發(fā)布時(shí)間：2020-08-03 18:21

【摘要】： 隨著人口的增長(zhǎng)、社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，沿海淡水資源短缺問(wèn) 題將日益嚴(yán)重，海水淡化技術(shù)將成為21世紀(jì)解決沿海淡水供應(yīng)問(wèn)題的必然選擇。 MSF多級(jí)閃蒸技術(shù)是國(guó)際海水淡化市場(chǎng)的主力軍，其裝置的國(guó)產(chǎn)化研制是一項(xiàng)非常 重要的科研課題。 本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，著重進(jìn)行了MSF多級(jí)閃蒸海水淡化裝置設(shè)計(jì) 理論與加工工藝、系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性等問(wèn)題的研究，并進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)。鑒于海水 淡化過(guò)程以及其他能源利用過(guò)程的熱力性能評(píng)價(jià)方法眾說(shuō)紛紜，所用熱力性能指標(biāo) 之間缺乏可比性，本文進(jìn)行了統(tǒng)一化研究。 本文對(duì)閃蒸過(guò)程進(jìn)行了全面的熱力學(xué)分析，首次將非平衡熱力學(xué)思想引入多級(jí) 閃蒸過(guò)程的分析，使人們對(duì)閃蒸過(guò)程的理解更容易。建立了完整的MSF系統(tǒng)靜特性 模型，該模型簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確，與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)很好相符。利用所建立的模型，本文對(duì) 熱電聯(lián)產(chǎn)多級(jí)閃蒸海水淡化裝置進(jìn)行了迄今為止最全面的定量分析，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外 文獻(xiàn)的不足，為MSF裝置運(yùn)行規(guī)范的制定提供了方便。 為保障MSF海水淡化裝置國(guó)產(chǎn)化研制的順利進(jìn)行，本文深入研究了影響MSF 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素，建立了MSF海水淡化裝置的規(guī)范化設(shè)計(jì)方法，完成了國(guó)產(chǎn) 3000t/d多級(jí)閃蒸海水淡化裝置設(shè)計(jì)，其局部原型的中試裝置經(jīng)多次運(yùn)行試驗(yàn)證明， 能穩(wěn)定生產(chǎn)出高品質(zhì)淡水，而且其防腐蝕等工藝性能比引進(jìn)裝置具有明顯的優(yōu)勢(shì)， 說(shuō)明本文所進(jìn)行的理論分析是正確的，設(shè)計(jì)方法是先進(jìn)的。盡管裝置加工質(zhì)量尚待 進(jìn)一步提高，但根據(jù)中試裝置的配置與實(shí)際運(yùn)行條件，我們所研制開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)第一 臺(tái)大中型多級(jí)閃蒸海水淡化的中間試驗(yàn)裝置是成功的。 鹽水加熱器是MSF系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，為單入單出的管式換熱器，這類(lèi)換 熱器動(dòng)態(tài)過(guò)程的建模與仿真問(wèn)題并不是十分復(fù)雜，但仍然存在一些問(wèn)題。本文在全 面分析總結(jié)分布參數(shù)模型的解析解及其簡(jiǎn)化方法的基礎(chǔ)上，充分研究了分段線性化 處理方法，并進(jìn)行詳細(xì)的仿真計(jì)算，得出了一些有益的結(jié)論。對(duì)不同擾動(dòng)因素，各 段之間的連接方式不同，不能簡(jiǎn)單處理成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，否則將導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。對(duì)于 入口溫度擾動(dòng)，響應(yīng)傳遞為串聯(lián)結(jié)構(gòu)；對(duì)流量和加熱量擾動(dòng)擾動(dòng)，由于這些擾動(dòng)在 系統(tǒng)空間上具有同時(shí)性，因此構(gòu)成并聯(lián)方式，而各段擾動(dòng)的溫度變化響應(yīng)卻只能通 過(guò)串聯(lián)方式傳遞，因此，分段后各段之間的聯(lián)系為串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。 本文推導(dǎo)出分段后總傳遞函數(shù)的形式，并證明當(dāng)分段數(shù)趨于無(wú)窮大時(shí)，其結(jié)果 與分布參數(shù)模型的解析解完全相同，從而也證明了可以通過(guò)提高分段數(shù)改善仿真計(jì) 算結(jié)果的精度。 本文針對(duì)單入單出系統(tǒng)，還提出了分布參數(shù)模型簡(jiǎn)化處理的一種新方法——待 定函數(shù)法，與其他方法比較，具有簡(jiǎn)單明了、計(jì)算精度高的特點(diǎn)。 