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...     

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。     

横管降膜蒸发太阳能海水淡化装置的性能分析

在分析横管降膜蒸发机理的基础上，设计了一台降膜蒸发太阳能海水淡化装置，并对影响该装置性能的因素进行了实验研究。结果表明，该装置比传统的叠盘式太阳能海水淡化装置瞬态时间短，蒸发效果好，运行温度低。保持合理的海水喷淋密度，使海水在管外降膜蒸发，可使装置在较宽的温度范围内(70～9012)运行，且具有较高的淡水产量和能源利用率(7096以上)。     

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。     

低温多效蒸发海水淡化装置的计算分析

建立了多效蒸发海水淡化装置计算模型,对串流、并流和并叉流三种不同工艺流程下的低温多效蒸发海水淡化系统进行了计算和分析。计算结果显示,对于给定的多效蒸发海水淡化装置,提高加热蒸汽温度,可大大提高装置的淡化水量,同时对加热蒸汽的需求量也增大,但造水比随加热蒸汽温度的升高呈减小趋势;就三种工艺流程而言,并叉流具有较好的热利用率。     

潮汐能太阳能多效蒸馏海水淡化装置的研究

根据潮汐能和太阳能的特点,并基于多效蒸馏技术,提出了一种新型的太阳能多效蒸馏海水淡化装置,该装置利用了降膜蒸发和降膜凝结强化传热技术.其主要特点是利用潮汐能代替用电力驱动的水泵和真空泵为系统给排水以及抽真空提供动力,从而降低了系统运行成本.对装置的运行原理进行了介绍,并对该装置利用潮汐能进行给水和排水以及抽真空过程的运行机理进行了理论分析.     

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。     

大型水平管降膜蒸发器管外热力参数分布计算分析

将分布参数方法与三维有限容积数值计算方法相结合,对大型水平管降膜蒸发海水淡化装置内的海水蒸发过程进行了模拟计算,获得了海水温度、海水盐度、二次蒸汽流速等参数的三维空间分布。详述了传热系数、海水沸点升高、传热温差等参数的空间分布特征。为低温多效蒸发海水淡化装置的工作特征理论提供了支持,为海水淡化装置的大型水平管降膜蒸发器分析与设计提供了理论基础。     

海水淡化技术进展及能源综合利用

海水淡化技术是将海水中的盐和水分离的技术。介绍国内外海水淡化技术发展历程,指明未来海水淡化技术发展方向,并结合我国能源现状建议采用水电联产低温多效蒸发海水淡化系统。该系统利用电厂的低品热源作为海水淡化过程的热源,实现能源的综合利用,降低制水成本,是适应我国国情、解决沿海地区淡水资源短缺的有效途径。     

TVC在MED海水淡化装置中的作用和性能分析

建立了蒸汽热力压缩器(thermal vapor compressor,TVC)和多效蒸发(multi-effect distillation,MED)海水淡化装置热力过程数学模型,计算分析了TVC对MED海水淡化装置性能的影响,讨论了对于一定设计条件下的海水淡化装置,蒸发器效数,TVC引射蒸汽、工作蒸汽及抽汽位置和装置的造水比、蒸发器传热面积、喷射系数的关系。结果表明:蒸发器效数、TVC吸入蒸汽温度的增加都会升高造水比;根据造水比和蒸发器传热面积,适当设置TVC在多效蒸发海水淡化装置中的抽汽位置,海水淡化装置的能效可以有很大的提高。     

水平管降膜蒸发器传热传质实验研究

水平管降膜蒸发器因传质传热系数高而被广泛应用于淡化水处理中。搭建了水平管降膜蒸发传热实验台,通过对实验结果的归纳,得到了水平管降膜蒸发器的蒸发量随喷淋密度、蒸发温度、热通量的变化规律及热量利用率随蒸发温度的变化规律。结果表明,热通量范围不同时,蒸发量随喷淋密度的变化规律不同;蒸发量随热通量的增大而增大,随蒸发温度的增大而增大;热量利用率随蒸发温度的增大而增大。     

Experience on horizontal‐tube falling‐film evaporation simulation by lattice‐Boltzmann method

