升膜蒸发海水淡化装置传热特性研究

摘要

随着世界人口的增长以及工农业的发展，淡水需求量与日俱增，解决淡水短缺问题成为了全人类面临的严重挑战。海水淡化技术作为一种最为有效的提供淡水方式正在被越来越多的国家所采用。竖管升膜蒸发技术因为具有传热效率高、传热温差小、低温传热性能优良等特点成为了一种有效的传热方式，并特别适合于利用低温余热。 本文所研究的小型竖管升膜蒸发海水淡化装置可以直接利用柴油机余热作为热源。并且由于它的成膜原理是利用气流向上流动时所引起的牵引力向上拉伸形成的，因此它并不像降膜蒸发一样要依靠重力的作用。因此竖管升膜蒸发装置即使在颠簸的环境中也能够形成稳定的液膜，特别适用于船上使用。 本文首先对升膜蒸发的传热机理作了理论分析，然后通过建立一个小型的竖管升膜蒸发实验台，对升膜蒸发过程进行了实验研究。研究的主要目的是得到影响升膜蒸发的主要数据资料。 本实验采用φ20×2，蒸发段长度为L=2000 mm的HAL77-2A型铝黄铜管作为传热管，在绝对压力为0.01MPa到0.02MPa，传热温差为5到15℃的条件下进行。通过对加热水进出口温度、蒸发管内温度、蒸发段液位、冷凝段液位等实验数据的记录，并整理分析后得出了影响升膜蒸发的因素和趋势。 实验结果表明，在实验参数范围内，在相同的压力和液位下，温差越大换热效果越好；在相同的压力和温差，保证不发生“蒸干”的前提下，液位越低越有利于升膜蒸发；在相同的温差和液位下，绝对压力越小越有利于换热，但对于真空度的要求提高，对设备的硬件条件也要求更高。

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文摘

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引言

1海水淡化与竖管升膜蒸发方法的研究

1.1海水淡化方法的概述和分类

1.2海水淡化技术的应用及发展趋势

1.3蒸馏法及常用蒸发器

1.3.1蒸馏法

1.3.2常用蒸发器

1.4竖管升膜蒸发传热原理及理论研究

1.4.1竖直管内沸腾的原理

1.4.2竖管升膜蒸发的原理

1.4.3竖管升膜蒸发与竖直管内沸腾的区别

1.4.4几个经验公式

1.5本文研究内容

2竖管升膜蒸发海水淡化实验台

2.1实验台介绍

2.2蒸发器的选择设计

2.2.1蒸发器的选择

2.2.2蒸发段管长与长径比的选择

2.3冷凝器的选择设计

2.3.1冷凝器的选择

2.3.2冷凝器的计算

2.4其它实验设备与测量系统

2.4.1其它辅助设备

2.4.2测试系统

2.5本章小结

3竖管升膜蒸发实验流程及结果分析

3.1竖管升膜蒸发实验流程及内容

3.1.1实验流程

3.1.2实验步骤

3.1.3实验内容

3.2单组实验结果的处理方法及分析

3.2.1单组实验结果

3.2.2对实验结果的处理方法

3.3多组实验结果的处理方法及分析

3.3.1温差对各参数的影响

3.3.2液位对各参数的影响

3.3.3压力对各参数的影响

3.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