發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 04:04

　　 淡水資源在人們?nèi)粘Ｉ�活和社�?huì)生產(chǎn)中占據(jù)著重要位置,是除能源之外的另一項(xiàng)重要資源。伴隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,水資源被污染、破壞,同時(shí)伴隨著急劇增長(zhǎng)的人口,對(duì)淡水的需求量越來(lái)越大,因此,海水淡化技術(shù)凸顯的越來(lái)越重要,與之相關(guān)的研究也越來(lái)越多。熱法是相變海水淡化方法中最常見(jiàn)的一種,但若通過(guò)使用二次能源等來(lái)加熱,則會(huì)極大地造成能源的浪費(fèi),并且從海水中獲取純凈水的成本會(huì)非常高。本文采用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)溴化鋰第二類(lèi)吸收式熱泵作為熱法海水淡化中的加熱熱源,實(shí)現(xiàn)對(duì)淡水的獲取。首先,計(jì)算了任意一天中到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射及可利用太陽(yáng)能輻射,通過(guò)選定一太陽(yáng)能平板型集熱器模型,計(jì)算分析得到太陽(yáng)能平板型集熱器瞬時(shí)效率隨時(shí)間變化規(guī)律。其次,研究了第二類(lèi)吸收式熱泵主要性能,通過(guò)改變蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸收溫度、發(fā)生溫度對(duì)COP和ΔX(放氣系數(shù))的影響進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)溫度和發(fā)生溫度的提高會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)COP和ΔX的增大,吸收器熱負(fù)荷也隨之而增大且增大趨勢(shì)在減緩;而冷凝溫度和吸收溫度的增大會(huì)引起COP和ΔX減小,吸收器熱負(fù)荷也隨之而減小且減小趨勢(shì)在變大。最后,設(shè)計(jì)了一種新的海水淡化系統(tǒng),新的系統(tǒng)由太陽(yáng)能平板型集熱器系統(tǒng)、溴化鋰第二類(lèi)吸收式熱泵系統(tǒng)、海水生產(chǎn)系統(tǒng)組成。對(duì)系統(tǒng)各部件做了(?)分析及子系統(tǒng)做了熱效率、(?)效率分析,分析得出太陽(yáng)能平板型集熱器(?)損最大為44.2 kW,太陽(yáng)能平板型集熱器系統(tǒng)平均(?)效率為0.13,第二類(lèi)吸收式熱泵系統(tǒng)平均(?)效率為0.67,海水淡化系統(tǒng)平均(?)效率為0.74。新的海水淡化系統(tǒng)利用了冷凝器的冷凝熱對(duì)入口海水進(jìn)行預(yù)熱,并比較了有無(wú)冷凝器對(duì)入口海水進(jìn)行預(yù)熱對(duì)系統(tǒng)性能的影響,通過(guò)計(jì)算分析比較得出,使用冷凝器對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱,海水生產(chǎn)系統(tǒng)平均熱效率提升了 12.9%,平均(?)效率提升了 16.2%,平均淡水產(chǎn)量相對(duì)提升了29.2%。當(dāng)增大太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)中熱媒水的質(zhì)量流量時(shí),第二類(lèi)吸收式熱泵系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間推遲,輸入峰值溫度提前且逐漸變小,而熱效率、淡水產(chǎn)率基本不變、(?)效率變大。當(dāng)增大太陽(yáng)能集熱器內(nèi)水媒起始溫度時(shí),對(duì)系統(tǒng)性能幾乎沒(méi)有影響,但會(huì)改變第二類(lèi)吸收式熱泵系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：P747
【部分圖文】：

?相變法和非相變法。相變法主要研宄的是熱法，非相變法主要研宄的是膜蒸餾方??法【６］，如上圖１．１所示。??１．２．１熱法海水淡化技術(shù)??熱法海水淡化技術(shù)一種較傳統(tǒng)的方法，通過(guò)對(duì)海水加熱蒸餾，利用海水溶液??中組分沸點(diǎn)不同，水蒸氣逸出再冷凝得到淡水。熱法海水淡化主要有多級(jí)閃蒸、??多效蒸發(fā)和壓氣蒸餾，方法雖各不相同但本質(zhì)都是利用溶液組分沸點(diǎn)不同，加熱??發(fā)生相變實(shí)現(xiàn)組分分離這一原理。??１．２．１．１?多級(jí)閃蒸（Ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ?ｆｌａｓｈ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，?ＭＳＦ）??海水通過(guò)一系列閃蒸裝置，在其中蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)分離。每一次閃蒸所需要的能量??都來(lái)自于前一次水蒸汽冷凝所釋放出的能量［７］。多級(jí)閃蒸裝置提供了世界上大約??２５％?的水１８１。??多級(jí)閃蒸裝置有一系列的空間稱(chēng)為“級(jí)”，每個(gè)空間包含一個(gè)熱交換器和一??個(gè)冷凝水收集器。該裝置有冷端和熱端，而中間級(jí)具有中間溫度，這些級(jí)在不同??的溫度下對(duì)應(yīng)的不同壓力

