基于膜分离器的NH3-H2O-LiBr吸收式制冷系统的研究分析

氨-水-溴化锂（NH₃-H₂O-LiBr）三元吸收式制冷系统中溴化锂的存在有利于发生过程的进行，降低循环精馏热，但阻碍了吸收氨的传质过程，对吸收性能不利。对此本文提出基于膜分离器的氨-水-溴化锂吸收式制冷循环，可将溴化锂从进入吸收器的溶液中分离出来，进而改善吸收性能。并进行了在膜分离器中分离溴化锂的实验，实验结果表明NH₃-H₂O-LiBr三元溶液在膜分离器中两次循环后分离效率达98%。基于实验中的分离效率，利用Aspen Plus模拟器，进一步模拟分析了基于膜分离器的氨-水-溴化锂吸收式制冷系统，并计算其性能系数（COP）。结果表明，与普通三元循环相比，基于膜分离器的新型循环的能耗较低，性能系数可提高近10%。当发生温度从60℃升高到120℃时，循环的发生器热负荷逐渐降低，COP逐渐增大，最大达0.5869，较普通循环高6%，此时溴化锂质量分数变化范围为0~30%。     

LiCl溶液垂直管外降膜发生效果的实验

为了探究LiCl水溶液在低位太阳能吸收式制冷系统中的发生过程中的传热传质效果,在降膜发生实验装置基础上研究了LiCl水溶液在垂直管外降膜发生的传热传质过程。阐述了不同运行工况如不同的热水和溶液的流量、热源的温度、溶液的浓度和系统压力对LiCl水溶液发生过程传热传质效果的影响。同时也进行了相同工况下LiBr水溶液的对比实验。结果表明相同运行工况下LiCl水溶液降膜发生过程和LiBr水溶液的降膜发生过程有着相似的变化规律。虽然LiCl水溶液的垂直降膜发生速率略低于LiBr水溶液,但传质效果相差不大,LiCl溶液的低运行浓度有利于循环热力性能的提升。     

浓水溶液的膜蒸馏行为——Ⅱ.蒸气压下降和透析作用的影响

膜蒸馏的蒸馏通量随溶液浓度的增加而逐渐降低,其实质是传质分数和组件的蒸馏效率随浓度增大而下降。本文近似地计算了理论传质分数,实际透过分数和组件的蒸馏效率在不同温度条件下的变化情况以及浓度变化对它们的影响,从中分析了浓溶液的蒸气压下降对膜蒸馏的影响,讨论了膜蒸馏过程中因渗透压而产生的透析现象的存在以及透析现象对膜蒸馏的干扰作用。     

LiCl溶液垂直管外降膜发生效果的实验

为了探究LiCl水溶液在低位太阳能吸收式制冷系统中的发生过程中的传热传质效果,在降膜发生实验装置基础上研究了LiCl水溶液在垂直管外降膜发生的传热传质过程。阐述了不同运行工况如不同的热水和溶液的流量、热源的温度、溶液的浓度和系统压力对LiCl水溶液发生过程传热传质效果的影响。同时也进行了相同工况下LiBr水溶液的对比实验。结果表明相同运行工况下LiCl水溶液降膜发生过程和LiBr水溶液的降膜发生过程有着相似的变化规律。虽然LiCl水溶液的垂直降膜发生速率略低于LiBr水溶液,但传质效果相差不大,LiCl溶液的低运行浓度有利于循环热力性能的提升。     

膜蒸馏技术在溴化锂吸收式制冷中的研究进展

综述了直接接触式、真空式和气隙式膜蒸馏技术在溴化锂吸收式制冷系统中的研究现状,阐述了各类膜蒸馏技术原理及优缺点,并提出了膜蒸馏技术在今后溴化锂吸收式制冷领域中的研究和发展方向。     

双套型中空纤维膜接触器用于脱除水溶液中氨氮

利用双套型微孔疏水中空纤维膜制作的膜接触器脱除水溶液中氨的传质机理,建立了过程传质模型。考察了多种实验条件变化对其传质性能的影响;系统比较了双膜型膜接触器与传统单膜型膜接触器的性能差异。实验结果表明,新型膜器减少了渗透蒸馏效应对副产品铵盐溶液的稀释作用,在相同操作条件下,所得副产物(NH4)2SO4溶液浓度值比传统膜器高出29%;当吸收液中氢离子摩尔流率是料液中氨摩尔流率的1.2倍或更低时,新型膜器的总传质系数比传统膜器高6倍以上,这表明双套膜器克服了传统膜器中由于壳程非理想流动导致的明显传质阻力。用预处理后的垃圾渗滤液作含氨料液的600天长期实验结果表明双套膜型膜器的潜在使用寿命远远高出传统膜器。     

鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程研究

在传统气扫式膜蒸馏的基础上,设计了鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程.在循环流动的原液中鼓入低压压缩空气,在膜内腔形成气液两相流,以强化膜蒸馏传质换热;在冷侧将吹扫气循环利用.研究了原液流速以及温度、浓度、气液体积比,冷侧吹扫气流速等因素对过程性能的影响规律.结果表明,过程通量随原液温度、流速及冷侧吹扫气流速的提高而增加;原液浓度较高时,鼓气强化对膜蒸馏过程通量的促进作用明显,3.5%的NaCl溶液浓缩2.5倍以后,鼓气强化气扫式膜蒸馏过程通量比未施加鼓气强化的通量提高约20%.     

