在全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展同時,無論是工業(yè)領(lǐng)域還是水資源淡化領(lǐng)域,低能耗處理高濃度含鹽廢水及資源化,仍是廣大科研工作者關(guān)注的熱點問題。介觀噴霧蒸發(fā)分離濃鹽水脫鹽技術(shù)不僅具有節(jié)能低碳的優(yōu)點,對高濃度含鹽廢水資源化利用還具有積極意義,同時該工藝與膜法結(jié)合可有效地提高濃鹽水的處理效率。構(gòu)建介觀噴霧蒸發(fā)分離高濃度鹽水處理系統(tǒng),完成系統(tǒng)脫鹽機(jī)理、運行測試、性能模擬和初步的經(jīng)濟(jì)性分析研究,主要結(jié)論如下:1、構(gòu)建介觀噴霧蒸發(fā)分離濃鹽水系統(tǒng),系統(tǒng)由供熱系統(tǒng)、霧化系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)和回收系統(tǒng)等組成。建立高濃度鹽水介觀噴霧蒸發(fā)過程的離散相模型并進(jìn)行驗證,運用Fluent軟件對高濃度鹽水介觀噴霧蒸發(fā)分離過程進(jìn)行了模擬仿真,著重探討了不同壓縮空氣氣壓、熱空氣溫度、流量、濃鹽水進(jìn)料水流量對濃鹽水的蒸發(fā)量和蒸發(fā)率的影響,實測對比分析發(fā)現(xiàn),實際測試與模擬結(jié)果的變化趨勢一致,說明模型合理。2、通過試驗研究濃鹽水介觀噴霧蒸發(fā)效率,得出系統(tǒng)最優(yōu)工況為:空氣壓縮機(jī)氣壓值為0.3 MPa,熱空氣流量為65 m3/h,熱空氣溫度為270℃,進(jìn)料流量為11 L/h;建立兩相流噴嘴介觀噴霧性能測試系統(tǒng),通過試驗分析兩相流噴嘴霧化效果發(fā)現(xiàn):最佳液壓為0.1 MPa,最佳氣壓為0.2 MPa;液體溫度越高,霧化液滴的平均粒徑越小;含鹽量對霧化效果影響較小。3、設(shè)計構(gòu)建槽式中高溫太陽能集熱器,研究槽式太陽能集熱器的集熱性能,擬合空氣流量與熱利用效率關(guān)系的二次拋物線,并對擬合的空氣流量與熱利用效率的關(guān)系式進(jìn)行誤差分析,該擬合的關(guān)系式可行。4、構(gòu)建槽式太陽能介觀噴霧蒸發(fā)濃鹽水系統(tǒng),在最優(yōu)工況條件下進(jìn)行了高濃度鹽水濃度測試,可以將濃度為146.79 g/L的濃鹽水濃縮成351.88 g/L的濃縮液同時有干鹽粒結(jié)晶析出;在日照充足的天氣條件下,太陽能介觀噴霧蒸發(fā)系統(tǒng)噴蒸濃鹽水8小時比電能集熱系統(tǒng)節(jié)省近70%的電耗。通過Colebrook White阻力理論分析,若對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,其耗電量將進(jìn)一步降低。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 高濃度鹽水概況
        1.1.1 高濃度鹽水的定義、特性及來源
        1.1.2 濃鹽水的基本處置方法
        1.1.3 高濃度含鹽廢水排放的危害
    1.2 高濃度鹽水脫鹽技術(shù)
        1.2.1 電滲析脫鹽技術(shù)
        1.2.2 正滲透脫鹽技術(shù)
        1.2.3 真空膜蒸餾濃縮脫鹽技術(shù)
        1.2.4 冷凍脫鹽技術(shù)
        1.2.5 熱蒸餾脫鹽技術(shù)
        1.2.6 增濕-除濕脫鹽技術(shù)
    1.3 霧化蒸發(fā)脫鹽技術(shù)
        1.3.1 噴霧干燥技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.2 霧化蒸發(fā)淡化技術(shù)的發(fā)展
        1.3.3 常溫霧化蒸發(fā)脫鹽技術(shù)應(yīng)用
        1.3.4 中低位熱能霧化脫鹽技術(shù)應(yīng)用
    1.4 槽式太陽能集熱技術(shù)
        1.4.1 聚光型太陽能集熱器結(jié)構(gòu)及分類
        1.4.2 槽式太陽能集熱器研究現(xiàn)狀
