小型热泵式低温多效蒸馏海水淡化装置的实验研究

论文摘要

经过几个世纪的发展,海水淡化技术现已可解决部分地区的水资源短缺问题。但由于成本较高,淡化水还未能作为日常用水普及社会,所以降低成本、高效节能成为海水淡化研究的重点,同时对便携化的小型淡化设备的需求越来越大。本文根据作者所在能源工程研究所提出的热泵式低温多效蒸馏海水淡化专利的思想,设计并研制成功两效及九效海水淡化装置。所研制的小型海水淡化装置将热泵系统的蒸发器置于低温多效蒸馏淡化装置的冷凝室中,将末效蒸汽冷凝并回收热量,通过热泵压缩机升压增能后供给装置首效蒸发室,作为系统热源重复利用。既保留了压汽蒸馏法利用末效蒸汽热量的优点,又继承了低温多效蒸馏法效数多的特点,可实现高效节能的淡化水生产。对两效淡化装置的实验研究表明：存在使产水量最大最佳制冷剂充注量、热力膨胀阀开度和喷淋水流量；热泵冷凝压力随喷淋流量的降低而升高,随真空度的降低而升高；系统具有自平衡能力。两效装置单效平均产水率为5-7kg/h,与设计结果基本吻合,表明热泵式低温多效蒸馏海水淡化法在技术上可行,同时获得研制更多效淡化装置的经验。通过对九效淡化装置的实验研究,再次表明新型淡化法技术上可行；在多股流换热器未加装、海水淡化系统密封不良、环境温度和进料水温度较低等不利工况下,平均产水率为40kg/h（0.95t/d）,与设计结果尚有较大差距但高于同类热泵式海水淡化装置的产水率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 0.1 发展海水淡化的意义
• 0.1.1 全球性水危机
• 0.1.2 海水淡化产业市场广大
• 0.1.3 面临的问题
• 0.2 海水淡化技术回顾与展望
• 0.2.1 世界淡化技术简史
• 0.2.2 我国海水淡化技术历史与现状
• 0.2.3 小型海水淡化装置的需求与热泵的应用
• 0.3 本文研究内容
• 第一章 热泵式低温多效海水淡化系统的基本特征
• 1.1 新型海水淡化法的提出
• 1.1.1 低温多效蒸馏海水淡化技术分析
• 1.1.2 压汽蒸馏海水淡化技术分析
• 1.1.3 新型海水淡化系统的提出
• 1.2 热泵式低温多效海水淡化系统的物理模型
• 1.2.1 各子系统部件及功能说明
• 1.2.2 系统运行分析
• 1.3 新系统与现有海水淡化系统的比较
• 1.3.1 与低温多效蒸馏海水淡化技术的比较
• 1.3.2 与压汽蒸馏海水淡化技术的比较
• 第二章 系统方案设计与参数设定
• 2.1 热泵系统冷凝器数学模型
• 2.2 热泵系统蒸发器数学模型
• 2.3 中间第i效蒸发器数学模型
• 2.4 中间第i效蒸发器盐水罐数学模型
• 2.5 中间第i效蒸发器多股流换热器数学模型
• 2.6 海水淡化系统初始数据设定
• 2.7 热泵系统压缩机的选定及其参数确定
• 2.8 水平管降膜蒸发传热部件的选用
• 第三章 系统的优化设计
• 3.1 热泵系统的理论循环
• 3.2 系统温度分布及物料计算
• 3.3 热泵冷凝器、蒸发器与各中间效蒸发器尺寸设计计算
• 3.3.1 热泵冷凝器的设计计算
• 3.3.2 热泵蒸发器的设计计算
• 3.3.3 多效蒸发器换热设计计算
• 3.4 多股流换热器概算
• 3.5 系统能耗概算
• 第四章 两效海水淡化装置的建造与实验分析
• 4.1 两效淡化装置的建造
• 4.2 两效装置实验数据分析
• 4.3 结论
• 第五章 九效海水淡化装置的研制与实验分析
• 5.1 九效装置的建造
• 5.2 九效装置实验数据分析
• 5.3 实验结果的分析与比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