每個(gè)級(jí)重復(fù)使用來(lái)自前一級(jí)的熱量，在每個(gè)級(jí)之后連續(xù)降低溫度和壓力。另外，??在級(jí)與級(jí)之間，水蒸氣使用部分熱量來(lái)預(yù)熱進(jìn)入的海水。??如下圖１．３所示是多效蒸餾裝置示意圖，第一級(jí)在頂部，粉色區(qū)域是蒸氣，??淺綠色區(qū)域是給水，深綠色區(qū)域是冷凝水。??■?Ｉ，＂丨丨Ｉ丨丨－Ｉ丨丨丨，丨議ｍｍ??－ｔ＝＝＾＝＾??ＥＣ??ｎ?■?？！?Ｉ??ＨＥ?］??｜丨丨｜丨丨丨■?—＞?Ｐ??ＶＣ??．?????圖１．３多效蒸餾裝置??Ｆ－給水入口?Ｓ－熱蒸汽入口?Ｃ－熱蒸汽出口?Ｗ－冷凝淡水出口?Ｒ－濃鹽水出口?Ｏ－冷卻劑入口??Ｐ－冷卻劑出口??多效蒸餾裝置可被視為由管壁隔開(kāi)的一系列封閉空間組成，一端為熱源，另??一端為散熱器。每個(gè)空間由兩個(gè)連通的子空間組成：第《級(jí)管的外部和第??（？＋１）級(jí)管的內(nèi)部。每個(gè)空間的溫度和壓力都低于上一空間，并且管壁溫度為??介于兩側(cè)流體溫度之間的中間溫度。空間壓力也是不與兩個(gè)子空間壁溫度平衡的??中間壓力。在第一子空間中因壓力太低或溫度太高，而海水蒸發(fā)，在第二子空間??中，又因壓力太高或溫度太低致使水蒸氣冷凝，從而將蒸發(fā)能量從溫度較高的第??一子空間傳遞到溫度較低的第二子空間，在第二子空間，能量通過(guò)管壁傳導(dǎo)到較??冷的下一個(gè)空間。??多效蒸餾裝置有許

??該分壓差是兩個(gè)邊界表面之間的溫差的結(jié)果。如下圖１．４所示，從圖中可以看出，??膜的一側(cè)帶有熱流，另一側(cè)帶有冷卻的滲透流，通過(guò)膜的溫差通常在５到２０Ｋ之??間，傳遞出一個(gè)分壓差，確保膜表面產(chǎn)生的水蒸氣跟隨壓降，滲透通過(guò)孔并冷凝??在冷卻器側(cè)。???ｖ??。４?賴(lài)：―??Ｈ?…倒—一??Ｍｅｍｂｒａｎｅ?；；ｚｚｚ??／?＇ｕ／＞??????ｉ?????ｐｈ？ｆｓ?．ｒｚｒｊｐｉ?ｐＦ＝＝＝：?ｐｋａｉｔ?????：????－■－■■■－－—：：？?｜｜ｉ?＇?－：：：．：?－?：〇???Ｓｇｇ?．．．．．．?．?＇?Ｊ?ｇ￣ｚ￣??—－?；——???■？－－？■〇＞?．．－???????圖１．４疏水膜上的毛細(xì)作用??有許多不同的膜蒸餾技術(shù)，區(qū)別于它們的餾出物通道的排列或該通道的操作??方式，主要有以下四種：??（１）直接接觸膜蒸餾（ＤＣＭＤ）??冷卻水??？——????熱料液?????？??直接接觸式（ＤＣＭＤ）??圖１．５直接接觸式膜蒸餾原理??如上圖１．５所示在直接接觸膜蒸餾中，膜的兩側(cè)充滿(mǎn)蒸發(fā)器側(cè)的液態(tài)熱水和??滲透?jìng)?cè)的冷卻滲透物。透過(guò)膜的蒸汽冷凝在膜邊界表面的液相內(nèi)部，由于膜是阻??擋質(zhì)量傳遞的唯一屏障，因此直接接觸膜蒸餾可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的滲透流［２Ｇ］。缺??點(diǎn)是高顯熱損失
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