太阳能膜蒸馏海水淡化过程的研究

【摘要】：能源危机与淡水资源短缺已成为制约人类社会发展的重要因素,本课题将太阳能集热技术和膜蒸馏海水淡化技术进行耦合,实现了利用太阳能进行海水淡化的过程,为分散式供水的海洋平台和岛礁开发开辟了一条选择的途径。论文提出了一种新型太阳能集热管,利用集热管内不同区域的密度差形成的推动力来推动海水在膜蒸馏系统装备中的流动,并以此设计了自推动的太阳能膜蒸馏海水淡化系统装置。研究了太阳照度、流量、进口海水温度等因素对集热管出口温度的影响,并对新型太阳能集热管进行了计算机CFD模拟,观察了太阳能集热管部件内海水的流动状态及其温度分布情况,提出集热管内部结构优化方案,优化后出口海水温度升高了2.3℃。然后研究了整个系统膜淡水通量与太阳照度、流量等影响因素的关系,研究表明在一定太阳照度下,存在系统最佳流量使得膜淡水通量有最大值。最后研究了增加湿壁后膜两侧温差及膜蒸馏淡水通量的变化情况,实验表明可以在膜组件增加湿壁对膜蒸馏过程进行强化,增加湿壁后在适宜的条件下,膜的最大淡水通量达到232 g/m2.h。 【关键词】：太阳能 膜蒸馏 海水淡化 集热管 传热强化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P747.14
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 能源危机现状9-12
• 1.2.1 世界能源短缺现状9-11
• 1.2.2 我国能源问题11
• 1.2.3 新能源的利用11-12
• 1.3 淡水资源短缺现状12-17
• 1.3.1 淡水资源危机12-13
• 1.3.2 海水淡化发展概况13-14
• 1.3.3 海水淡化方法14-17
• 1.4 新能源在海水淡化中的应用17
• 1.5 本文的主要研究内容17-19
• 第2章 自推动太阳能膜蒸馏海水淡化过程装备开发19-28
• 2.1 自推动太阳能膜蒸馏海水淡化原理19-20
• 2.2 太阳能集热管结构及原理20-21
• 2.2.1 传统太阳能集热管结构与原理20
• 2.2.2 新型太阳能集热管结构与原理20-21
• 2.3 膜蒸馏组件的特征及其结构21-26
• 2.3.1 膜蒸馏技术的特征22-23
• 2.3.2 膜蒸馏过程用膜的选取23-24
• 2.3.3 膜蒸馏类型的选取与改进24-25
• 2.3.4 膜组件的结构及其传热传质类型25-26
• 2.4 太阳能膜蒸馏海水淡化实验装置26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 全玻璃太阳能真空集热管集热过程的研究28-47
• 3.1 太阳能真空集热管中阻力与推动力28-30
• 3.2 太阳能集热管集热过程研究30-46
• 3.2.1 太阳能集热管集热过程实验研究30-33
• 3.2.2 太阳能集热管集热过程计算机模拟研究33-37
• 3.2.3 改造后的太阳能真空集热管内流场及温度场37-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 太阳能膜蒸馏海水淡化膜蒸馏部分研究47-60
• 4.1 膜蒸馏传热传质的数值计算方法47-50
• 4.1.1 改进后膜蒸馏过程传热计算47-49
• 4.1.2 改进后膜蒸馏过程传质计算49-50
• 4.2 太阳能膜蒸馏海水淡化膜蒸馏部分实验结果及分析50-55
• 4.2.1 蒸馏膜两侧流体温度对膜通量的影响50-52
• 4.2.2 膜蒸馏系统流量对膜蒸馏淡水通量的影响52-53
• 4.2.3 太阳照度对膜蒸馏淡水通量的影响53-55
• 4.3 太阳能膜蒸馏海水淡化系统膜蒸馏组件的结构优化55-59
• 4.3.1 干湿温差及其特征56-57
• 4.3.2 干湿球温差对膜蒸馏通量的影响57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66

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