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℃。     

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。     

四效管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置性能研究

增加太阳能海水淡化装置的运行效数可显著地提升其热能利用效率和总产水量。为此,该文设计四效竖管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置,对比研究运行效数对装置内环形封闭小空间中水蒸气热质传递的影响,理论分析装置内气体介质传热传质特性,采用试验测试数据对理论计算结果进行验证,同时还对不同运行温度条件下,装置各效产水速率、蒸发冷凝温度、竖直方向温度梯度以及排浓海水温度等参数进行测试分析。结果表明,四效海水淡化装置理论产水速率与试验产水速率变化趋势一致,二者最小偏差为6.08%,当运行温度为80℃时,装置总产水速率为0.95 kg/h,第1效产水速率是第4效产水速率的1.59倍,竖直方向温度差值最大为15.3℃,最高排浓海水温度为51.3℃。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

带吸液芯的倾斜式蒸馏器降膜蒸发实验研究

以电加热作为供热热源来模拟太阳能,研究了不同工况下蒸馏器的降膜蒸发特性,实验表明,热流密度、给水流量以及给水温度是影响蒸馏器产水速率的主要因素.其他条件相同时,冷却水流量对产水速率的影响很小,产水速率随着热流密度与给水温度的增大呈线性增加.得到的产水速率的实验关联式可为倾斜式蒸馏器的设计和优化提供参考.     

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)。     

具有折皱底面的多级迭盘式太阳能蒸馏器的模拟实验研究

设计制作了一台蒸发面积为0．2025m^2，各盘具有折皱底面的多级迭盘式太阳能蒸馏器，用普通电热器作为热源对之进行了模拟实验研究。对装置的瞬态和稳态性能进行了测试，给出了在不同迭盘数的情况下，蒸馏器的运行温度、能耗与产水量的关系，并计算了在不同运行温度下装置的性能系数。结果表明，当温度大于70℃时，内强化传热多级迭盘式太阳能蒸馏器有良好的产水性能．对影响产水率的其它因素也作了讨论。     

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。     

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。     

吸收式太阳能海水淡化系统中降膜吸收与再生过程研究

针对吸收式太阳能海水淡化系统设计了降膜吸收、再生实验装置,分别以溴化锂、氯化钙两种溶液为工质对装置进行了实验研究。通过改变影响工质吸收与再生性能的条件(如溶液浓度和温度等),给出了不同工况下系统的运行情况。实验结果表明,当运行压力低于20kPa、热源温度高于75℃时溶液已有较好的再生速率,而当海水蒸发温度高于45℃时,溶液也已有较好的吸收速率,完全满足太阳能集热系统供热要求。还给出了系统最佳运行参数范围。     

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。     

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。     

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。     

降膜蒸发—凝结型闭式循环太阳能蒸馏系统的模拟实验研究

建立了一套采光面积为1．07m∧2、主动回收蒸汽潜热及浓海不余热降膜蒸发－凝结型闭式循环太阳能蒸馏系统,4盏卤素灯作为太阳能模拟器，对该系统进行了模拟实验研究。实验结果表明，由于在本蒸馏系统中采用了强迫降膜蒸发及降膜凝结技术，使其中大部分的蒸汽潜热以及浓盐水的显热都得到了重复利用，单位采光面积的产量相对于传统的盘式（单级）太阳能蒸馏器提高了2－3倍。