小型太阳能低温多效海水淡化系统研究

【摘要】：在水资源日益缺乏的今天，太阳能低温多效海水淡化技术有着良好的应用前景，特别是在沿海的海岛上更有实际应用价值。本文设计了一套五效某海岛用小型太阳能低温多效海水淡化装置，使用VB语言对该装置进行了系统编程。利用所编写的程序研究该装置各操作参数对系统产水性能的影响情况。 本文首先对所设计的太阳能海水淡化装置进行选型，确定了该系统采用的太阳能集热器结构，计算了太阳能集热器的集热量。对太阳能海水淡化系统降膜蒸发换热系数进行了计算，最后对系统蒸发器、冷凝器等装置进行了设计计算。对横管换热熵产进行简化计算，并对蒸发器进行数值模拟研究。 本文对所设计的五效低温多效海水淡化装置的冷凝器、蒸发器等组成部分建立了数学模型，在文中给出各物性参数的计算公式，建立了VB模拟程序。并对该程序进行了准确性验证。 本文利用所编写的VB程序研究了首效加热蒸汽温度，进料海水流量，初、末效蒸发器压力及各效蒸发器传热参数等因素对系统性能影响。研究得出首效加热蒸汽温度的提高都将使系统造水比升高。顺、并流系统进料海水流量升高将导致系统造水比下降。首、末效蒸发器压力的升高将导致顺流系统的造水比下降。并流系统首效蒸发器压力的升高，将使系统造水比先下降后保持稳定；并流末效蒸发器压力的升高，将使系统造水比下降。在顺、并流系统各效蒸发器传热参数改变的情况下，除第二效蒸发器传热参数增大将使系统造水比下降外，其余各效传热参数增大都将使系统造水比升高，其中第五效传热参数变化对系统性能的影响最大。当顺流流程按某一种操作参数运行时，系统性能较优，此时造水比为3.92。当并流流程的各效进料海水量分配按1:1.1:1.2:1.3:1.4比例分配时，系统性能较优，造水比为3.82。 本文在相同的计算条件下，经VB程序模拟得出在加热蒸汽温度为60℃及以上的情况下，顺流流程的造水比高于并流流程。加热蒸汽温度在60℃以下的情况时，两种流程各有优劣。 【关键词】：低温多效海水淡化 太阳能 VB模拟 系统性能分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P747
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 海水淡化研究现状10-14
• 1.3 太阳能利用分类14-15
• 1.4 太阳能低温多效海水淡化技术发展情况15-16
• 1.5 论文的主要研究内容16-17
• 第2章 小型太阳能低温多效海水淡化系统设计17-37
• 2.1 小型五效太阳能低温多效海水淡化系统流程设计17-19
• 2.2 抛物槽式太阳能集热系统设计19-23
• 2.2.1 槽式太阳能集热系统19-22
• 2.2.2 太阳能集热器系统的理论蒸汽产量计算22-23
• 2.3 太阳能海水淡化系统蒸发器降膜蒸发传热系数的确定23-28
• 2.3.1 蒸发器总传热系数24
• 2.3.2 蒸发器管内蒸汽冷凝、管外液体蒸发换热系数24-26
• 2.3.3 蒸发器管内外污垢热阻及蒸发器管壁传热热阻26-27
• 2.3.4 蒸发器总传热系数的确定27-28
• 2.4 小型太阳能海水淡化系统换热器结构设计28-32
• 2.4.1 系统蒸发器设计28-30
• 2.4.2 系统冷凝器与预热器设计30-32
• 2.5 单管换热熵产分析32-34
• 2.6 横管管内换热过程数值模拟研究34-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第3章 太阳能低温多效海水淡化系统建模及程序设计37-45
• 3.1 小型太阳能海水淡化系统模型37-38
• 3.2 小型太阳能海水淡化系统数学模型建立38-42
• 3.2.1 水蒸汽物性参数的确定38-39
• 3.2.2 海水的物性参数的确定39
• 3.2.3 蒸发器内物料与能量守恒式39-41
• 3.2.4 冷凝器能量守恒计算41
• 3.2.5 预热器能量守恒计算41
• 3.2.6 太阳能集热系统供给蒸汽量41
• 3.2.7 系统造水比与热负荷41-42
• 3.3 小型太阳能海水淡化系统数学模型求解42-43
• 3.4 海水淡化程序验证43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 小型太阳能低温多效海水淡化系统性能分析45-64
• 4.1 顺流流程低温多效五效系统性能分析45-54
• 4.1.1 首效加热蒸汽温度对顺流系统性能的影响45-46
• 4.1.2 进料海水量对顺流系统性能的影响46-47
• 4.1.3 首末效蒸发器压力对顺流系统性能的影响47-50
• 4.1.4 各效蒸发器参数对顺流系统性能的影响50-52
• 4.1.5 系统效数对顺流系统性能影响52-53
• 4.1.6 操作参数对顺流系统影响总结53-54
• 4.1.7 顺流系统运行参数优化54
• 4.2 五效低温多效并流流程系统性能分析54-62
• 4.2.1 首效加热蒸汽对并流系统性能的影响55
• 4.2.2 进料海水量对并流系统性能影响55-56
• 4.2.3 首末效蒸发器压力对并流系统性能影响56-58
• 4.2.4 各效蒸发器参数对并流系统性能影响58-59
• 4.2.5 并流系统进料海水分配对并流系统性能的影响59-61
• 4.2.6 操作参数对并流系统性能影响总结61-62
• 4.3 五效低温多效并流与顺流流程系统性能对比分析62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

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