發(fā)布時(shí)間：2017-04-06 11:01

  本文關(guān)鍵詞：用于MEE海水淡化系統(tǒng)的蒸汽熱力壓縮機(jī)及混合可再生能源系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熱力壓縮機(jī)(TVC,Thermal Vapor Compressor)是MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)的關(guān)鍵輔助設(shè)備,其設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)是影響基于TVC的多效蒸發(fā)(MEE,Multi-Effect Evaporation)海水淡化系統(tǒng)性能的重要因素。在TVC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的情況下,水蒸氣在TVC內(nèi)部的流動(dòng)狀況及TVC引射位置對(duì)TVC和MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能有重要影響。但是,到目前為止,關(guān)于這兩方面的研究還相對(duì)較少,更缺少深入系統(tǒng)全面的理論和實(shí)驗(yàn)研究,這使人們對(duì)TVC內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)與其性能之間、及其與MEE系統(tǒng)之間的關(guān)系缺乏準(zhǔn)確的理解,影響了MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能的改善和提高。隨著化石能源儲(chǔ)量的減少和環(huán)境污染的加劇,可再生能源,尤其是包括兩種或兩種以上可再生能源的混合可再生能源系統(tǒng)(HRES,Hybrid Renewable Energy System)在多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到了關(guān)注,成為MEE海水淡化系統(tǒng)新的研究熱點(diǎn)。針對(duì)MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)的以上研究熱點(diǎn)和空白,本文開(kāi)展了以下主要工作:提出了利用外部熱源加熱卷吸蒸汽以改善水蒸氣在TVC中的流動(dòng)狀況、提高其引射系數(shù)的全新技術(shù)方案,并在此方案基礎(chǔ)上提出了基于蒸汽再熱的熱力壓縮機(jī)和MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)。對(duì)TVC性能進(jìn)行了熱力學(xué)分析,并對(duì)卷吸蒸汽過(guò)熱度對(duì)TVC理論引射系數(shù)的影響進(jìn)行了分析計(jì)算,定義了表征TVC熱力學(xué)性能的熱力學(xué)完善度。結(jié)果表明,卷吸蒸汽過(guò)熱度對(duì)TVC理論引射系數(shù)的影響很小,幾乎可以忽略不計(jì),而通常情況下,TVC的熱力學(xué)完善度很低。據(jù)此,提出來(lái)了通過(guò)對(duì)卷吸蒸汽過(guò)熱以提高TVC熱力學(xué)完善度從而改善TVC性能的技術(shù)方案。如果卷吸蒸汽過(guò)熱對(duì)TVC熱力學(xué)完善度的提高能夠抵消它所引起的TVC理論引射系數(shù)的減小,那么TVC的實(shí)際引射系數(shù)將得到提高�；谝陨舷敕�,提出了基于蒸汽再熱的TVC和MEE-TVC海水淡化系統(tǒng),給出了結(jié)構(gòu)圖,說(shuō)明了其特征和應(yīng)用范圍。搭建了以太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和電蒸汽鍋爐主蒸汽為再熱熱源的MEE-TVC海水淡化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了卷吸蒸汽過(guò)熱對(duì)MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能的影響。為了驗(yàn)證新技術(shù)方案的有效性,搭建了設(shè)計(jì)淡水產(chǎn)量為120kg/h的四效并聯(lián)MEE-TVC海水淡化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由降膜蒸發(fā)器系統(tǒng)、真空管太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、電蒸汽鍋爐系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)組成。利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分別以太陽(yáng)能熱水和電蒸汽鍋爐主蒸汽為再熱熱源,實(shí)驗(yàn)研究了卷吸蒸汽過(guò)熱度(0℃、5℃、10℃、15℃)對(duì)TVC引射系數(shù)、MEE-TVC系統(tǒng)工作蒸汽耗量、造水比和冷卻水流量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著卷吸蒸汽過(guò)熱度的提高,TVC引射系數(shù)增大,過(guò)熱度15℃時(shí)的引射系數(shù)比沒(méi)有過(guò)熱時(shí)的引射系數(shù)增加31.2%,系統(tǒng)工作蒸汽耗量減少、造水比提高、冷卻水流量減少,驗(yàn)證了前述新技術(shù)方案的有效性。TVC引射位置對(duì)TVC和MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能影響的理論和實(shí)驗(yàn)研究。建立了考慮海水物性及蒸發(fā)器、管道內(nèi)各種熱力學(xué)損失在內(nèi)的MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,通過(guò)理論分析和計(jì)算,研究了引射位置對(duì)TVC和MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能的影響。利用前述四效并聯(lián)MEE-TVC海水淡化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了TVC引射位置對(duì)海水淡化系統(tǒng)性能的影響,得到了引射位置對(duì)引射系數(shù)、造水比和系統(tǒng)比傳熱面積的影響規(guī)律,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的可靠性。理論和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,TVC引射位置對(duì)TVC和MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能有重要影響,隨著TVC引射位置的前移,TVC壓縮比減小,TVC引射系數(shù)增大,MEE-TVC系統(tǒng)造水比先增大后減小,系統(tǒng)比傳熱面積先減小,后增大,存在一個(gè)使系統(tǒng)造水比最大、比傳熱面積最小的TVC最佳引射位置和壓縮比。提出了太陽(yáng)能、風(fēng)能混合可再生能源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的新型MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)。提出了將機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)(MVC,Mechanical Vapor Compressor)和TVC串聯(lián)于MEE海水淡化系統(tǒng)末效降膜蒸發(fā)器之后,以分擔(dān)低壓蒸汽壓力提升負(fù)荷的新型MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)。為了減少化石燃料的使用、減輕環(huán)境污染,提出了包括太陽(yáng)能和風(fēng)能在內(nèi)的混合可再生能源系統(tǒng)(HRES)作為MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)能源的方案,建立數(shù)學(xué)模型就風(fēng)力發(fā)電占比、機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)壓縮比、系統(tǒng)效數(shù)、淡水產(chǎn)量和首效加熱蒸汽溫度對(duì)制水成本的影響進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。分析結(jié)果表明,與風(fēng)力發(fā)電MVC海水淡化系統(tǒng)相比,本文提出的基于太陽(yáng)能、風(fēng)能HRES的MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)制水成本更低,經(jīng)濟(jì)性更好;與傳統(tǒng)化石能源驅(qū)動(dòng)的MEE-MVC海水淡化系統(tǒng)相比,制水成本存在一定的差距,但是隨著可再生能源技術(shù)的發(fā)展此差距會(huì)逐漸減小,未來(lái)有希望達(dá)到與傳統(tǒng)化石能源驅(qū)動(dòng)的海水淡化系統(tǒng)相當(dāng)?shù)闹扑杀尽?br/> 【關(guān)鍵詞】：多效蒸發(fā) 熱力壓縮機(jī) 混合可再生能源系統(tǒng) 海水淡化
