不同特征尺寸管式降膜太阳能海水蒸馏器热性能分析

为提高小型太阳能海水蒸馏器热能利用效率和产水速率,设计一种管式降膜太阳能海水蒸馏器,基于小高径比环形封闭空间水蒸气传热传质特性,分析特征尺寸和运行温度对装置单位冷凝面积产水速率的影响机理,研究不同特征尺寸管式降膜太阳能海水蒸馏器蒸发冷凝温差、竖直方向冷凝温度梯度等变化规律。结果表明,运行温度为85℃时,特征尺寸为0.015 m的管式降膜太阳能海水蒸馏器单位冷凝面积产水速率为0.696 kg/(h·m~2),比特征尺寸为0.035 m的蒸馏器增加10.48%,冷凝温度T_4为81.94℃,比特征尺寸为0.035 m的蒸馏器高3.83℃,在测试范围内蒸发冷凝温差最小为1.9℃,该研究可为强化管式太阳能海水淡化装置热质传递过程提供技术参考。     

特征尺寸对竖管降膜太阳能海水蒸馏装置性能影响

针对小型太阳能海水蒸馏装置产水速率低等问题,设计竖管降膜太阳能海水蒸馏装置,理论推导单位冷凝面积产水速率ms的计算方法,分析特征尺寸对该太阳能海水蒸馏装置单位冷凝面积产水速率、二元混合气体对流传热温度、冷凝壁面温度梯度值等热特性的影响机理。结果表明,在输入功率为168 W,特征尺寸为15 mm的装置稳态运行时,单位冷凝面积最大产水速率为240.63 g/20 min,比特征尺寸为35 mm的装置增加了24.16%,二元混合气体稳态运行温度为85.37℃,比特征尺寸为35 mm的装置提高了7.21℃。     

多效管式太阳能苦咸水淡化装置热质传递强化研究

针对管式太阳能蒸馏苦咸水淡化装置产水率低的问题,提出了一种多效管式太阳能苦咸水淡化装置。文章介绍了淡化装置的构造和运行原理,提出了两种强化管式太阳能苦咸水淡化装置内部传热传质效能的方法,测试了装置在定功率和定温度运行条件下蒸发温度、冷凝温度和产水量的变化,研究了对其第二效套筒风冷和水冷条件下,装置淡水产量随运行温度变化的规律。研究结果表明:在输入功率为335 W时,装置的性能系数达到1.37;当加热温度为80℃,对装置套筒进行风冷强化时,淡水产量为1.248 kg/h,比无风冷时的装置淡水产量增加了82.5%;当对装置套筒进行水冷强化时,淡水产量为1.556 kg/h,是无水冷时的装置淡水产量的2.28倍。     

回热对竖管式太阳能海水淡化装置性能的影响

针对管式太阳能海水淡化装置淡水产量较低的问题,提出一种新的具有回热功能的竖管式太阳能海水淡化装置,通过建立装置内部传热传质关系,得到竖管式太阳能海水淡化装置理论淡水产量预测计算方法,分别对单效和两效淡化装置在回热和非回热运行条件下,定温运行工况时的淡水产量、进料海水温度等进行试验研究。结果表明,运行温度为80℃,两效淡化装置在回热运行条件下,淡水产量比非回热运行条件时增加13.32%,单效淡化装置在回热运行条件下,淡水产量比非回热运行条件时增加32.83%,进料海水温度明显升高,装置淡水产量试验测试值与理论计算值趋势一致,吻合度较好。     

叠置式太阳能加湿除湿海水淡化系统的稳态性能研究

介绍一种基于空气加湿除湿技术的太阳能海水淡化装置,装置中除湿腔叠置在加湿腔的上部,以此缩小装置的占地面积并利用热湿空气自然上升的浮力,形成一种新结构。详细说明装置的结构和运行原理,并研究控制海水运行温度、流量、循环空气流率等参数对装置产水性能的影响。实验结果表明,装置产水量随进水流量和运行温度增加而增加,当温度为90℃时,进水流量为420 kg/h,装置的最大产水量达到10.38 kg/h,装置性能系数GOR最大为1.33。系统在类似条件下的理论产水率达到约15.6 kg/h,性能系数达到1.90。对生化小球和加湿帘2种填料及不同填料厚度的产水性能进行测试,结果表明填料的选择,要结合装置体积和传质效率来综合考虑。     