本文根據(jù)熱工理論，以每一級(jí)閃蒸器為單元，建立了MSF系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù) 學(xué)模型和MATLAB仿真模型，比其他文獻(xiàn)提供的模型更完善，考慮的因素更全面。 將各級(jí)之間的聯(lián)系以耦合擾動(dòng)向量的形式給出，不僅有助于理解擾動(dòng)的耦合作用， 還避免了建立大型的系統(tǒng)整體狀態(tài)矩陣，使仿真計(jì)算變得更容易。在此基礎(chǔ)上，詳 細(xì)研究了MSF系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)學(xué)模型的線性化處理方法，并進(jìn)行了仿真計(jì)算。為 MSF裝置的運(yùn)行調(diào)整與控制策略的制定提供了訣策依據(jù)，為MSF系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化研”“ 制提供技術(shù)支持。 本文分析了各種脫鹽過(guò)程以及其他用能過(guò)程的常規(guī)熱力性能評(píng)價(jià)指標(biāo)之間存 在的不可比性問(wèn)題，指出導(dǎo)致這種不可比性的根本原因在于能量、炯量和電量之間 存在不等價(jià)性。根據(jù)對(duì)理想熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)實(shí)質(zhì)的分析，以及對(duì)各種脫鹽過(guò)程的用能 特點(diǎn)的分析，建立了以電量為基準(zhǔn)的統(tǒng)一性性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并推廣運(yùn)用于整個(gè) 能源利用領(lǐng)域，使各種用能方式的熱力學(xué)性能可以在統(tǒng)一、客觀、合理和科學(xué)的基 準(zhǔn)上進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)。 以電量貫穿能源利用過(guò)程的始終，分層次研究從能源供應(yīng)、傳輸過(guò)程到終端消 費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)的熱力性能及其變化，從而徹底改變了過(guò)去對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)的分 析局限于熱電廠內(nèi)的不足，有利于各種供熱方案的對(duì)比與決策，這是能源管理科學(xué) 發(fā)展的客觀要求。 以電量為基準(zhǔn)的統(tǒng)一性性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的關(guān)鍵在于“指標(biāo)的可比性”，從而 使熱電聯(lián)產(chǎn)的理論研究超越了熱耗的所謂合理分?jǐn)倖?wèn)題，徹底擺脫了許多糾纏不清 的人為規(guī)定性問(wèn)題，使總能系統(tǒng)的研究方向更加明確和具體，本文的研究具有開(kāi)創(chuàng) 性。 本文以電量為基準(zhǔn)，以熱電聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)為基本模式，構(gòu)造了簡(jiǎn)便易行的總能 系統(tǒng)形式，從而使總能系統(tǒng)的概念具體化和具有可操作性。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出熱 電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的臨界熱電比，為判別熱電聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)的節(jié)能性提供了方便。并對(duì)長(zhǎng)＊＿ 期以來(lái)困繞熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展、存在很大爭(zhēng)議的供熱成本和熱價(jià)問(wèn)?
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類(lèi)號(hào)】：P747

【引證文獻(xiàn)】

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1 王慧敏;多級(jí)閃蒸水電聯(lián)產(chǎn)集成系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

2 黃東煜;蒸汽發(fā)生器熱力設(shè)計(jì)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

3 李柏震;高壓閃蒸室內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

4 劉東濤;燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)衢W蒸控制系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 樊傳路;化學(xué)回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2780022