    1.5 本文工作的主要研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第二章 兩相流噴嘴霧化效率影響因素的性能研究
    2.1“介觀”噴霧理論
    2.2 霧化器的選擇
    2.3 試驗流程與工作原理
    2.4 試驗設(shè)備及試驗儀器
    2.5 試驗方法及考察對象
    2.6 結(jié)果與討論
        2.6.1 液體壓力對霧滴SMD的影響
        2.6.2 氣體壓力對霧滴SMD的影響
        2.6.3 氣液壓力比對霧滴SMD的影響
        2.6.4 液體溫度對霧滴SMD的影響
        2.6.5 液體含鹽量對霧滴SMD的影響
    2.7 本章小結(jié)
第三章 電能濃鹽水介觀噴霧蒸發(fā)系統(tǒng)的性能研究
    3.1 試驗流程及工作原理
    3.2 噴霧蒸發(fā)塔設(shè)計參數(shù)
    3.3 數(shù)據(jù)采集及考察對象
    3.4 試驗設(shè)備及試驗儀器
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 壓縮空氣氣壓的影響
        3.5.2 熱空氣流量的影響
        3.5.3 熱空氣溫度的影響
        3.5.4 進(jìn)料水流量的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 電能濃鹽水介觀噴霧蒸發(fā)系統(tǒng)的數(shù)值模擬
    4.1 模型建立
        4.1.1 網(wǎng)格劃分
        4.1.2 連續(xù)性方程
        4.1.3 動量方程
        4.1.4 能量方程
        4.1.5 湍流方程
        4.1.6 液滴運動方程
        4.1.7 液滴蒸發(fā)模型
        4.1.8 氣液耦合模型
    4.2 實測結(jié)果與模擬結(jié)果對比分析
        4.2.1 模型驗證
        4.2.2 壓縮空氣氣壓的影響分析對比
        4.2.3 熱空氣流量的影響分析對比
        4.2.4 熱空氣溫度的影響分析對比
        4.2.5 進(jìn)料水流量的影響分析對比
    4.3 本章小結(jié)
第五章 槽式太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)建
    5.1 槽式太陽能集熱器設(shè)計參數(shù)
        5.1.1 槽式太陽能聚光器
        5.1.2 吸收器的結(jié)構(gòu)及性能
        5.1.3 光電跟蹤器
    5.2 太陽能安裝面積設(shè)計計算
    5.3 槽式太陽能集熱裝置的安裝
    5.4 本章小結(jié)
第六章 槽式太陽能集熱系統(tǒng)集熱性能的研究
    6.1 試驗方法
    6.2 試驗儀器
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 試驗場地日輻照監(jiān)測結(jié)果及分析
        6.3.2 太陽能輻照值與出口溫度的關(guān)系
        6.3.3 太陽能輻照值與熱利用效率的關(guān)系
        6.3.4 空氣流量與熱利用效率的關(guān)系
    6.4 本章小結(jié)
第七章 槽式太陽能介觀噴霧蒸發(fā)濃鹽水系統(tǒng)的性能評價
    7.1 系統(tǒng)介紹
    7.2 系統(tǒng)最優(yōu)工況條件確定
    7.3 高濃度鹽水濃度測試結(jié)果分析
    7.4 太陽能處理濃鹽水經(jīng)濟(jì)分析
    7.5 本章小結(jié)
第八章 主要結(jié)論與建議
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 本文的創(chuàng)新之處
    8.3 建議
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
附錄
致謝

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本文編號：2870136