本文關(guān)鍵詞：板式海水淡化傳熱傳質(zhì)特性模擬及試驗研究

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【摘要】：海水淡化技術(shù)是解決人類淡水資源危機的重要途徑,已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的焦點。低溫多效蒸餾海水淡化由于其預(yù)處理過程簡單,不易結(jié)垢,腐蝕較低,產(chǎn)品水質(zhì)較好等諸多優(yōu)點,已發(fā)展成為最主流的海水淡化技術(shù)之一。本文提出利用板式換熱器換熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、易拆裝和清洗的優(yōu)點,發(fā)展板式低溫多效海水淡化技術(shù),開展了關(guān)鍵部件換熱特性及系統(tǒng)造水特性理論和試驗研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：板式低溫多效海水淡化系統(tǒng)中人字形波紋板板內(nèi)單相流和兩相流的流動與傳熱非常重要,是系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化的關(guān)鍵。對于單相流,建立數(shù)學(xué)模型研究人字形波紋板的換熱系數(shù),相關(guān)實驗結(jié)果表明,模型與實驗結(jié)果差別在15%以內(nèi)。進一步采用數(shù)值模擬的方法研究波紋傾角β、波高h(yuǎn)和波紋間距λ三個幾何參數(shù)對板片性能的影響,結(jié)果表明：波紋傾角對板片的換熱以及阻力特性影響較大,β=60°時的傳熱因子比β-30°時的傳熱因子提高60%,但β繼續(xù)增大傳熱因子降低,摩擦因子隨著β的增大而增大；波紋高度對板片的換熱特性影響相對較小,h=6mm時的傳熱因子僅比h=3mm的傳熱因子提高約5%,但摩擦因子增大1倍；λ=20 mm時的傳熱因子比λ=5mm時的傳熱因子降低約30%,摩擦因子卻降低約70%。對于兩相流換熱,在大量實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,提出蒸發(fā)、冷凝換熱的無量綱換熱關(guān)聯(lián)式：NUtp=2.1*ReL-0.4072*ReG0.5832*PrL0.205,其中液相Re數(shù)和氣相Re數(shù)的適用范圍分別是：19.9≤ReL≤51.2,599≤ReG≤1693；數(shù)值模擬結(jié)果表明：波紋傾角對板片表面氣相體積分?jǐn)?shù)分布有較大影響,傾角較大時氣相體積分?jǐn)?shù)較大且不易出現(xiàn)“干斑”；受氣相體積分?jǐn)?shù)的影響,蒸發(fā)相變換熱系數(shù)隨著波紋傾角的增大而增大；相同波紋傾角下,蒸發(fā)相變換熱的換熱系數(shù)比單相流換熱的換熱系數(shù)提高20%～100%。綜合單相流和兩相流的實驗以及數(shù)值模擬的結(jié)果,推薦適合用于海水淡化系統(tǒng)的板式換熱器板片幾何參數(shù)為：波紋傾角600,波高3-4 mm,波紋間距15～20 mm。本文提出采用板式升膜的方法促使人字形波紋板內(nèi)形成完整的水膜流動,降低換熱過程中產(chǎn)生“干斑”的概率�；谖锪鲜睾愫湍芰渴睾�,建立了板式升膜低溫多效海水淡化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上充分考慮海水物性參數(shù)隨其溫度、鹽度的變化情況,利用Matlab編寫程序求解板式升膜低溫多效海水淡化系統(tǒng)的非線性方程組,設(shè)計了一套產(chǎn)水量為10kg/h的三效板式升膜海水淡化系統(tǒng)。搭建了板式升膜低溫多效海水淡化系統(tǒng)的試驗平臺,研究了效數(shù)和主要運行參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明：兩效系統(tǒng)的造水比在1.56-1.63之間,三效系統(tǒng)的造水比在2.03～2.13之間；主蒸汽溫度升高系統(tǒng)產(chǎn)水量增加但造水比下降；進料鹽水溫度越高,流量越小,系統(tǒng)的產(chǎn)水量和造水比越大,進料鹽水溫度對二者的影響較大；冷卻水溫度越低,流量越大,系統(tǒng)的產(chǎn)水量和造水比越大。提出利用蒸汽噴射器引射末效蒸汽提高系統(tǒng)的造水比的方案,可將產(chǎn)水量50t/d的四效板式升膜海水淡化系統(tǒng)的單位效數(shù)造水比從0.783提高到1.205,提高了53.9%,總造水比達到4.82。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P747;TK124

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1 李延兵;丁濤;張建麗;張忠梅;楊慶衛(wèi);;火力發(fā)電廠低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)中試試驗研究[J];河北工業(yè)科技;2012年06期

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1 李明春;板式海水淡化傳熱傳質(zhì)特性模擬及試驗研究[D];浙江大學(xué);2016年

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本文編號：1244074