两级机械蒸汽再压缩系统热力特性与优化研究

发布时间：2022-07-22 14:59

　　单级机械蒸汽再压缩系统广泛应用于各类蒸发浓缩领域,是节能降耗的有效形式。其对于沸点温升低、蒸发量大的物料具有较好的适用性和节能性。当物料的沸点温升较高时,水蒸气压缩机能耗显著提升,导致单级系统的节能性大幅降低。为有效解决上述问题,本文以沸点温升较大的硫酸镁溶液作为研究对象,设计了两级机械蒸汽再压缩系统,通过一级蒸发器对初期浓度、沸点温升均较低时的溶液先预先蒸发,二级蒸发器再继续蒸发至饱和状态,实现了蒸发浓缩过程的进一步节能。本文主要包括以下研究内容:（1）竖管降膜蒸发器传热传质过程数值模拟研究。以硫酸镁溶液在竖直管内的降膜蒸发过程为研究对象,考虑传质过程对传热的影响因素,对两级系统中的竖管降膜蒸发器进行传热传质研究;在适当简化传热、传质相互耦合复杂过程的基础上,采用数值解法求解液膜在管内蒸发的温度场、浓度场分布。并分析壁温、进口溶液浓度、进口溶液流量等对其传热性能的影响。（2）MVR水蒸气压缩机热力特性与蒸汽平衡研究。比较和分析R245fa工质与水蒸气在MVR系统不同工况下对压缩机结构设计与能耗的影响规律,提出适合低温蒸发的热泵蒸发系统;构建MVR压缩机能耗分析数学模型;在硫酸镁溶液的... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 MVR系统主要部件研究
        1.2.2 MVR工艺流程的研究
        1.2.3 MVR系统优化方法研究
        1.2.4 MVR系统运行特性研究
    1.3 国内外文献综述小结
    1.4 本文主要研究内容
第2章 竖管降膜蒸发器传热传质数值模拟研究
    2.1 竖管降膜蒸发传热传质过程机理
    2.2 工质物性参数方程的确定
        2.2.1 硫酸镁溶液主要物性参数计算方程拟合
        2.2.2 溶液分子扩散系数的求解
        2.2.3 液膜侧传热系数的定义
    2.3 竖管降膜蒸发器传热传质数学建模
        2.3.1 控制方程和边界条件
        2.3.2 液膜流速和膜厚求解
        2.3.3 汽液平衡方程
    2.4 数学模型求解
        2.4.1 控制区域和控制方程离散
        2.4.2 方程求解步骤
    2.5 模拟结果讨论
        2.5.1 温度和浓度的分布
        2.5.2 降膜蒸发传热系数影响因素
    2.6 本章小结
第3章 MVR水蒸气压缩机热力特性与蒸汽平衡
    3.1 MVR压缩机热力特性
        3.1.1 活塞式压缩机设计计算
        3.1.2 压缩机热力特性比较
    3.2 MVR压缩机计算模型建立
    3.3 蒸汽平衡规律
        3.3.1 蒸发器热量衡算
        3.3.2 热量衡算结果分析
        3.3.3 抽气量影响规律
    3.4 本章小结
第4章 两级MVR系统数学模型建立
    4.1 两级MVR系统工艺流程建立
    4.2 两级MVR系统热力模型建立
        4.2.1 两级MVR系统热力计算模型控制方程建立
        4.2.2 热力计算模型分析
    4.3 两级MVR系统传热计算模型建立
        4.3.1 预热器传热计算模型建立
        4.3.2 竖管降膜蒸发器传热计算模型建立
        4.3.3 强制循环蒸发器传热计算模型建立
    4.4 本章小结
第5章 两级MVR系统优化研究
    5.1 两级MVR系统设计分析
        5.1.1 两级MVR系统设计条件分析
        5.1.2 两级MVR系统热力模型求解
    5.2 两级MVR系统优化设计目标函数
        5.2.1 优化设计目标函数确定
        5.2.2 系统年总费用计算
    5.3 两级MVR系统优化的约束条件
    5.4 单因素对目标函数影响分析
    5.5 两级MVR系统优化算法
    5.6 优化设计方法及结果
    5.7 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3664822