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。 【关键词】：太阳能海水淡化 低温多效 膜凝结与膜蒸发 性能优化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P747.14
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题背景及意义8-11
• 1.2.1 海水淡化的意义8-10
• 1.2.2 太阳能海水淡化的意义10-11
• 1.3 国内外太阳能海水淡化技术发展历史及现状11-14
• 1.3.1 国外太阳能海水淡化发展概况11-12
• 1.3.2 国内太阳能海水淡化发展概况12-13
• 1.3.3 太阳能海水淡化技术分类13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 第2章 海水淡化系统技术原理及工作流程分析15-21
• 2.1 引言15
• 2.2 淡化系统技术原理15-17
• 2.2.1 多效蒸发淡化原理15-16
• 2.2.2 水平管降膜蒸发工作原理分析16-17
• 2.3 系统组成与工作流程分析17-20
• 2.3.1 四效蒸馏太阳能海水淡化系统组成17-18
• 2.3.2 四效蒸馏太阳能海水淡化工作流程分析18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 系统数学模型的建立及设计工况的计算21-30
• 3.1 引言21
• 3.2 系统传热传质数学模型的建立21-24
• 3.2.1 系统建模假设21
• 3.2.2 太阳能集热器模型21-22
• 3.2.3 蓄热水箱模型22
• 3.2.4 四效蒸馏模型22-24
• 3.3 系统设计工况计算24-29
• 3.3.1 系统热力循环计算24-28
• 3.3.2 换热器结构参数确定28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 海水淡化系统主要装置的设计30-37
• 4.1 引言30
• 4.2 四效蒸馏器设计30-35
• 4.2.1 蒸馏器的工艺设计与气密性设计31-32
• 4.2.2 步液器的设计32-35
• 4.3 太阳能集热系统的设计35-36
• 4.4 泵系统的设计36
• 4.5 本章小结36-37
• 第5章 四效蒸馏太阳能海水淡化系统实验研究37-46
• 5.1 引言37
• 5.2 海水淡化系统产水率的主要影响因素分析37-42
• 5.2.1 海水淡化系统的运行温度对产水率产生的影响38
• 5.2.2 进蒸馏器热水温度与系统性能系数相互关系38-39
• 5.2.3 产水率与冷却海水温度的相互关系39-40
• 5.2.4 冷却海水流量和供热水流量对产水率的影响分析40-41
• 5.2.5 产水率与系统主机运行压力相互关系41-42
• 5.3 四效蒸馏太阳能海水淡化系统的性能优化分析42-44
• 5.3.1 太阳能集热器面积与年产水总量的关系42-43
• 5.3.2 太阳能集热器面积与系统产水成本的关系43-44
• 5.3.3 年产水量与热水箱容积相互关系44
• 5.3.4 四效蒸馏太阳能海水淡化最佳性能参数44
• 5.4 本章小结44-46
• 结论46-47
• 参考文献47-52
• 致谢52

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