高效太阳能海水淡化控制系统

摘要

水是生命之源,是人类生存所必须的基本物质。随着全球经济的发展,人口的增加,世界范围内面临越来越严重的淡水危机。为了解决淡水短缺问题,人类采取“开源节流”的方法,一方面节约用水,另一方面大力推进海水淡化。同时,人类社会面临着能源短缺,环境恶化的严重威胁,采用新能源进行海水淡化,尤其是利用太阳能进行海水淡化迫在眉睫。
　　响应国家号召,浙江省提出大力发展海洋经济的规划,太阳能海水淡化是其中的重要一环。为了解决舟山等地沿海岛屿的缺水问题,本文设计一种高效太阳能海水淡化装置,采用太阳能聚光集热、板式换热、低温多效海水蒸馏相结合,并在该装置上添加控制系统,控制工作过程中工质的流动,实现对太阳能海水淡化过程热量的控制,提高装置的热利用率和海水淡化效率。
　　首先,设计了一种高效太阳能海水淡化装置,采用太阳能槽式集热,二级板式换热,低温多效海水蒸馏器相结合,加上储热油罐和储热水罐等储能装置,实现太阳能收集、存储和利用,设计并定制小型低温多效蒸馏器来进行海水淡化。并为该项目在杭州的实施建设做了前期规划。
　　其次,在该太阳能海水淡化装置的平台上,添加整套控制系统,控制装置运行过程中工质的流动。在装置上布置温度、流量等仪表,检测工质的状态,并通过控制器改变工质的流速,实现对工作过程中热量循环的控制。采取分层控制的策略,底层太阳能集热,换热,海水淡化三个过程独立控制,上层控制器实现对三个底层控制的优化调度。
　　最后,对于底层三个控制系统,依据其控制要求完成底层控制器设计,并分析采用PID控制和预测控制时的控制效果,并给出了仿真结果。对上层控制器,分析高效太阳能海水淡化装置工作的状态,并给出了控制策略。
　　从控制的角度来分析太阳能海水淡化的过程,实现整个系统的自动化运行,提升装置的热利用率和海水淡化效率,改变了以往单纯从热工视角研究太阳能海水淡化技术的局面,为今后太阳能海水淡化技术发展提供了一个新的思路。

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第1章 绪论

1.1研究背景

1.2太阳能海水淡化控制系统的历史及现状

1.3研究内容

第2章 太阳能海水淡化及控制的基础

2.1太阳能海水淡化装置

2.2现代自动化技术

2.3控制方法基础

2.4小结

第3章 高效太阳能海水淡化及控制系统的设计

3.1高效太阳能海水淡化装置的设计

3.2电气仪表布置

3.3自动化方案

3.4控制策略

3.5控制框图

3.6小结

第4章 控制器设计

4.1底层控制器设计

4.2上层控制器设计

4.3小结

第5章 总结与展望

5.1论文总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录