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。     

海水淡化中降膜蒸发过程的实验研究

由于横管降膜蒸发具有传热系数高、热耗低、可利用低品位能源等优点,横管降膜蒸发技术成为低温多效海水淡化技术中应用最广泛的方法.搭建了单管横管降膜试验台,观测了横管降膜蒸发的流动过程,研究了横管降膜蒸发过程中的流动特性和传热特性,归纳了管间距、喷淋密度对横管降膜蒸发过程中流动特性和传热特性的影响.实验结果表明:喷淋密度的增...     

双热质耦合加湿除湿海水淡化性能试验分析

基于加湿除湿海水淡化技术,采用直接接触式除湿方法,设计了双热质耦合加湿除湿海水淡化装置。构建了相关的试验系统,并对海水淡化装置的热力性能进行了试验测试,获得了双热质耦合加湿除湿海水淡化系统设计工况点下的热力性能,并对海水流量、空气流量和气体分布器与海水淡化系统性能的依变规律进行了研究。测试结果表明:在双热质耦合加湿除湿海水淡化系统设计工况下,装置造水量和单位体积造水量分别达到5.3 kg·h~(-1)和16.56 kg·m~(-3)·h~(-1);产水量随着海水流量增加先增加12.5%后减小20.6%;减小空气流量装置的造水量减小了9.7%;加湿器引入气体分布器,装置的产水量增加11.3%。     

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。     

雾化加湿中的液滴蒸发与加湿过程数值分析

将雾化强化加湿技术引入加湿除湿海水淡化系统,建立雾滴与热空气之间的质能守恒及热质传递模型,并在相关假设基础,对雾化加湿器内的雾滴蒸发与空气热湿过程进行分析。分析结果显示,当空气和雾滴初始温度分别为90℃及20℃,气液体积比在45×10~3时,直径为100μm的雾滴在1.29s内实现完全蒸发,此时空气相对湿度为78%,而当气液体积比降低至40×10~3时,液滴直径降至36.7μm时达到气液平衡,此时空气相对湿度为100%。空气热湿过程分析结果显示,气液体积比为25×10~3~40×10~3时,出口空气相对湿度均能达到饱和状态,出口空气温度约为35℃,蒸发率可达70%以上。     

多级鼓泡式加湿除湿型太阳能海水淡化装置研究

提出一种多级鼓泡式加湿除湿型海水淡化装置。该装置主要由多曲面太阳能聚光系统、加湿层和除湿层以及相应的泵和管路组成。经聚光器加热后的高温空气在风机驱动下分别进入加湿层和除湿层,热风穿过各级筛板及筛孔,产生气泡,增大了空气与水的接触面积,强化了传热传质过程。在不同天气下对装置进行实验研究,结果表明：在晴朗天气下,装置的太阳能利用率最高可达0.41,淡化装置效率最大可达1.23,最大产水速率为3.66 kg/h,全天产水量为17.08 kg;在非晴朗天气下,装置产水量为12.43 kg。     

两种聚光器联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统实验研究

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。     

机械蒸汽再压缩式低温蒸发海水淡化蒸发性能实验研究

建立了一套机械蒸汽再压缩式低温蒸发海水淡化系统,以人工配制的盐水为对象,对机械蒸汽再压缩低温蒸发海水淡化系统进行实验研究,主要研究压缩机压缩比和蒸发温度对系统蒸发性能的影响。实验结果表明:产水率和压缩机比功耗随蒸发温度和压缩比的升高而升高,且压缩比对蒸发性能的影响较大。从节能及经济性角度上看,在满足产水要求和防结垢、防腐蚀需求下,选取较小的压缩比,和较大的蒸发温度有助于提高产水率,节约能耗。     

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。     

海水淡化用波纹管降膜蒸发强化传热实验研究

通过利用水平管降膜蒸发换热试验台分别对Φ19×0.75 mm的波纹管和光滑管进行实验研究。实验在变喷淋密度(0.007~0.130 kg/m·s)、变热通量(52~143 k W/m~2)、变传热温差(1.5~10.0℃)、变蒸发压力(0.020~0.065MPa)条件下进行。通过实验数据得到波纹管和光滑管传热系数与各影响因素(喷淋密度、热通量、传热温差、蒸发温度)之间的变化规律。实验结果表明:在一定范围内,降膜蒸发器的传热系数K随喷淋密度γ、热通量Q的增大、蒸发温度T的升高而增大,随传热温差Δt的增大而降低。当喷淋密度大于0.178 kg/(m·s)时,总传热系数趋于稳定,当热通量大于130 k W/m~2时,总传热系数的增速明显变缓。此外,不凝气含量对传热系数K的影响显著,在同等实验条件下波纹管的传热系数比光滑管提高近30%。     

蓄能型液体除湿蒸发冷却系统中除湿性能的实验研究

提出了一种新型空调系统——液体除湿冷却空调系统的设计方案并搭建一功率为3kW的实验台，考虑到除湿过程和再生过程是该系统性能优良的决定性环节，设计加工了水冷型波纹板降膜式结构的除湿器和以丝网填料作为内部填料的再生器。在此实验装置上对系统的除湿过程以及其蓄能能力特性进行了实验研究，得出影响该系统除湿能力、蓄能能力等方面的主要因素，为系统的优化设计和运行提供依据。     

降膜蒸发低温多效太阳能海水淡化系统实验研究

基于横管与竖管降膜蒸发与降膜凝结的强化传热传质机理,设计建造了一台具有四效回热性能的小型低温多效式太阳能海水淡化系统,用电加热水箱模拟太阳集热系统,对该系统进行了模拟实验。实验中,对系统的瞬态和稳态性能进行了测试,给出了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,由于在本系统中采用了横管、竖管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,提高了系统的性能系数。在供热水温度为75℃、系统内部压力为10kPa左右时,装置的性能系数可达到3.0左右。对影响产水率的其他因素也作了探索与分析,给出了合理的取值范围。     

