淡水資源是極其重要的生命資源,但是目前世界上將近四分之一人口還面臨著淡水供給不足,在我國(guó)的西北各省區(qū)缺水問題尤為突出。 苦咸水淡化雖然是解決人類缺水的有效方法,但是傳統(tǒng)的苦咸水淡化技術(shù),都需要消耗大量化石能源與電力,是典型的以不可再生能源換取水源的技術(shù)方法。而且,大部分淡水緊缺的地區(qū)都是能源資源相對(duì)缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)以及海島地區(qū),交通、電力十分不便,淡水資源的獲取不能以消耗不可再生的能源為代價(jià)。結(jié)合我國(guó)西北地區(qū)能源分布狀況和能源利用現(xiàn)狀,本文提出了將太陽能集熱技術(shù)、風(fēng)能利用和傳統(tǒng)的苦咸水淡化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的苦咸水淡化系統(tǒng),并建立了系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型；依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)計(jì)算；基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律建立了系統(tǒng)的熱力學(xué)模型,并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能分析和火用分析,隨后,對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能和生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1、以橫管降膜蒸發(fā)技術(shù)原理為基礎(chǔ),結(jié)合我國(guó)西北地區(qū)能源分布狀況和能源利用現(xiàn)狀,提出將太陽能集熱技術(shù)、風(fēng)能利用和傳統(tǒng)苦咸水淡化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的苦咸水淡化系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)方案,并建立了系統(tǒng)的蒸發(fā)器、冷凝器和太陽能集熱器的數(shù)學(xué)模型。 2、依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo),在物理模型和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上,對(duì)太陽能苦咸水淡化系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型計(jì)算。 3、設(shè)定了日產(chǎn)水量、單位淡水熱耗率、系統(tǒng)性能系數(shù)(COP)、火用效率和熱力學(xué)完善度等系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo),建立了基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)模型,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了熱力性能分析,得到了太陽能輻射量對(duì)系統(tǒng)淡水產(chǎn)量、單位淡水熱耗率等指標(biāo)的影響,及系統(tǒng)及各部件的火用效率。 研究表明：本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)在蘭州地區(qū)太陽輻照條件下,1月至12月都可以有連續(xù)的淡水產(chǎn)出,日淡水產(chǎn)量和日輻照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)基本一致；在太陽輻射比較好的5、6、7和8月四個(gè)月,系統(tǒng)的產(chǎn)水率雖然非常高,產(chǎn)水率最高可達(dá)到2.0kg/m2·h,但濃縮比也很高。因此在這4個(gè)月份中,應(yīng)適當(dāng)增加苦咸水噴淋量,以減少結(jié)垢的形成,并可增加一定的淡水產(chǎn)量。系統(tǒng)大部分月份的性能系數(shù)都在0.5以上,可知系統(tǒng)在大部分月份都有較好的運(yùn)行效果。 對(duì)系統(tǒng)的黑箱模型火用分析顯示,系統(tǒng)熱力學(xué)完善度為34.7%,可見系統(tǒng)還是有很大的改進(jìn)空間的；對(duì)系統(tǒng)的灰箱模型火用分析顯示,系統(tǒng)的火用損失主要集中在蒸發(fā)器上,因此開發(fā)高效的蒸發(fā)器是系統(tǒng)效率提高的關(guān)鍵。 3、采用動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)分析方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性做出分析。通過計(jì)算本系統(tǒng)的的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV(i=10%)、內(nèi)部收益率IRR、益本比和投資回收期這四項(xiàng)指標(biāo),驗(yàn)證本系統(tǒng)得經(jīng)濟(jì)可行性,分析結(jié)果表明四項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均符合要求,動(dòng)態(tài)投資回收期為4.5年,本套裝置的推廣可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益,具有很好的發(fā)展前景。 4、對(duì)系統(tǒng)二氧化碳減排等生態(tài)效益進(jìn)行了分析,結(jié)果表明裝置具有良好的生態(tài)效益和環(huán)境友好度。 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)及意義： 本課題所設(shè)計(jì)風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的小型苦咸水淡化系統(tǒng),是一套供單戶人家使用的小型、穩(wěn)定、環(huán)保的,而且完全由可再生能源驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的苦咸水淡化系統(tǒng),這是在國(guó)內(nèi)外的苦咸水淡化系統(tǒng)中還沒有過的新的設(shè)計(jì)思想。 海水和地下苦咸水在我國(guó)分部廣泛；在我國(guó)的部分地區(qū),人們的飲用水現(xiàn)狀是喝淺井的苦咸水或是喝深井的高氟水,長(zhǎng)期飲用嚴(yán)重危害人民的身體健康；向海洋等苦咸水資源索取淡水,也逐漸成為世界沿海國(guó)家的共識(shí)。本文設(shè)計(jì)的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的苦咸水淡化系統(tǒng),旨在結(jié)合西北地區(qū)能源分布狀況及人力、財(cái)力等因素,實(shí)現(xiàn)由太陽能產(chǎn)生的低品位熱能到高品質(zhì)、低成本、無污染的淡水飲用水供應(yīng)的提升。此外,本裝置可以完全應(yīng)用于這些地區(qū)的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域,且可以達(dá)到產(chǎn)水量穩(wěn)定高效及水質(zhì)優(yōu)良的效果。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：P747
【部分圖文】：

