發(fā)布時間：2020-06-14 18:45

【摘要】：機械壓汽蒸餾海水淡化技術,利用壓縮機壓縮低溫飽和蒸汽,使其變成高溫過熱蒸汽,過熱蒸汽冷凝生成淡水,釋放潛熱加熱飽和鹽水,鹽水部分蒸發(fā)生成飽和蒸汽。這種工藝,不僅能有效緩解鹽水結垢和腐蝕問題,而且能充分回收冷凝潛熱,因而具有比較高的熱效率。 本文設計建立的機械壓汽蒸餾海水淡化實驗系統(tǒng),采用了離心壓縮機,其構造生產(chǎn)能力為2m3d-1。實驗研究了壓縮比、蒸發(fā)溫度和鹽水濃度等主要參數(shù)對淡水產(chǎn)量和能耗的影響。蒸發(fā)溫度介于89.1。C-97.6℃之間,離心壓縮機的壓縮比處在1.1-1.25之間。當鹽水濃度質量比為2.0%到4.0%時,實驗系統(tǒng)運行良好。實驗結果表明,這個實驗系統(tǒng)生產(chǎn)淡水的單位能耗,為59.4-86.4kJkg-1。 用熱力學第二定律,分析了機械壓汽蒸餾海水淡化實驗系統(tǒng)的(?)效率。把海水的初始狀態(tài)作為參考狀態(tài),建立了數(shù)學模型,用來分析了壓縮比、蒸發(fā)溫度和鹽水濃度等對實驗系統(tǒng)(?)效率的影響。實驗研究了系統(tǒng)構件在生產(chǎn)淡水過程中的(?)損。分析結果表明,實驗系統(tǒng)的(?)效率為10.7%(如果考慮排泄損失則為3.3%)；其中蒸發(fā)-冷凝器、離心壓縮機和預熱器(含水泵)的(?)損,分別占23.2%,37.5%和28.6%。 研究了利用機械壓汽蒸餾技術,濃縮工業(yè)廢液-安賽蜜稀溶液,回收工業(yè)原料的可行性和經(jīng)濟性。實驗采用循環(huán)蒸餾濃縮工藝,將溶液逐漸濃縮到設計的濃度。對水蒸汽的壓縮過程進行了熱力學分析,給出了壓縮機合理的壓縮參數(shù)。給出了蒸發(fā)冷凝器的詳細設計方程,設計建造了循環(huán)蒸餾濃縮實驗系統(tǒng)。實驗測試了蒸發(fā)溫度在73℃到100℃之間,實驗系統(tǒng)從溶液中蒸發(fā)掉水分的能力。濃縮過程以蒸發(fā)水分計算,則利用該工藝,從溶液中蒸發(fā)出1噸水的成本大約為28元／噸；而傳統(tǒng)工藝利用熱力蒸汽蒸餾,成本大約為110元／噸。 以TRNSYS為平臺,依照實驗系統(tǒng)參數(shù),建立生產(chǎn)能力為2m3d-1的機械壓汽蒸餾實驗系統(tǒng)的仿真模型。對比研究了在實驗條件下,仿真系統(tǒng)和實驗系統(tǒng)淡水生產(chǎn)能耗。模擬數(shù)據(jù)表明仿真系統(tǒng)的結果與實驗結果近似。 為了進一步研究,機械壓汽蒸餾系統(tǒng)中輔助熱能的能耗。在TRNSYS系統(tǒng)內,機械壓汽蒸餾仿真系統(tǒng)內的加熱系統(tǒng)由電加熱系統(tǒng)和太陽能加熱系統(tǒng)構成,優(yōu)先使用太陽能加熱。太陽能集熱器能力不足時,以電加熱器補充。以合肥地區(qū)的氣象參數(shù)為基礎,模擬研究了輔助熱源太陽能,在機械壓汽蒸餾系統(tǒng)中發(fā)揮的作用。詳細分析了真空管太陽能集熱器的模擬原理,建立了集熱面積為4m2的真空管集熱系統(tǒng)作為輔助加熱系統(tǒng)。集熱器的出口溫度控制為75℃。通過水泵流速的調節(jié),控制真空管集熱器的出口水溫,用水箱來減緩太陽輻射變化,對蒸餾系統(tǒng)壓縮機的性能的影響。在太陽輻射強度為600Wm-2以上,蒸發(fā)溫度為70℃時,太陽能作為輔助熱源,可節(jié)約的能耗大約為25%。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P747

【參考文獻】

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本文編號：2713203