舰船板式热法海水淡化系统优化计算及设计

发布时间：2020-11-11 00:39

　　 走进21世纪后,随着科技的蓬勃发展,人类的工业和农业均离不开淡水资源,全球淡水使用量快速且持续增长。可直接利用的淡水资源逐渐减少,同时水资源在空间和时间上分布极其不均,导致了淡水供需矛盾加剧。海水淡化技术是解决水资源短缺的有效途径之一,海运作为现今社会最主要的运输方式,在海运途中淡水不仅供给船上机械使用还要供给船员日常生活使用,所以海水淡化技术在舰船上的应用也是现今的热点问题之一。本文研究利用船舶余热的单、双效板式热法海水淡化系统,为充分利用船上的低品位热能,选用套缸冷却水作为驱动系统的热源。基于质量守恒和能量守恒原则,建立了单、双效淡化系统热力过程的数学模型。包括单效有预热系统的预热器、蒸发器和冷凝器;将预热器集成在第一效蒸发器内的单、双效淡化系统的蒸发器和冷凝器。通过计算程序在不同热源水流量、淡水产量、浓缩比和进冷海水量对脱盐系统的热力系性能影响下进行模拟计算。在本文中的舰船工况条件下,计算结果显示,单效有预热系统的淡水产量随着热源水流量的增加而增大,同时热源分配比的变化不会影响系统的造水比。在进料海水量一定时,系统浓缩比的数值随着热源分配比的增大而增大。系统蒸发器、冷凝器和预热器的换热面积均随着热源分配比的增大而增大。总换热面积随着蒸汽温度升高呈现先减小后增大的趋势,在蒸汽温度为55°C时,总换热面积最小。双效淡化系统的回水温度随着第一、二效的蒸汽温度的升高而降低,同时随着淡水产量的增大而减小。在浓缩比增加时,系统的回水温度呈现先快速增长后缓慢增长的趋势。浓盐水回流量随着淡水产量的增加而增大,同时随着的浓缩比的增大呈现先快速减小而后缓慢减小的趋势。系统的蒸发器与冷凝器的换热面积均随着淡水产量的增加而增大。利用淡水热量的双效系统的第一效蒸发器的换热负担更小且系统排热量更小。在淡水产量一定时,对比单双效淡化系统的换热面积、排热量和回水温度,得出双效系统产水所消耗热能小于单效系统的,蒸发器换热面积在淡水产量较大时较小,抽取冷海水所需能量消耗较少。本文的研究结果,为涉及和优化舰船高效海水淡化装置提供了部分设计思路和研究基础。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U664.591
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 舰船海水淡化研究背景及意义
    1.2 小型蒸馏海水淡化技术发展
    1.3 利用船舶余热海水淡化技术发展
    1.4 舰船板式海水淡化研究与发展
    1.5 本文研究内容
2 舰船海水淡化设计
    2.1 舰船海水淡化系统
        2.1.1 单效淡化系统图及工作原理
        2.1.2 双效海水淡化系统图及工作原理
    2.2 舰船海水淡化系统数学模型建立
        2.2.1 单效海水淡化系统蒸发装置数学模型建立
        2.2.2 双效板式热法淡化系统数学模型建立
        2.2.3 造水比、浓缩比、进料海水及传热系数计算公式
    2.3 舰船海水淡化系统热力计算程序
        2.3.1 单效海水淡化
        2.3.2 双效海水淡化系统
    2.4 本章小结
3 单效舰船板式热法海水淡化性能分析
    3.1 单效有预热器淡化系统
        3.1.1 单效有预热系统淡水产量、造水比和浓缩比
        3.1.2 单效有预热淡化系统换热面积
    3.2 本章小节
4 双效舰船板式热法海水淡化系统性能分析
    4.1 双效淡化系统回水温度分析
        4.1.1 蒸发器蒸发温度及淡水产量对回水温度影响
        4.1.2 浓缩比及冷海水流量对回水温度影响
    4.2 双效淡化系统所需浓海水量分析
        4.2.1 淡水产量对所需浓海水流量影响
        4.2.2 浓缩比对所需浓海水流量影响
    4.3 双效淡化系统换热面积及热量分析
        4.3.1 淡水产量对蒸发器和冷凝器换热面积影响
        4.3.2 淡水产量对系统排热量
    4.4 本章小节
5 单、双效舰船板式热法海水淡化系统性能分析对比
    5.1 单、双效淡化系换热面积对比对比分析
        5.1.1 单、双效蒸发器换热面积对比分析
        5.1.2 单、双效冷凝器换热面积对比分析
    5.2 单、双效海水淡化系统排热量对比分析
    5.3 单、双效海水淡化系统回水温度对比分析
    5.4 本章小节
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 主要符号表
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2878517