太阳能动力强化迭盘式蒸馏系统淡化苦咸水的试验研究

【摘要】： 随着淡水资源匮乏日益严重,我国面临着水源型和水质型缺水的双重困局,尤其西部村镇地区以苦咸水作为饮用水源的用水安全问题亟待解决。为此,国家将进一步加大农村饮用水安全保障力度,针对西部地区降水稀少、蒸发强烈、供水水源普遍含盐量较高、科学技术比较落后但太阳能资源丰富等特点,本文选择了太阳能动力强化迭盘式蒸馏技术进行了试验研究。 试验分为两个阶段:动力强化迭盘式蒸馏淡化基础试验是在稳态条件下,用电加热器作为供热源,研究对比了外加真空泵抽吸强化的单级、二级迭盘式蒸馏淡化试验,得出蒸馏器产水量与运行温度、盐水浓度、抽吸压力等因素的关系,并比较了各试验的产水水质和效率,为蒸馏器传热性能的改进和装置的放大设计提供了参数;后一阶段的太阳能动力强化集成型迭盘式蒸馏淡化试验是在前一阶段试验的基础上,对蒸馏器形式进行了改进和整合,将反应器级数提高到五级,并对多级蒸馏器的性能和产水量进行了试验,并根据文献对其实际应用的经济成本进行了简单的核算,论证了该蒸馏器与太阳能集热器实际联用的可行性。 研究结果发现:随着运行温度和抽吸压力的提升,装置产水量会随之增加,能耗也会随之提升。但由于制作工艺、保温性能、蒸馏器换热性能的限制,抽吸压力并不是越大越好,而要根据需要采用合适压力和运行温度,本反应器在60℃,抽吸压力为0.04Mpa,含盐量为10g/L的条件下的热力学效率可达48%;根据简单的经济核算,采用太阳能动力强化集成型迭盘式蒸馏淡化系统的制水的成本大约在15.5元,和膜法淡化方法比较具有一定的优势。但由于时间有限,反应器的换热系统的改进未能全部完成,保温措施也不够完善,也未能在实际天气条件下进行全天候运行得到蒸馏器的实际产水效率,还有待进一步的试验研究。 试验证明太阳能动力强化迭盘式蒸馏系统以其结构简单、性能稳定、可利用廉价太阳能源、环保安全、易于推广等优势在我国西部等多数缺水区具有很大的开发潜力,但还需进一步深入研究反应器的传热性能,提高太阳能集热器对能量的利用效率。 【关键词】：苦咸水 淡化 强化传质传热
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK519;TV213.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-29
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 苦咸水淡化技术的国内外研究现状10-19
• 1.2.1 化学法11-12
• 1.2.1.1 离子交换法11
• 1.2.1.2 水合物法11
• 1.2.1.3 电容吸附法（CDI）11-12
• 1.2.1.4 溶剂萃取法12
• 1.2.2 膜法12-14
• 1.2.2.1 电渗析法（ED）12-13
• 1.2.2.2 反渗透法（RO）13-14
• 1.2.3 蒸馏法14-19
• 1.2.3.1 盘式蒸馏14-15
• 1.2.3.2 多级闪蒸（MSF）15
• 1.2.3.3 多效蒸馏法（MED）15-16
• 1.2.3.4 蒸汽压缩法(VC)16-17
• 1.2.3.5 膜蒸馏（MD）17-18
• 1.2.3.6 降膜蒸发18-19
• 1.3 太阳能苦咸水淡化技术的国内外研究进展19-26
• 1.3.1 太阳能苦咸水淡化技术的原理和分类19-22
• 1.3.1.1 直接式太阳能蒸馏淡化技术19-21
• 1.3.1.2 间接式太阳能蒸馏淡化技术21-22
• 1.3.2 太阳能苦咸水淡化系统的开发22-25
• 1.3.2.1 太阳能集热器22-23
• 1.3.2.2 太阳能苦咸水淡化蒸发器23-25
• 1.3.3 太阳能苦咸水淡化技术的优势和存在的问题25-26
• 1.3.4 太阳能苦咸水淡化技术在西部村镇的适应性及前景分析26
• 1.4 研究的目的和意义26-27
• 1.5 研究内容和技术路线27-29
• 1.5.1 研究内容27-28
• 1.5.2 技术路线28-29
• 第2章 动力强化迭盘式蒸馏淡化基础试验29-43
• 2.1 动力强化单级盘式蒸馏淡化试验29-37
• 2.1.1 试验装置和仪器29-30
• 2.1.2 试验装置的安装、调试和运行30-31
• 2.1.3 试验基本参数31-32
• 2.1.4 装置的瞬态性能32-33
• 2.1.5 产水量与温度和时间的关系33-34
• 2.1.6 出水水质和温度的关系34
• 2.1.7 产水量与抽吸压力的关系34-36
• 2.1.8 产水量与盐度的关系36-37
• 2.2 动力强化二级盘式蒸馏淡化试验37-40
• 2.2.1 试验装置、流程和特点37-39
• 2.2.2 装置的瞬态性能39-40
• 2.2.3 平均产水量与温度的关系40
• 2.3 单级和二级盘式蒸馏日产量随温度变化的对比40-41
• 2.4 真空泵和电磁式空气泵的单盘蒸馏试验产水量比较41-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第3章 太阳能动力强化集成型迭盘式蒸馏系统的设计和试验43-54
• 3.1 系统的设计和工作流程43-45
• 3.1.1 集成型盘式蒸馏器的设计44
• 3.1.2 集成型盘式蒸馏器的运行44-45
• 3.2 系统传热理论分析45-47
• 3.3 集成型迭盘蒸馏系统淡化试验47-50
• 3.3.1 装置瞬态性能47-49
• 3.3.2 不同级数迭盘蒸馏产水量变化49-50
• 3.4 影响产水量的因素分析50-51
• 3.5 与太阳能集热器联用的可行性分析51-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 结论和建议54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-60
• 附录60

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