聚光直热式加湿除湿型太阳能海水淡化装置性能测试与经济性分析

对一种聚光直热式加湿除湿太阳能海水淡化装置进行实验测试,根据其产淡水速率和经济成本,对其长期运行的经济性进行分析。在室内稳定条件下,测试给出海水喷淋温度、加热功率等对产水速率的影响曲线。结果表明,采用双层加湿小球作为加湿层材料的系统产水效果最好,在喷淋温度为73℃时,其产水速率为1.12 kg/h。在实际天气下,也测试给出装置内部的工作温度和产水性能随时间的变化曲线。实验结果表明,在平均太阳直射辐照度为692 W/m~2时,最大产水速率达到0.52 kg/h,装置的平均性能系数达到0.84。     

锥台式降膜蒸发太阳能苦咸水淡化装置实验研究

针对传统太阳能苦咸水淡化装置运行过程中水体热容量大、传热距离长的问题,文章提出并设计了新型锥台式降膜蒸发太阳能苦咸水淡化装置,通过倾斜冷凝面以拦截浮升水蒸气,从而缩短了苦咸水液膜蒸发传热距离,减少了蒸发冷凝腔内不凝气体量,实现了封闭环形空间内小特征尺寸传热,通过对比分析冷凝面倾斜角度为70°（装置一）和冷凝面倾斜角度为45°（装置二）两装置产水速率和性能系数（GOR）,得到影响该装置性能的关键因素。结果表明,在进水流量为0.30 kg/h时,装置一最大稳态产水速率为0.24 kg/h,比装置二增加了8.33%,其最大蒸发冷凝温差为3.8℃,竖直方向冷凝温度差为1.7℃,性能系数为0.63,该研究为提升小型太阳能苦咸水淡化技术热能利用效率做了有益的探索。     

太阳能中温闪蒸海水淡化系统产水性能研究

为提高系统产水性能并降低内部结垢,提出一种由非跟踪复合抛物面聚光器加热导热油至100 ℃以上作为供能热源,采用喷雾辅助闪蒸的海水淡化系统。实验研究实际天气中,不同太阳辐照度下进水口温度、进水流量对系统产淡水性能的影响。采用密封压力桶可将进水口温度升至沸点以上,最高可达123 ℃。太阳辐照度波动较大时,进水口温度保持稳定,系统可稳定运行。进水口温度对产水速率影响显著,平均进水口温度从100 ℃升至120 ℃时,产水速率提高47.61%。当进水流量为50 kg/h,压力维持在0.045 MPa时,系统产水速率最大,日累计淡水产量可达11.14 kg/（d·m²）,小时效率为81.45%,单级生产率为9.15%。     

多效增湿除湿太阳能海水淡化装置的性能试验

文章提出了一种具有规模灵活、操作简单、维护运行成本低廉、易于和可再生能源结合等优点的新型多效增湿除湿太阳能海水淡化装置;介绍了装置的结构和运行原理,进行了海水运行温度、进水流量等影响产水性能的参数的实验研究。研究结果表明,装置产水量随进水流量和运行温度增加而增大,当进水流量为906 kg/h时,装置产水量达到58.14 kg/h。该多效增湿除湿海水淡化系统具有较大的性能提升空间和广阔的应用前景。     

多效竖管降膜蒸发太阳能海水淡化装置性能研究

设计一种由平板太阳集热器和海水淡化单元组成的多效同轴竖管降膜蒸发式太阳能海水淡化装置。研究装置的能量流动情况,并在实际天气条件下对装置进行性能测试,给出该装置的产水量和运行温度随运行时间、辐照度的变化曲线。结果表明,装置在实际天气条件下,日产水量最高达到9.92 kg,最大产水速率为2.0 kg/h,是一种理想的太阳能海水淡化器。     

