【摘要】： 海水淡化是解決水資源短缺的一條重要途徑,目前,海水淡化技術(shù)多集中在試驗(yàn)和工藝規(guī)律性階段上,缺乏理論支撐。本課題組提出的基于旋轉(zhuǎn)耦合電磁理論海水淡化方法中,影響因素多且復(fù)雜,急需從理論上闡明各工藝參數(shù)的作用機(jī)理。分子動(dòng)力學(xué)的方法可以從理論上對(duì)海水淡化過程進(jìn)行解釋,模擬基于旋轉(zhuǎn)耦合電磁理論海水淡化方法中各個(gè)因素對(duì)海水結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響,從而確定對(duì)海水淡化有利的條件。 采用分子動(dòng)力學(xué)軟件ME(Materials Explorer),模擬了海水近似溶液的對(duì)相關(guān)函數(shù)(PCF)、配位數(shù)、均方位移(MSD)和自擴(kuò)散系數(shù),得到海水近似溶液的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。分析了基于旋轉(zhuǎn)耦合電磁理論的海水淡化技術(shù)中磁場(chǎng)、溫度和濃度三個(gè)主要因素對(duì)海水近似溶液的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響,表明對(duì)海水近似溶液結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)影響最大的磁場(chǎng)強(qiáng)度是0.045T,溫升有利于海水淡化的進(jìn)行,濃度對(duì)海水近似溶液的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)影響較大。通過X射線衍射從實(shí)驗(yàn)上研究了海水近似溶液的結(jié)構(gòu),并與分子動(dòng)力學(xué)模擬模擬結(jié)果對(duì)比,提出了修正的布拉格方程。不同條件下海水近似溶液的X射線衍射結(jié)果與分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果吻合。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：P747
【圖文】：

其中，蒸餾法分為多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸餾(ME)和法包括反滲透法(RO)和電滲析法(ED)，結(jié)晶法分為冷凍法淡化方法有許多種，但多年的實(shí)踐表明，真正實(shí)用的海水淡多效蒸餾、壓汽蒸餾、電滲析和反滲透等方法，目前工業(yè)上閃蒸、反滲透、多效蒸餾等。其中又以前兩種方法為主，它場(chǎng)份額的 85%以上[3,4]。級(jí)閃蒸 多級(jí)閃蒸是目前主流的淡化技術(shù)。所謂閃蒸是使熱壓力較低的空間內(nèi)，由于環(huán)境壓力低于受熱原料水的溫度所，此時(shí)原料水過熱水而急速地部分汽化，產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)冷凝這一原理可做成多級(jí)閃蒸海水淡化裝置，將經(jīng)過加熱的海水逐漸降低的閃蒸室中進(jìn)行蒸發(fā)，將蒸汽冷凝而得到淡水。其示。目前全球海水淡化裝置仍以多級(jí)閃蒸方法產(chǎn)量最大，安全性高、彈性大，主要與火電站聯(lián)合建設(shè)，適合于大型和主要在海灣國家采用，單機(jī)容量可達(dá) 45~57km3/d。多級(jí)閃蒸熱蒸汽外，要消耗電能 4~5kW·h/m3，用于海水的循環(huán)和流體

a)裝置原理框圖 b)電磁致熱部分截面圖圖 1-6 基于旋轉(zhuǎn)耦合電磁理論的海水淡化裝置1.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬在海水淡化中的應(yīng)用現(xiàn)狀事實(shí)上，目前尚無將分子動(dòng)力學(xué)用于海水淡化方面的研究，但是分子動(dòng)學(xué)方法在溶液結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)分析方面的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，海水作為一種殊的溶液，可以通過分子動(dòng)力學(xué)方法來模擬。一直以來海水淡化過程尤其是分離法海水淡化過程缺乏理論上的支撐，分子動(dòng)力學(xué)模擬方法為海水淡化過從理論上進(jìn)行解釋提供了可能。Lightstone 等人[28]用第一原理分子動(dòng)力學(xué)研究水中的鎂離子。模擬得到對(duì)相關(guān)函數(shù)曲線，鎂離子的出現(xiàn)并沒有使得鎂離子周圍的第一水化圈水分子第二水化圈水分子之間的距離有明顯的減少，氧氧對(duì)相關(guān)函數(shù)峰值均出現(xiàn)2.8 左右。周健等人[29]采用 MD 方法對(duì)溫度 298.15K 無限稀釋條件下鋰離子鈉離子、鉀離子、氟離子及氯離子五種單個(gè)離子的水化現(xiàn)象進(jìn)行了研究。孫煒等人[30]采用 MD 方法研究了濃度對(duì)氯化鈉溶液的影響，模擬發(fā)現(xiàn)，

圖 2-1 基本單元和假想單元 圖 2-2 最小鏡像準(zhǔn)則2.3.4 長(zhǎng)程作用力的處理截?cái)喟霃揭酝獠捎?Ewald 長(zhǎng)程校正，Ewald 加和法[67]為 Ewald 于 1921 年所提出，最初用以計(jì)算離子晶體的能量。此方法選定一計(jì)算系統(tǒng)盒子，盒中的粒子除了與盒中其他的粒子作用外，亦與所有其鏡像系統(tǒng)中的粒子作用。鏡像系統(tǒng)與計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完全相同。是處理離子及其所有周期性映像離子間相互作用長(zhǎng)程靜電力的有效方法，其核心思想是在真實(shí)空間里處理截?cái)喟霃絻?nèi)的作用，在倒易空間里處理截?cái)喟霃揭酝獾拈L(zhǎng)程力。長(zhǎng)程靜電作用勢(shì)能可寫作：11 11`2N Nqqi j ijni ju q q r = = = + ∑ ∑∑rnur r(2-7)式中 ，iqjq 表示電荷數(shù)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，上述表達(dá)式中省略了因子04πε 。 的加和是對(duì)所有周期性立方盒子進(jìn)行，nr( , ,)x y zn =n L n L n Lr，其中xn ， ，ynzn 為整數(shù)， 為模擬盒子的邊長(zhǎng)。 表示不計(jì)算L`∑rn =0r時(shí)i = j的情況。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2775189