多效鼓泡蒸发太阳能海水淡化系统的稳态实验研究

基于鼓泡蒸发和空气载湿气液相平衡机理,设计并实现了一台具有五级四效性能的鼓泡蒸发式太阳能海水淡化系统,对该系统的稳态产水性能进行研究,给出系统在特定的运行温度和压力环境中,不同鼓气量下各效的产水率、耗电当量及经济性能系数。实验结果表明,系统采用多效鼓泡蒸发技术并对各级采取鼓气量的优化组合措施,可提高系统的产水率。当各级载气流量分别为570、570、570、450L/h时的,装置的淡水产率为1.668L/h,GOR值为2.77,折算单位产量能耗4.93kWh/t,该点为装置的经济性能系数最高的工况点。     

光伏驱动的鼓泡加湿-热泵海水淡化装置研究

提出一种高效空气鼓泡加湿与热泵相结合的新型海水淡化装置,该装置可采用光伏发电驱动。重点设计加湿器及热泵的主要工艺参数和结构参数;计算并分析热泵冷凝和蒸发温度对装置主要性能参数的影响。研究表明,在设计工况下,0.09 m~2加湿器的产水量为6.40 kg/h,压缩机功耗为0.31kW。     

横管降膜蒸发内回热式太阳能海水淡化装置的实验研究

设计建造了一台利用太阳能或其它余热驱动的横管降膜蒸发内回热式海水淡化装置，并利用模拟热源对该装置进行了实验研究，由于在系统的蒸发及冷凝过程中，大部分水蒸汽的凝结潜热被重复利用于海水的预热及蒸发过程，因而系统具有较高的产水率，同时，由于在气流的闭式环过程中，蒸发腔中处于负压状态，冷凝腔中处于正压状态，强化了系统的产水性能，使系统的产水效率比传统的盘式太阳能蒸馏器提高了3倍左右，介绍了系统的瞬态特性及运行温度，供海水流率与产水量的相互关系，对影响系统产水率的其它因素进行了讨论。     

一种竖管降膜蒸发太阳能海水淡化装置的实验研究

设计了一种竖管降膜—横管冷凝的太阳能海水淡化装置。以电加热作为供热热源,在不同的运行参数下进行了实验研究,分析了影响装置性能的各种因素。分析表明:在供能相同的情况下,闭式循环的单位能耗产水率比开式循环提高了约1.0~1.5倍;提高循环热水进口温度有利于提高产水率和单位能耗产水率;海水流率有一个理想取值范围。     

基于NSGA-II的多效蒸发海水淡化系统优化研究

热压缩多效蒸发(MEE-TVC)海水淡化系统在工程中易于实现大型化应用,因此装置的优化设计极为必要。基于热力学第一、二定律,建立系统能质平衡模型和■分析模型。基于总收益需求法,建立系统经济性模型。以造水比最大(GOR_(max))/比■耗最小(e_(d, min))和单位造水成本最低(c_(p, tot, min))为目标,建立系统多目标优化模型,利用带有精英策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)求解得到Pareto最优解集,并将单目标和多目标优化方案进行对比分析。结果表明:与初始方案相比,热力性能单目标优化方案(e_(d, min)或GOR_(max))的单位造水成本增加约20%,而多目标优化方案则对三个目标均有改善。优化结果显示,所采用的优化方法可满足工程设计精度要求,且可为决策者提供基于不同偏好的优化方案。     

吸收式热泵多效蒸发海水淡化热力性能研究

提出了两级吸收式热泵多效蒸发海水淡化工艺流程,并建立了系统的数学模型。计算分析了溴化锂溶液浓度和加热蒸汽温度对系统的造水比、生产单位淡水所需传热面积和吸收式热泵的热力系数的影响。研究结果表明,系统的造水比和吸收式热泵的热力系数随加热蒸汽温度和LiBr浓溶液浓度的降低而增大,生产单位质量淡水所需传热面积随加热蒸汽温度的降低而急剧增加;通过调整溴化锂溶液的浓度,能够实现对不同品质热源的利用;该系统不仅能够保证淡水不被溴化锂污染,而且其造水比明显优于喷射泵多效蒸发系统和多效蒸发系统。     

液体除湿空调系统中除湿过程的模拟和实验研究

在对液体除湿机理研究的基础上,针对对流传热边界条件,建立了内冷型竖直板逆流降膜除湿过程的数学模型,并通过实验方法对该模型进行验证,实验采用CaCl2水溶液作为除湿剂,分析了各种进口参数对除湿效果的影响。结果表明:该数学模型能够较好地解释竖直板降膜除湿过程;空气和溶液的流量、温度,空气的含湿量,溶液的浓度等均对除湿过程有不同程度的影响。     

降膜蒸发多效回热吸收式太阳能海水淡化系统的实验研究

基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有四效回热性能的吸收式太阳能海水淡化系统,用电加热水箱模拟太阳能集热系统,对该系统进行了模拟实验。实验中,对系统的瞬态和稳态性能进行了测试,给出了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,由于在本系统中采用了横管、竖管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,并由于吸收工质对最末效蒸汽进行了主动吸收,回收了蒸汽的焓,从而强化了最后一效的蒸发过程,因而系统具有较高的性能系数。在供热水温度为80℃、系统内部压力为15kPa时,四效装置的性能系数可达到3.0左右,体现出吸收式系统的良好优势。对影响产水率的其他因素也作了探索与分析,给出了合理的取值范围。