热空气式加湿除湿海水淡化装置研究

基于喷淋水自循环与太阳能加热空气的方法,设计一种加湿除湿型海水淡化装置。首先对装置的结构及原理进行说明,然后对装置各部分的能量平衡进行分析,最后实验研究装置集热及产水性能。从实验结果可知,淡化装置所匹配的太阳能空气集热器效率在37%～50%之间,在循环风量为164.21 m~3/h、海水喷淋速率为971 kg/h以及淡水喷淋速率为896 kg/h的条件下,装置最大半小时产水量为2.2 kg。此外,研究结果显示,因喷淋水自循环,喷淋速率的变化对装置产水量的影响较小。     

带肋片多效管式海水淡化装置的实验研究

设计一种带肋片多效管式海水淡化装置并利用模拟热源对装置进行实验研究。实验中对系统稳态产水性能进行测试,给出系统在不同运行温度、压力下的产水速率和性能系数。实验结果表明:装置小时产水量随运行温度升高而增大,80℃时小时产水量为0.59 kg/h;对装置进行抽真空后装置的小时产水量增加明显,在运行温度为70℃压力为0.31 k Pa时,小时产水量最大为1.19 kg/h;装置的性能系数最高达1.5,定功率运行10 h,产水量最高为8.58 kg。     

竖管式蒸馏太阳能苦咸水淡化装置性能研究

针对偏远缺水地区提出一种新型竖管式蒸馏太阳能苦咸水淡化装置,利用嵌套圆管之间小空间形成苦咸水受热蒸发冷凝腔从而生成淡水,该装置具有结构紧凑、节省空间、承压性能好等特点。介绍了竖管式蒸馏太阳能苦咸水淡化装置的结构原理,对装置在不同加热功率下淡水产量及蒸发冷凝温度进行了试验研究,得到了不同运行工况下装置的性能系数,探索了提高装置淡水产量的方法,分别研究了在负压运行工况和套筒外壁面水冷负压运行工况下的装置淡水产量和温度变化。结果表明:装置在输入功率为200 W时,性能系数可以达到0.80;工作压力为75kPa,加热温度为80.00℃时,装置淡水产量为0.259kg/h,比相同加热温度下常压时装置淡水产量提高23.90%;当装置套筒外壁面进行水冷强化,工作压力为75kPa,加热温度为70.00℃时,装置淡水产量为0.690kg/h,是非水冷相同运行工况下装置淡水产量的3.62倍。     

一种回收蒸发潜热太阳能蒸馏装置的研究

对一种回收蒸发潜热的太阳能蒸馏装置进行了研究.结果表明,太阳辐照度、冷凝器冷却海水流量和蒸发器入口海水温度是影响系统性能的主要因素,当冷凝器冷却海水流量为45 l/h,蒸发器入口海水温度为75℃时,系统具有较大的淡水产量和合适的系统GOR值.     

倾斜降膜蒸发特性实验研究

以电加热作为供热热源来模拟太阳能,研究了不同工况下倾斜降膜蒸发特性,通过对蒸馏器吸热面和冷凝面划分等间距小区段,根据液膜和冷凝面的温度分布,利用Dunkle模型预测了蒸馏器的产水速率.结果表明:热流密度、单位长度给水质量流量、倾斜角度和单位长度冷却水质量流量是影响蒸馏器产水速率的主要因素;产水速率随着热流密度的增大呈线性增加;在单位长度给水质量流量为5.5～10.0kg/(h.m)时,产水速率随着单位长度给水质量流量的减小呈线性增大,单位长度给水质量流量为0.7～5.5kg/(h.m)时,产水速率波动较小;在倾斜角度为15°～60°时,产水速率随着倾斜角度的增大而增大;冷却水均匀地流过冷凝面上表面有助于增大蒸馏器的产水速率;蒸馏器吸热面和冷凝面划分的区段越多,模型预测值与实验值吻合越好.     