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P747
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 物理量名稱(chēng)及符號(hào)11-18
• 第1章 緒論18-40
• 1.1 課題研究背景和意義18-24
• 1.1.1 淡水資源現(xiàn)狀及開(kāi)展海水淡化的必要性18-19
• 1.1.2 海水淡化的定義及主要海水淡化方法19-20
• 1.1.3 海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況20-24
• 1.2 國(guó)內(nèi)外海水淡化技術(shù)研究現(xiàn)狀24-35
• 1.2.1 多級(jí)閃蒸（MSF）海水淡化技術(shù)24-26
• 1.2.2 反滲透（RO）海水淡化技術(shù)26-30
• 1.2.3 太陽(yáng)能（SD）海水淡化技術(shù)30-31
• 1.2.4 壓汽蒸餾（VC）海水淡化技術(shù)31-32
• 1.2.5 低溫多效蒸發(fā)（LT-MEE）海水淡化技術(shù)32-35
• 1.3 現(xiàn)有研究中存在的問(wèn)題35-37
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容37-40
• 第2章 基于蒸汽再熱的MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)40-50
• 2.1 熱力壓縮機(jī)性能分析40-42
• 2.2 卷吸蒸汽過(guò)熱對(duì)熱力壓縮機(jī)理論引射系數(shù)的影響42-46
• 2.3 基于蒸汽再熱的熱力壓縮機(jī)和MEE-TVC系統(tǒng)46-48
• 2.4 本章小結(jié)48-50
• 第3章 基于蒸汽再熱的MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究50-86
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成50-66
• 3.1.1 電蒸汽鍋爐系統(tǒng)51-52
• 3.1.2 降膜蒸發(fā)器系統(tǒng)52-54
• 3.1.3 蒸汽再熱系統(tǒng)54-58
• 3.1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)58-66
• 3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)試66-74
• 3.2.1 電蒸汽鍋爐系統(tǒng)調(diào)試66-67
• 3.2.2 降膜蒸發(fā)器系統(tǒng)調(diào)試67-69
• 3.2.3 真空管太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)調(diào)試69-70
• 3.2.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)調(diào)試70-72
• 3.2.5 系統(tǒng)保溫72-74
• 3.3 基于蒸汽再熱的MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)74-83
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程74-76
• 3.3.2 不確定度分析76-77
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析77-83
• 3.4 本章小結(jié)83-86
• 第4章 TVC引射位置對(duì)MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)性能的影響86-108
• 4.1 引言86-87
• 4.2 MEE-TVC海水淡化系統(tǒng)過(guò)程模擬87-95
• 4.2.1 系統(tǒng)流程88
• 4.2.2 數(shù)學(xué)模型88-94
• 4.2.3 計(jì)算參數(shù)94-95
• 4.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程95-97
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)95-97
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程97
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析97-105
• 4.4.1 理論計(jì)算結(jié)果與分析98-101
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析101-105
• 4.5 本章小結(jié)105-108
• 第5章 基于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析108-134
• 5.1 新型MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)109-115
• 5.1.1 MEE-TVC和MEE-MVC海水淡化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和局限性109-112
• 5.1.2 新型MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)112-115
• 5.2 太陽(yáng)能和風(fēng)能混合可再生能源系統(tǒng)115-117
• 5.3 基于太陽(yáng)能和風(fēng)能HRES的MEE-TVC-MVC系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析117-132
• 5.3.1 基于太陽(yáng)能和風(fēng)能HRES的MEE-TVC-MVC海水淡化系統(tǒng)117-120
• 5.3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析數(shù)學(xué)模型120-126
• 5.3.3 結(jié)果及分析126-132
• 5.4 本章小結(jié)132-134
• 結(jié)論與展望134-138
• 主要結(jié)論134-136
• 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)136
• 展望136-138
• 附錄138-154
• 參考文獻(xiàn)154-162
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果162-164
• 致謝164

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 徐海濤,桑芝富;蒸汽噴射器噴射系數(shù)計(jì)算的熱力學(xué)模型[J];化工學(xué)報(bào);2004年05期

  本文關(guān)鍵詞：用于MEE海水淡化系統(tǒng)的蒸汽熱力壓縮機(jī)及混合可再生能源系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：288726