡化必会成为海水淡化技术发展的重要方向以及解决淡水资源危机的重要途径,因而对确保人类社会的可持续健康发展具有十分重要的意义。本文基于膜蒸发与膜凝结理论,研发出一台具有功耗小,操作温度低,热利用系数高的1吨/日小型四效蒸馏太阳能海水淡化系统。
　　首先通过对海水淡化系统传质传热过程的分析,建立海水淡化系统的传质传热数学模型,给出系统总体以及各子系统的质量守恒方程、能量守恒方程、产水量计算及传热方程等传质传热关系式。
　　其次在给出的设计工况下根据太阳能海水淡化系统热力计算得到系统内各换热设备在设计工况下的工作参数,并根据这些参数对换热设备进行结构设计计算,确定蒸馏器的换热管面积及排布方式。
　　最后通过对影响四效蒸馏太阳能海水淡化系统产水率的主要因素进行测试分析,获得系统适宜的运行条件;通过进行系统性能的优化研究,获得四效蒸馏太阳能海水淡化系统的最佳的匹配参数。

目录

摘 要

Abstract

绪 论

课题来源

课题背景及意义

海水淡化的意义

太阳能海水淡化的意义

国内外太阳能海水淡化技术发展历史及现状

国外太阳能海水淡化发展概况

国内太阳能海水淡化发展概况

太阳能海水淡化技术分类

主要研究内容

海水淡化系统技术原理及工作流程分析

引言

淡化系统技术原理

多效蒸发淡化原理

水平管降膜蒸发工作原理分析

系统组成与工作流程分析

四效蒸馏太阳能海水淡化系统组成

四效蒸馏太阳能海水淡化工作流程分析

本章小结

系统数学模型的建立及设计工况的计算

引言

系统传热传质数学模型的建立

系统建模假设

太阳能集热器模型

蓄热水箱模型

四效蒸馏模型

系统设计工况计算

系统热力循环计算

换热器结构参数确定

本章小结

海水淡化系统主要装置的设计

引言

四效蒸馏器设计

蒸馏器的工艺设计与气密性设计

4.2.2 步液器的设计

太阳能集热系统的设计

泵系统的设计

4.5 本章小结

四效蒸馏太阳能海水淡化系统实验研究

引言

海水淡化系统产水率的主要影响因素分析

5.2.1 海水淡化系统的运行温度对产水率产生的影响

5.2.2 进蒸馏器热水温度与系统性能系数相互关系

5.2.3产水率与冷却海水温度的相互关系

5.2.4 冷却海水流量和供热水流量对产水率的影响分析

5.2.5产水率与系统主机运行压力相互关系

四效蒸馏太阳能海水淡化系统的性能优化分析

5.3.1 太阳能集热器面积与年产水总量的关系

5.3.2 太阳能集热器面积与系统产水成本的关系

5.3.3年产水量与热水箱容积相互关系

5.3.4 四效蒸馏太阳能海水淡化最佳性能参数

本章小结

结 论

参考文献

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致 谢