横管式太阳能苦咸水淡化装置产水性能研究

提出一种新型横管式太阳能苦咸水淡化装置,介绍装置的工作原理,通过建立装置内传热传质关系,得到单效及两效横管式太阳能苦咸水淡化装置的淡水产量预测值。用电加热管代替太阳能集热系统,对单效和两效装置在稳态运行时测点温度变化和产水速率进行测试。结果表明:两个装置稳态运行时,蒸汽主要在套管内上部进行凝结,产水速率均随加热温度的升高而增大,两效淡化装置在加热温度为80℃时的淡水产量为0.728 kg/h,是单效装置的2.1倍,实验测试值与理论计算值随温度变化趋势一致,两效淡化装置性能系数可达1.67。     

负压管式蒸馏装置内水蒸气输运过程数值模拟分析

维持蒸馏空腔负压运行可显著提高海水淡化装置的产水性能。为了研究负压条件下,管式蒸馏空腔内水蒸气的输运特性,构建了CFD计算模型,并采用实验数据对CFD计算结果进行验证。此外,文章还根据CFD计算结果得到负压管式蒸馏空腔内湿空气流速、湿空气温度和水蒸气质量分数的分布情况,并对不同负压条件下,管式蒸馏装置的产水性能进行了预测。分析结果表明:管式蒸馏空腔内存在两个对称的环形流动区域,随着该空腔内水温逐渐升高以及操作压力逐渐降低,该空腔内水蒸气的质量分数逐渐增大,湿空气平均流速逐渐增大;与常压下空腔内湿空气的流速相比,当空腔内的操作压力为40 kPa时,湿空气的平均流速约增大了1.5倍;当空腔内的操作压力为40 kPa,水温为70℃时,湿空气的最大流速为0.159 m/s;与常压运行工况相比,当管式蒸馏空腔处于负压运行工况时,管式蒸馏装置的产水速率增大了1.4～6倍,管式蒸馏空腔内温度越低,负压对管式蒸馏装置的产水速率的提升效果越明显。     

叠置式增湿去湿太阳能海水淡化系统的稳态研究

设计了一台具有叠置结构的增湿去湿太阳能海水淡化系统,该系统可采用太阳能系统供热,也可利用其他余热系统供热。在稳态供热条件下,对系统的产水性能随热海水布水温度的变化进行了测试,并对该条件下性能系数进行了计算。结果表明:当喷淋海水温度为85℃时,系统的淡水产量可达到63.4 kg/h,单效时性能系数可达0.77;在关闭循环风机,仅依靠热湿空气自身升力的条件下,此温度下淡水产量约为37 kg/h,可达有风机时的58%,说明叠置式的分布设计是有效的。     

不凝气体对竖管太阳能海水淡化装置性能的影响

针对太阳能海水淡化装置内不凝气体抑制气水混合物冷凝换热的问题,设计一种竖管太阳能海水淡化装置,通过分别填充氦气和空气作为蒸发冷凝腔工作介质,研究2种不凝气体对装置产水速率、蒸发冷凝温差、热扩散系数以及竖直温度梯度分布等性能的影响机理。结果表明,该淡化装置加热温度为80℃时,填充氦气的装置产水速率为245 g/h,比填充空气的装置产水速率增加15%,填充氦气的装置上测点温度与下测点温度相差约0.1℃,基于试验数据给出不凝气体为氦气运行条件下装置内Nu与Ra的经验关联式,二者呈指数函数关系,决定系数为0.9926。     

三效竖管降膜蒸发式太阳能苦咸水淡化装置性能研究

针对传统太阳能苦咸水淡化装置产水量小、能量利用效率低等缺陷,文章设计、制作了一种具有回热功能的三效竖管降膜蒸发式太阳能苦咸水淡化装置,利用该装置可以有效地回收水蒸气的冷凝潜热。文章对该装置在不同输入功率下的瞬态、稳态性能进行分析,对不同运行工况下该装置的性能系数进行计算,同时,对该装置在回热和非回热运行工况下的进水温度、蒸发冷凝温差和产水速率等进行对比研究。分析结果表明:当输入功率为335 W时,稳态运行条件下,该装置的产水速率为175 g/10 min,性能系数最大,可达到2;定温运行工况下,采用回热运行模式时,该装置的产水速率大于非回热运行模式,最大可增加40.67%。