【摘要】：淡化海水是目前解決水資源短缺問(wèn)題的重要舉措,但是目前海水淡化技術(shù)普遍存在能耗高、難以處理高濃度鹽水的問(wèn)題。而膜蒸餾技術(shù)是一種新型的膜分離技術(shù),具有常壓中低溫的操作的特點(diǎn),在處理高濃度鹽水方面具有很大的優(yōu)勢(shì),膜蒸餾過(guò)程中需要外界同時(shí)提供熱能與冷能,在這樣的背景下,本文提出了一種液隙式膜蒸餾技術(shù)與熱泵相結(jié)合的海水淡化系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和熱力學(xué)分析。首先,本文根據(jù)常規(guī)的熱泵膜蒸餾設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)了常規(guī)的液隙式熱泵膜蒸餾系統(tǒng),然后針對(duì)液隙式膜蒸餾組件的特點(diǎn),又先后提出了新型的單效自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s海水系統(tǒng)和雙效自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s系統(tǒng),并分別構(gòu)建了系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型,利用Matlab與Refprop軟件進(jìn)行編程計(jì)算。其次,分別研究了單效與雙效自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s系統(tǒng)的膜通量、熱效率、熱泵制熱系數(shù)、造水比和噸水能耗隨著熱側(cè)料液進(jìn)口溫度、料液流量、膜組件的封裝率和冷凝管導(dǎo)熱率的變化規(guī)律,結(jié)果表明,兩種系統(tǒng)隨工況的變化規(guī)律基本一致。在自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s系統(tǒng)中,當(dāng)熱側(cè)料液進(jìn)口溫度升高后,系統(tǒng)的膜通量和熱效率增加,造水比與熱泵制熱系數(shù)減小,噸水能耗增加;當(dāng)料液的流量增加時(shí),系統(tǒng)的膜通量和熱泵的制熱系數(shù)增加,造水比減小,噸水能耗增加;當(dāng)膜組件的封裝率增加時(shí),系統(tǒng)的膜通量減少,熱泵制熱系數(shù)變化很小,熱效率與造水比增加,噸水能耗減少;一定范圍內(nèi),膜通量、熱效率和造水比隨著冷凝管的導(dǎo)熱率的增加而增加,熱泵制熱系數(shù)和噸水能耗減少,而當(dāng)導(dǎo)熱率大于一定值時(shí),各個(gè)性能指標(biāo)的變化幅度接近于0。研究中還發(fā)現(xiàn),除了熱側(cè)料液進(jìn)口溫度對(duì)單效系統(tǒng)中的熱泵制熱系數(shù)影響比較大,其他參數(shù)對(duì)熱泵制熱系數(shù)幾乎沒(méi)有什么影響,而在雙效系統(tǒng)中的影響卻很顯著。接著,對(duì)比了常規(guī)單效熱泵膜蒸餾系統(tǒng)與單效自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s系統(tǒng)的性能,結(jié)果表明,在相同的操作條件下,單效自回?zé)崾较到y(tǒng)的能耗較常規(guī)式系統(tǒng)的熱效率、造水比提高60.5%和52.8%,噸水能耗減少了35.4%,但是熱泵的制熱系數(shù)較低。同樣對(duì)比了單效自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s系統(tǒng)與雙效自回?zé)崾綗岜媚ふ麴s系統(tǒng)的性能,結(jié)果表明,雙效系統(tǒng)比單效系統(tǒng)的熱效率提升了57.80%,造水比提高了41.62%,噸水能耗減少了28.55%,但是熱泵的制熱系數(shù)較低。最后,為了改善料液與熱泵工質(zhì)在換熱過(guò)程中的溫度匹配,使用R22/R141b混合工質(zhì)作為熱泵工質(zhì),結(jié)果表明使用混合工質(zhì)可以減少壓縮機(jī)壓比,提高系統(tǒng)的造水比和熱泵制熱系數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P747

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636668