膜蒸馏

膜蒸馏(Membrane Distillation)是蒸馏法和膜法相结合的分离过程,具有相态变化,为近年来迅速发展起来的一种新型膜分离技术。它利用疏水性微孔膜提供很大的传质表面来实现水溶液汽化和传质的分离过程。其传质推动力是膜热侧和冷侧水溶液间的温度差所引起的传递组份的气相压差。膜蒸馏的优点:在常压和稍高于常温下操作,可充分利用废热或低温余热,从浓度很高的盐水中制取淡水,设备简单、操作方便,易于放大等,而引起各方重视。     

通气强化气隙式膜蒸馏质量传递数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对通气强化气隙式膜蒸馏(AGMD)过程进行了数值模拟,并探讨了强化过程的传质机理。利用FLUENT软件结合流体体积函数(VOF)模型,以通气强化过程膜管内的气液两相流体为研究对象,设定氯化钠溶液为分离介质,氮气为强化介质进行模型建立与模拟分析。结果表明:渗透通量模拟数据与实验数据基本吻合;通气可增大渗透通量(J)与传质系数(k),降低浓度极化率(CPC),有利于膜蒸馏过程;浓度分布模拟结果可用于预测局部浓度极化程度;由拟合出的通气强化过程传质系数关联式的形式,可知过渡扩散-泊肃叶流传质机理比过渡扩散传质机理更接近于通气强化膜蒸馏真实传质过程。基于气体在多孔介质中的传质理论,通过合理建模并设定模拟参数,可研究通气强化传质过程的影响因素(文中为气含率)对强化效果的影响,该方法也可推广应用于研究多影响因素的膜蒸馏强化传质过程。     

溴化锂吸收式循环的内外热物理参数与机组制冷特性耦合

溴化锂吸收式制冷技术,以其无污染、低消耗、运行平稳、用能模式多等优点在节能和环保领域越来越受到人们的重视。但相对于压缩式制冷,其效率较低的缺点限制了溴化锂吸收式制冷技术的广泛应用。基于溴化锂水溶液气液特性中汽液相平衡和溶液混合与分离的原理,通过调节机组循环过程中内部和外部的参数,实验分析对制冷机组制冷特性的耦合影响。实验结果表明:蒸发温度、充注浓度和吸收压力的提高均能提高制冷量和COP值,且吸收压力的提高效果最显著,其增幅范围最高可以超过100%,而冷却水温度的提高降低了制冷量COP值。因此,适当的耦合调节机组循环的热物理参数可以明显提高制冷性能。     

基于有效能分析的复杂精馏塔优化设计

提出了以有效能消耗最小为目标的复杂精馏塔优化设计新方法。给出了精馏塔优化设计模型及最佳进料位置、适宜理论板数NT、塔内换热器简约的确定方法,并以两组分正庚烷和乙苯的混合物为例进行设计与讨论。优化后的精馏塔含有中间换热器,与传统的简单塔有本质的区别,平衡线和操作线均处于相对平均的位置,更节能。     

膜蒸馏技术研究及应用进展

膜蒸馏作为一种新型分离技术,具有操作温度低、设备简单、脱盐率高等特点,在海水淡化、苦咸水脱盐、果汁浓缩等过程具有良好的应用前景。本文简述了膜蒸馏的工作原理、特点和膜材料的制备方法,指出当前膜材料的研究方向。综述了直接接触式、气隙式、真空式和气扫式4种基本膜蒸馏形式和几种改进的膜蒸馏形式的传热传质原理、研究现状和发展方向。重点介绍了可再生能源以及工业低温余热驱动膜蒸馏的技术特点、研究现状和应用,包括太阳能光伏/光热驱动膜蒸馏技术、太阳能热泵耦合驱动膜蒸馏技术、太阳池膜蒸馏技术、地热能梯级利用驱动膜蒸馏技术和低温余热驱动膜蒸馏技术等,并指出其发展方向。最后,探讨了膜蒸馏技术亟待研究和解决的问题,为该技术的进一步发展提供参考。     

塔内换热精馏的节能原理与数学模型

基于热力学第二定律提出了一种新型精馏节能技术——塔内换热精馏.对塔内换热精馏的概念及其节能原理进行了详细的阐述.分析表明,它尤其适合于塔顶、塔釜温差较大的场合.指出实现塔内换热精馏的关键是寻找既有良好的传热性能、又有良好的传质性能的内构件,并介绍了一种内构件——垂直翅片管,建立了塔内换热精馏的平衡级模型——MESHQ方程组,提出一种利用PRO/Ⅱ计算塔内换热精馏的简化方法.     