Complex heat and mass transfers through falling‐film or spray‐film evaporation are widely used in chemical, refrigeration, petroleum refining, desalination, and food industries. Considering that microscopic effects, like surface tension, flow, mass, and heat transfers, are interdependent phenomena, the high‐precision simulation of falling‐film evaporation through a mesoscopic method is of great importance. In the current study, the lattice‐Boltzmann method and the phase‐field model with a proper source term are used for evaporation simulation in a horizontal‐tube falling film. Here, the curvature of the tube is captured by appropriate boundary conditions. Nondimensional numbers and the geometry of the model are determined in a range of practical values. By comparing the film thickness, mass, and heat transfer with valid references in the literature, an acceptable agreement is observed, which reveals the effectiveness of this method in understanding the details and predictions. Overall, the time evolution of temperature contours and streamlines during falling‐film evaporation approves the superiority of this method in keeping details along with lower difficulty and cost compared with the classical methods.     

Bubble-assisted film evaporation correlation for saline water at sub-atmospheric pressures in horizontal-tube evaporator

In falling film evaporators, the overall heat transfer coefficient is controlled by film thickness, velocity, liquid properties and the temperature differential across the film layer. This article presents the heat transfer behavior for evaporative film boiling on horizontal tubes, but working at low pressures of 0.93–3.60 kPa (corresponding solution saturation temperatures of 279–300 K) as well as seawater salinity of 15,000 to 90,000 mg/l or ppm. Owing to a dearth of literature on film-boiling at these conditions, the article is motivated by the importance of evaporative film boiling in the desalination processes such as the multi-effect distillation (MED) or multi-stage flashing (MSF): It is observed that in addition to the above-mentioned parameters, evaporative heat transfer of seawater is affected by the emergence of micro-bubbles within the thin film layer, particularly when the liquid saturation temperatures drop below 298 K (3.1 kPa). Such micro bubbles are generated near to the tube wall surfaces and they enhanced the heat transfer by two or more folds when compared with the predictions of conventional evaporative film boiling. The appearance of micro-bubbles is attributed to the rapid increase in the specific volume of vapor, i.e., dv/dT, at low saturation temperature conditions. A new correlation is thus proposed in this article and it shows good agreement to the measured data with an experimental uncertainty of 8% and regression RMSE of 3.5%.     

柴油发电机组废热驱动的海水淡化系统分析

利用海岛柴油发电机组排出的废热驱动低温多效海水淡化装置实现水电联产,节约能源并为缺水海岛提供价格低廉的淡水。根据柴油发电机组工作参数,设计了一套低温多效海水淡化系统,经热力和换热设计计算确定该系统的主要结构参数。并在不同的发电机组负荷下,对系统的产水率、喷淋密度、浓缩比等参数进行了模拟计算,其研究结果可为实际的海岛水电联产系统的设计和运行提供参考。     

Numerical Study on Flow Heat Transfer Characteristics of Horizontal Tube Falling-Film Evaporator

As an efficient and energy-saving heat exchange technology,horizontal tube falling film evaporation has a great application prospect in refrigeration and air co...     

低温多效海水淡化工程材料的选用

通过对众和海水淡化工程有限公司参与设计并制造的三台低温多效海水淡化设备的研究,介绍了低温多效海水淡化工程用材料的选取,探讨了常用在低温多效海水淡化工程上的一些材料及其性能。在此基础上提出了对低温多效海水淡化工程材料选取的一些建议。     

压汽闪蒸海水淡化方法的研究与进展

分析、比较、归纳出现有海水淡化方法中,多级闪蒸法和多效蒸馏法在开路热焓过程中,有二次蒸汽的凝结潜热损失问题、蒸馏法的结垢与腐蚀问题、反渗透法的海水前处理与产品水质不稳定问题.进而综合其优点,首次提出:由热功效率最高的压汽法,来驱动产品水质最好的闪蒸法,这样一种全新、最优、集成的压汽闪蒸法海水淡化工艺,兼具投资成本最低、独立闪蒸操作、模块化组合生产等技术优势.由于集成技术成熟而全面,装置运行安全而可靠,必将以卓越的技术性、经济性,逐步取代现有各种方法,统一海水淡化市场,引导海水淡化技术发展.