是典型的以可再生能源換取水源的技術(shù)方法[6]�，F(xiàn)有的太陽能苦咸水淡化技術(shù)，設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，推廣應(yīng)用困難，而且電能的消耗同時(shí)也增加了淡化水的成本。水雖然是人類生存最重要的物質(zhì)之一，但水又是價(jià)廉的物質(zhì)，所以淡化水的電能的消耗一直是限制太陽能苦咸水淡化技術(shù)的重要因素之一。在能源和水源同時(shí)拉響警報(bào)的今天，淡水資源的獲取不能以消耗不可再生的能源為代價(jià)[7]。因此，本課題擬研制出一套完全由可再生能源一風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的苦咸水淡化系統(tǒng)，并研究其熱力性能和經(jīng)濟(jì)性能。.2苦咸水淡化技術(shù)概述目前苦咸水還沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義，但一般把含鹽量大于looomg/L的水稱為苦咸水，也把含氯化物大于80omg/L或硫酸鹽大于400mg/L的水稱為苦咸水[8]�？嘞趟谑澜绶秶鷥�(nèi)廣泛存在，海水、咸水湖湖水以及內(nèi)陸淺井苦咸水或是深井的高氟水等都是典型的苦咸水。

風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的小型苦咸水淡化系統(tǒng)研究透過的半透膜將苦咸水與淡水分隔開，若對(duì)苦咸水一側(cè)施加一大于苦咸水滲透壓的外壓，那么苦咸水中的純水將通過半透膜進(jìn)入到淡水中，圖1.2為反滲透法工藝流程圖。預(yù)處理魏致處理單元后處理苦咸水\\\\\\\\\長(zhǎng) 長(zhǎng)派盆水圖1.2反滲透法工藝流程圖 F19.1.2FlowehartofRO反滲透苦咸水淡化法是二十世紀(jì)六十年代后期發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，其發(fā)展很快，由于反滲透法的設(shè)備系統(tǒng)模組化，安裝容易，所以工程造價(jià)和運(yùn)行成本有一定的降低。但是因?yàn)榉礉B透淡化過程需要加壓，耗用較大能量;同時(shí)RO技術(shù)對(duì)水質(zhì)有較高要求，苦咸水必須經(jīng)過各種形式預(yù)處理，工序復(fù)雜;而且膜組件又易損、易污染，需要定期清洗更換，成本仍然較高，設(shè)備也復(fù)雜;且產(chǎn)品水質(zhì)較低，所以現(xiàn)有淡化容量的70%仍然是使用蒸餾法。1.2.2多級(jí)閃蒸(MSF)海入水口‘‘、弓弓弓址 址!帳 t...壇 壇絲 絲七 七皺 皺璽 璽璽編 編編編簍簍 勺勺 勺勺 勺 勺 勺 勺 勺 勺 勺勺 勺 勺 勺 龜龜亡立 立阮斌，.卜州.門門卜悶份 份二二〕叫 叫‘.一一p-叫 叫‘甲

苦咸水派盆水圖1.2反滲透法工藝流程圖F19.1.2FlowehartofRO反滲透苦咸水淡化法是二十世紀(jì)六十年代后期發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，其發(fā)展很快，由于反滲透法的設(shè)備系統(tǒng)模組化，安裝容易，所以工程造價(jià)和運(yùn)行成本有一定的降低。但是因?yàn)榉礉B透淡化過程需要加壓，耗用較大能量;同時(shí)RO技術(shù)對(duì)水質(zhì)有較高要求，苦咸水必須經(jīng)過各種形式預(yù)處理，工序復(fù)雜;而且膜組件又易損、易污染，需要定期清洗更換，成本仍然較高，設(shè)備也復(fù)雜;且產(chǎn)品水質(zhì)較低，所以現(xiàn)有淡化容量的70%仍然是使用蒸餾法。1.2.2多級(jí)閃蒸(MSF)
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李寧;生物質(zhì)鍋爐輔助太陽能供熱采暖系統(tǒng)的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2857094