减压膜蒸馏热量回收过程研究

减压膜蒸馏作为一种新型的脱盐技术在海水淡化和高盐废水处理等方面具有广泛的应用价值。针对解决减压膜蒸馏过程中热量消耗大的问题展开了探索性研究,研制出了1套三级热量回收式减压膜蒸馏组件, 考察了不同操作条件对热量回收利用率的影响。研究结果表明,所设计的热量回收式组件能够有效回收利用减压膜蒸馏过程中的蒸汽潜热,而进料液温度、进料液流速和蒸汽透过侧真空度等操作条件都对其热量回收利用率具有一定程度的影响。为进一步提升减压膜蒸馏热量回收效率的研究和降低运行成本工艺技术的开发奠定了基础。     

基于有机朗肯循环的混合二甲苯MVR热泵精馏工艺

常规机械蒸气再压缩（MVR）热泵精馏分离混合二甲苯工艺,存在压缩机电耗较大及塔顶压缩蒸气的显热未被利用等问题。有机朗肯循环（ORC）发电技术则可以将低温余热转化为电能以供压缩机使用,由此提出了ORC发电技术耦合MVR热泵和带乏汽回热循环（EGC）的ORC发电技术耦合MVR热泵两种精馏工艺应用于本体系的分离研究。以年总费用（TAC）和能耗为分离工艺的评价指标,系统净输出功和循环热效率作为ORC系统的评价指标,对以上两种耦合精馏工艺进行模拟与优化,并与常规MVR热泵精馏工艺进行比较与分析。研究结果表明,ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺和带EGC的ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺较常规MVR热泵精馏工艺均具有一定的节能和经济优势,可分别减少能耗9.64%和9.89%,节省TAC 3.19%和3.50%。     

四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水热集成双溶剂萃取精馏工艺

针对四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水四元物系中存在多个二元共沸物的特点,本工作提出了常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取两种精馏工艺。基于WILSON方程计算得到热力学数据,并对萃取剂进行了筛选。结果表明,对于四氢呋喃-甲醇和乙酸甲酯-甲醇共沸物系,选用水作为萃取剂最为合适;而对于四氢呋喃-水和乙酸甲酯-水共沸物系,则选用乙二醇作为萃取剂最为合适,且总溶剂比为0.65,乙二醇和水的比例为1.3。在此基础上,以能耗和年总费用(TAC)作为精馏工艺的评价指标,对提出的常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取精馏工艺进行了模拟,并利用夹点分析技术对双溶剂萃取精馏系统的换热网络进行了优化。研究结果表明,优化后的换热网络其冷公用工程消耗降低44.12%,热公用工程消耗节约42.49%。与常规双溶剂萃取精馏工艺相比,热集成双溶剂萃取精馏工艺其能耗降低约43.29%,节省TAC约26.89%,热力学效率提高了3.25%。可见,热集成双溶剂萃取精馏工艺用于分离以上四元共沸物系,具有较好的技术经济优势。     

节能降耗的氨吸收制冷工艺

粗煤气净化采用氨吸收制冷工艺为低温甲醇洗提供冷量,两级精馏,三级吸收。粗煤气的余热代替蒸汽为精馏系统提供热源。粗煤气热量转移给氨蒸发过程所需的热量,既节省氨蒸发加热用蒸汽量,又节省冷却介质。降低了投资费用和运行费用。     

膜蒸馏和膜吸收技术现状及发展

膜蒸馏和膜吸收是一种以蒸汽压差为推动力的新型高效的膜分离技术,作者介绍了膜蒸馏和膜吸收技术发展现状,机理及优缺点,并对其在有机废水处理中的应用及今后发展方向进行了论述。     

热泵膜蒸馏系统及其特性分析

热泵可同时提供热能和冷能,与膜技术耦合具有较好的节能效果。在介绍热泵膜蒸馏系统结构和工作原理的基础上,对膜通量、热泵制冷系数、吨水能耗、单位热泵功率产水率、热泵功率与膜面积比等参数随料液温度的变化关系进行了分析。分析结果对掌握热泵膜蒸馏系统的基本特性具有较好的指导作用。     

液/液膜吸收法处理氨氮废水过程中渗透蒸馏的抑制

对用液／液膜吸收法处理水中氨氮过程中,伴生的水渗透蒸馏的抑制方法进行了研究．结果表明：料液中氨氮浓度高,其水的渗透蒸馏通量小;料液中含有一定的盐分,可抑制水的渗透蒸馏;适当降低料液温度,提高吸收液温度,对抑制料液水的渗透蒸馏有一定作用,其过程对传质系数影响不大。液／液膜吸收法处理含有一定盐分的,具有高浓度氨氮的废水,是可行的,具有广泛的工业应用价值。