低温多效蒸发海水淡化装置进水流程分析

论文摘要

随着人口的增加和经济的发展,淡水的缺乏对可持续性发展来说已经变成越来越严重的社会问题,海水淡化是缓解这个问题的方式之一。在众多海水淡化方法中,低温多效蒸发由于具有传热效率高,预处理简单,能够利用电厂低品位的余热从而极大地降低制水成本及有效减缓设备结垢和腐蚀的发生等优点,因此已成为未来第二代海水淡化厂的主流技术。本文以低温多效蒸发海水淡化系统为研究对象,描述了装置的物理模型,建立了包括蒸发器、预热器、冷凝器、闪蒸罐和喷射器的热力过程数学模型,模型考虑了盐水沸点升高,蒸汽在除沫器、管束和蒸发器通道中流动因摩擦引起的温差损失在内的多种热力学损失。并在质量守恒和能量守恒方程的基础上,对系统进行了热力过程计算方法的说明。以上数学模型的求解和热力过程的计算均在VB6.0程序下完成。基于各效进料海水流量的不同,装置分为串流、并流和串并组合方式三种流程。本文就这三种流程,进行了热力性能计算,通过对比分析质量浓度、各效进料海水量、次蒸汽产量、造水比和蒸发器换热面积等对三种进水方式的影响可以看出,串并组合流程具有最高的造水比和较少的蒸发器换热面积,此外,这种方式的进水流量可以满足喷淋密度的需要,具有较好的热利用率。针对串并组合流程,在相同的设计参数下,以6效海水淡化装置不同组合方式为例,分析了第一效加热蒸汽温度和末效蒸发器蒸发温度对系统热力性能的影响。对于带蒸汽喷射器的低温多效蒸发海水淡化系统（TVC-MED）,本文给出了它的工作原理和热力性能计算,其中包括TVC的工作参数和TVC在MED抽汽位置对装置性能的影响。利用计算结果,对TVC工作蒸汽温度、工作蒸汽压力、吸入蒸汽温度和蒸发器效数对装置造水比、蒸发器换热面积、喷射器出口温度和喷射系数的影响进行了分析。TVC在MED海水淡化装置中的安装位置是能被计算的,如果使用适当,海水淡化的热力性能和造水经济性可以得到很大的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 海水淡化的研究背景及课题意义
• 1.2 海水淡化的技术方法介绍
• 1.2.1 多级闪蒸（MSF）
• 1.2.2 多效蒸发（MED）
• 1.2.3 反渗透（RO）
• 1.2.4 机械压汽蒸馏（MVC）
• 1.2.5 电渗析（ED）
• 1.2.6 冷冻法（Freezing）
• 1.3 海水淡化的新技术和发展趋势
• 1.3.1 核能海水淡化
• 1.3.2 太阳能海水淡化
• 1.3.3 水电联产海水淡化
• 1.3.4 热膜联产海水淡化
• 1.4 海水淡化技术的应用及发展概况
• 1.4.1 国际海水淡化的进展和研究现状
• 1.4.2 国内海水淡化的历史与发展
• 1.5 本文的研究内容
• 2 低温多效蒸发海水淡化系统热力过程物理与数学模型
• 2.1 低温多效蒸发海水淡化系统物理模型
• 2.1.1 低温多效蒸发海水淡化系统简介
• 2.1.2 横管降膜蒸发海水淡化的工作原理
• 2.1.3 系统的物理模型
• 2.2 低温多效蒸发海水淡化系统数学模型
• 2.2.1 蒸发器数学模型
• 2.2.2 预热器数学模型
• 2.2.3 冷凝器数学模型
• 2.2.4 闪蒸罐数学模型
• 2.2.5 喷射器数学模型
• 2.3 MED装置的热力过程计算方法
• 2.4 本章小结
• 3 低温多效蒸发海水淡化系统计算程序及进水流程分析
• 3.1 低温多效蒸发海水淡化系统计算求解程序
• 3.1.1 程序及其功能介绍
• 3.1.2 主程序框图与说明
• 3.2 不同进水流程的MED装置热力性能分析
• 3.2.1 低温多效蒸发海水淡化装置三种进水流程的工作原理
• 3.2.2 三种进水流程的热力计算说明
• 3.2.3 三种流程的计算结果分析与比较
• 3.2.4 串并组合方式的热力性能分析
• 3.3 本章小结
• 4 带TVC的多效蒸发海水淡化系统（TVC-MED）热力性能分析
• 4.1 热力压缩器工作原理概述
• 4.2 TVC-MED工作原理介绍
• 4.3 TVC-MED装置热力性能计算结果与分析
• 4.3.1 TVC热力性能对装置性能的影响
• 4.3.2 TVC抽汽位置对装置性能的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 主要符号
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