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。     

HAT循环湿化器内部传热传质实验研究

为了研究湿空气透平(HAT)循环湿化器内部气液两相间的传热传质规律,搭建了高压填料湿化器实验系统,并自主开发了加压气液两相温度和相对湿度测量装置,得到15个工况下湿化器内湿空气温度(气温)、水的温度(水温)以及相对湿度沿湿化器高度的分布规律,研究了水气比、进口水温对湿化器内湿化过程的影响规律。结果表明:气液两相温度分别沿流动方向先降低后升高,湿空气在湿化器底部就已达到饱和状态;水气比对湿化器性能和内部气液参数的影响较大,水气比增大,进口水温升高,同一位置的水温和气温均升高,总体加湿量增大;进口水温升高时,底部湿空气更快达到饱和状态。     

管式蒸馏海水淡化的热质传递强化研究

针对管式海水淡化的局限性,提出两种提高管式蒸馏热质传递效能的方法,研究不同强化方式下管式蒸馏淡化热质传递特性及性能。研究结果表明:采用管外增设肋片和表面亲水改性等方式的淡化器均能达到良好的产水效果。肋片型管式淡化器产水率比光滑管式淡化器高,并随运行温度的升高,产水率提高幅度增大,运行温度为75℃时,肋片型管式淡化器产水率比光滑管式淡化器提高43%;亲水改性型淡化器的产水率较高,运行温度为75℃时,亲水改性淡化器比光滑管式淡化器产水率提高约15%。     

逆流喷雾式饱和器内湿化过程的实验研究

对逆流喷雾式饱和器内部空气的湿化过程进行实验研究，实验中不仅测量了饱和器进出口湿空气的相对湿度、温度和水的温度，而且也测量了饱和器内部几个高度截面上湿空气的相对湿度和气相、液相的温度。根据实验测量的湿空气的相对湿度和温度，计算出了饱和器内湿空气的含湿量和测量高度间湿空气的加湿量。由实验结果可见，随水气质量比的增大,饱和器出口湿空气的温度和温升也相应增大。湿空气的含湿量和水的蒸发量、出口温度随进口水温升高、水气质量比增大而增大。在所有实验工况下，饱和器出口湿空气接近或达到饱和。随空气速度增大水滴逃逸量增大。总体上饱和器内部下部主要是加湿进口空气，上部是加湿和加热空气。     

水-酒精混合蒸气在板式换热器中凝结时的压降特性

通过设计搭建板式换热器凝结换热实验台,研究了不同酒精质量分数(0%、1%、10%和50%)、蒸气压力(70kPa、80kPa和90kPa)和蒸气流速(15m/s和25m/s)下,水-酒精混合蒸气在板式换热器中凝结时的热侧压降随出口蒸气干度的变化特性.在实验数据的基础上,采用Lockhart-Martinelli模型计算压降,并对其进行修正.结果表明:压降随着酒精质量分数的增大而升高,与纯水蒸气相比,在同样工况下,50%酒精质量分数的混合蒸气压降增大近1倍;在相同的酒精质量分数、蒸气流速和出口蒸气干度下,蒸气压力对压降影响明显,蒸气压力越大压降越小;实验值与拟合值的对比误差在±20%.     

负压对太阳能加湿除湿产淡水性能的影响

为提高淡水产量,设计一种太阳能负压式太阳能加湿除湿海水淡化系统,通过减小加湿腔体内压强来增加湿空气中含湿量,湿空气分别在液环真空泵和除湿腔内冷凝收集得到淡水。湿空气中含湿量上升,日产淡水总量增加。当湿空气温度70 ℃时,加湿腔压强从90 kPa减至70 kPa,含湿量增加154.9 g/kg;加湿腔压强70 kPa时,12：00—14：00可稳定产淡水1.8 kg/h以上,最高可达2.1 kg/h。装置性能系数GOR最高可达1.7。     

小型管式降膜太阳能海水蒸馏装置性能分析

为了利用分布式小型海水脱盐装置生产淡水,文章提出了一种新型管式降膜太阳能海水蒸馏装置,并分析了该装置的产水性能,以及进料海水盐度、进水流量等对该装置的产水速率、冷凝温度、排浓海水温度等的影响。研究结果表明:产水速率随着进料海水盐度的增加而减小,在运行温度为80℃的情况下,当进料海水盐度为3.5%时,产水速率为151.02 g/10 min,比进料海水盐度为10.5%时增加了20.33%;产水速率随着进水流量的减少而增加,在运行温度为80℃的情况下,当进水流量为0.44 kg/h时,产水速率为0.907 kg/h,比进水流量为0.68 kg/h时增加了21.42%;通过管式降膜太阳能海水蒸馏装置的模块化组合,可以满足用户不同的淡水需求量。     

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。     

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%。     

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。