【摘要】：露點(diǎn)蒸發(fā)淡化技術(shù)是一種新的海水和苦咸水淡化技術(shù),其原理與傳統(tǒng)蒸餾法與反滲透都不同。它是以空氣為載體,通過用海水或苦咸水對其增濕和去濕來制得淡水,并通過熱傳遞將去濕過程與增濕過程耦合,使冷凝潛熱直接傳遞到蒸發(fā)室,為蒸發(fā)鹽水提供汽化潛熱,以提高過程的熱效率。 本文首次提出以管殼式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的露點(diǎn)蒸發(fā)淡化設(shè)備設(shè)計(jì)思路。建立了有效傳熱面積分別為9.6 m~2和2.75 m~2的兩臺增濕/去濕耦合的露點(diǎn)蒸發(fā)淡化設(shè)備。建立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。分別成功地完成了露點(diǎn)蒸發(fā)淡化基本流程與參數(shù)相關(guān)性實(shí)驗(yàn)以及強(qiáng)化傳熱/傳質(zhì)淡化實(shí)驗(yàn)。 研究表明,設(shè)備的淡水產(chǎn)率隨增濕鹽水流量和載氣流量的增加而先增加后減小,隨增濕鹽水進(jìn)口溫度的升高和外加蒸汽流量的增加而增加。無折流板淡化設(shè)備的淡水產(chǎn)率一般為0.05~0.2 kg/m~2·h,其降膜負(fù)荷、載氣質(zhì)量流速以及汽氣比等均存在適宜的操作范圍,在實(shí)驗(yàn)條件下分別為0.0007~0.0020 kg/m·s、0.20~0.35 kg/m~2·s和0.015~0.075,增濕鹽水進(jìn)口溫度則在70~90℃之間較為適宜。 對比實(shí)驗(yàn)表明,在殼程設(shè)置高密度折流板能有效地對露點(diǎn)蒸發(fā)淡化過程進(jìn)行傳熱/傳質(zhì)強(qiáng)化。強(qiáng)化傳熱設(shè)備的淡水產(chǎn)率在0.2~0.8 kg/m~2·h之間,為無折流板設(shè)備的4~5倍,其適宜的降膜負(fù)荷、載氣質(zhì)量流速以及汽氣比則分別為0.0015~0.0025 kg/m·s、1.5~2.0 kg/m~2·s和0.015~0.04。本文設(shè)計(jì)的露點(diǎn)蒸發(fā)淡化工藝和設(shè)備的淡化水含鹽量為20~30 mg/L,與傳統(tǒng)蒸餾法的淡化水水質(zhì)相當(dāng)。 首次綜合考慮露點(diǎn)蒸發(fā)淡化過程中的熱量平衡、質(zhì)量平衡、增濕傳質(zhì)速率及蒸發(fā)/冷凝傳熱速率,建立了基礎(chǔ)性和普遍性的傳熱-傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型。研究了過程的傳遞特性,分別建立了增濕傳質(zhì)系數(shù)和蒸發(fā)/冷凝總傳熱系數(shù)的計(jì)算方法。 以建立的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),首次通過模擬研究了露點(diǎn)蒸發(fā)淡化柱內(nèi)溫度和蒸發(fā)/冷凝總傳熱系數(shù)沿柱高的分布,系統(tǒng)考察了各參數(shù)間的復(fù)雜關(guān)系和影響,分別得出了其最優(yōu)或適宜的選用條件。在一定范圍內(nèi),增加換熱管長度和減小換熱管直徑均有利于增加設(shè)備的淡水產(chǎn)量; 當(dāng)換熱管材質(zhì)為高分子材料、壁厚控制在0.2 mm以內(nèi)時,由于管壁熱阻增加導(dǎo)致的設(shè)備淡水產(chǎn)率的下降幅度在10%以內(nèi); 當(dāng)露點(diǎn)蒸發(fā)淡化系統(tǒng)采用充分的熱量回收措施時,其造水比可達(dá)到6以上。 基于實(shí)驗(yàn)和模擬研究,以一套日產(chǎn)噸級的裝置為例,探討了露點(diǎn)蒸發(fā)淡化系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)過程并給出了設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：P747

【引證文獻(xiàn)】

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2 劉忠;曾勝;程濤濤;金濤;;多效鼓泡蒸發(fā)太陽能海水淡化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2012年03期

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2 成懷剛;高分子傳熱元件用于露點(diǎn)蒸發(fā)海水淡化裝置的研究[D];天津大學(xué);2007年

3 劉杰;納濾海水淡化及其脫硼性能研究[D];天津大學(xué);2010年

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2 劉忠;多效鼓泡蒸發(fā)式太陽能海水淡化技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

本文編號：2768082