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。     

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。     

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%。     

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。     

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.     

户用多效太阳能苦咸水蒸馏器产水特性研究

工业化太阳能苦咸水淡化装置占地面积大、初始投资高,难以应用于分布式户用苦咸水淡化过程。文章设计了一种户用多效太阳能苦咸水蒸馏器,该蒸馏器具有占地面积小、低品位热能驱动、运行简单等特点,可以实现分布式制备淡水。文章在实际天气条件下,测试了由平板太阳能集热器供能的户用多效太阳能苦咸水蒸馏器的产水速率,研究了该蒸馏器蒸发冷凝温度的变化情况,以及竖直方向冷凝温度梯度的分布情况。研究结果表明,晴天稳态运行时,户用多效太阳能苦咸水蒸馏器内蒸发冷凝温差的最大值约为22℃,沿竖直方向第一效冷凝套筒的冷凝温差约为9.8℃,该蒸馏器的最大产水速率为23.53 g/min,可以满足偏远地区小型户用淡水的制备需求。     

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。     

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。     

基于西北贫困区的热伏耦合型苦咸水淡化装置研究

针对中国西北贫困区和苦咸水地区交叉区域的淡水资源缺乏和光照资源丰富的现状,将太阳能光热和光伏技术耦合在一起,将蒸发舱与冷凝舱集成为一体,设计一种微型苦咸水淡化装置,并介绍其工作原理、主要组成部件、能量传输模型、影响产水量的主要因素及其之间的关系。研究结果表明:淡化装置在3种不同模式(光热模式、热伏耦合模式、电加热模式)下工作的产水速率有所不同,光热模式的最高产水速率是354 mL/h,热伏耦合模式的最高产水速率是536 mL/h,比光热模式提高了51.2%,但不如电加热模式的高,其产水速率可达到2389 mL/h,3种模式的产水速率依次为递增的关系。     

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。     

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。     

漂浮式聚光升膜多效太阳能蒸馏器的性能研究

提出一种漂浮在海面上进行淡化产水的聚光升膜多效太阳能蒸馏器，该淡化装置包含一个抛物面聚光镜和多个垂直布置的蒸发-冷凝单元。采用吸水芯作为蒸发器，利用毛细吸力使海水形成上升的液膜，有效减少了加热损失。建立理论模型分析装置内部的传热传质过程。通过实验研究不同运行参数对装置温度、产水量和比能耗的影响。室内稳态研究结果表明，当太阳辐照度为900 W/m²时，蒸馏器内部温差为56.9℃，产水率可达到2.64 kg/(m²·h)。在户外平均太阳辐照度为603.7 W/m²的条件下，装置一天产水量为5.3 kg/(m²·d)，日平均比能耗为1591.6 kJ/kg。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。