一种新型太阳能自然真空海水淡化系统性能研究

【摘要】：为了解决偏远地区、孤岛、海上平台等地淡水资源不足问题,小型海水淡化技术应运而生。结合太阳能技术的小型海水淡化系统,可以降低煤炭、石油等不可再生资源的使用,在节能减排和保护环境方面有重要意义。本文设计了一种新型的利用太阳能的自然真空机械压缩(NVD-MVC)海水淡化系统,结合自然真空技术(NVD)能节省电能和机械压缩技术(MVC)能提高系统热效率的特点,得到新型太阳能NVD-MVC海水淡化系统。建立了该太阳能NVD-MVC海水淡化系统的物理模型和数学模型,具体数学模型包括：集热过程模型、蓄／供热过程模型、海水供给过程模型、预热过程模型、蒸发过程模型、压缩过程模型和冷凝过程模型。在MATLAB软件环境下,对其数学模型进行了编程和求解。利用计算结果,分析了蓄热水箱出口供热水流量和浓盐水管道与海水管道高度差对系统月代表日和全年系统性能参数的影响。当浓盐水管道与海水管道高度差一定时,随蓄热水箱出口供热水流量的增加,日造水量和单位集热器面积日造水量增加；单位造水电耗先降低后增加,存在一个最低值；日单位造水量换热器面积逐渐降低。当蓄热水箱出口供热水流量一定时,随着浓盐水管道与海水管道高度差的增大,日造水量和单位集热器面积日造水量逐渐降低,单位造水电耗和日单位造水量换热器面积逐渐增大。根据NVD-MVC系统的在每个月代表日的最佳蓄热水箱出口供热水流量和最佳浓盐水管道与海水管道高度差,得到了系统在全年的最佳运行方案。当集热器面积为200m2,蓄热水箱容积为70m3时,最佳运行方案下的年平均日造水量为9.33t/d,单位造水电耗为11.52kW·h/t。最佳运行方案与蓄热水箱供热水流量和浓盐水管道高度差均固定不变的方案相比,每年可多产277.4t淡水,当两种运行方案的造水量均为最佳方案下的造水量时,最佳运行方案每年可节省715.14kW·h的电能。将本文设计的新型太阳能NVD-MVC系统与传统太阳能NVD系统的性能进行了对比分析,在本文计算条件下的结果显示,NVD-MVC系统年平均日造水量较大,耗热量较小,但是其年平均单位造水电耗较大,为了综合分析两种系统的耗能情况,将耗热量和耗电量均转换成标准煤耗,计算得NVD-MVC系统的全年平均单位造水标准煤耗低于传统NVD系统的值,NVD-MVC系统更加节能。同时,将NVD-MVC系统与传统的MVC系统进行了对比,在本文计算条件下的结果显示,NVD-MVC系统比传统MVC系统更加节省电能。 【关键词】：太阳能 海水淡化 自然真空 机械压缩 造水量 单位造水电耗
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P747;TK519
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 小型太阳能海水淡化技术背景及研究意义9
• 1.2 太阳能利用技术9-11
• 1.3 小型太阳能海水淡化技术11-14
• 1.3.1 RO海水淡化技术11
• 1.3.2 SS海水淡化技术11-12
• 1.3.3 MED海水淡化技术12
• 1.3.4 HDH海水淡化技术12
• 1.3.5 VC海水淡化技术12-13
• 1.3.6 自然真空海水淡化技术13-14
• 1.4 NVD海水淡化技术研究进展14-17
• 1.5 MVC海水淡化技术研究进展17-19
• 1.6 本文研究内容19-20
• 2 太阳能NVD-MVC海水淡化系统模型及求解20-40
• 2.1 太阳能NVD-MVC系统20-21
• 2.2 太阳能NVD-MVC系统数学模型21-36
• 2.2.1 太阳能供热子系统数学模型21-30
• 2.2.2 NVD-MVC子系统数学模型30-35
• 2.2.3 系统性能参数35-36
• 2.3 新型太阳能NVD-MVC系统数学模型求解与程序框图36-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 太阳能NVD-MVC系统性能分析40-60
• 3.1 代表日太阳能NVD-MVC系统性能分析40-47
• 3.1.1 代表日系统运行工况40-42
• 3.1.2 代表日系统性能分析42-47
• 3.2 全年太阳能NVD-MVC系统性能分析47-56
• 3.2.1 全年系统运行状况47-52
• 3.2.2 全年系统性能分析52-56
• 3.3 最佳运行方案分析56-59
• 3.3.1 代表日太阳能NVD-MVC系统最佳运行方案设计56-58
• 3.3.2 最佳运行方下系统性能分析58-59
• 3.4 本章小结59-60
• 4 太阳能NVD-MVC系统与相关系统的性能对比分析60-65
• 4.1 太阳能NVD-MVC系统与传统太阳能NVD系统性能对比分析60-63
• 4.2 太阳能NVD-MVC系统与传统太阳能MVC系统性能对比分析63-64
• 4.3 本章小结64-65
• 结论65-67
• 展望67-68
• 参考文献68-72
• 附录 符号说明72-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

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