热泵低温蒸发技术在海水淡化中的应用研究

发布时间：2017-12-18 02:26

本文关键词：热泵低温蒸发技术在海水淡化中的应用研究

【摘要】：淡水资源的匮乏已经影响到了社会经济的发展和生活水平的提高，为了缓解淡水紧张，各级政府正在积极寻找有效的途径解决淡水资源短缺的问题。海洋的水资源取之不尽、用之不竭，若能将部分海水变成淡水，将是解决水资源危机的重要途径之一。由此，海水淡化技术也应运而生，有效地缓解了水资源短缺危机。其中，热泵低温蒸发技术在海水淡化中的应用以其高效节能的特点，有着很大的发展空间。因此，研究热泵低温蒸发技术的蒸发性能对推动海水淡化的发展有着重要的意义。热泵低温蒸发海水淡化技术利用压缩机压缩低温饱和蒸汽，使其变成高温过热蒸汽，过热蒸汽冷凝形成淡水，释放潜热加热饱和盐水，盐水部分蒸发生成饱和蒸汽。此工艺在负压状态下操作，有效缓解盐水结垢腐蚀问题，具有较高的热效率。针对热泵低温蒸发系统的性能研究，本文首先构建了热泵低温蒸发海水淡化的物理和数学模型，确定以海水为工质的淡化工艺流程。根据数学模型利用软件编写程序，着重分析海水淡化中的3个重要参数—压缩机压缩比，蒸发温度和海水出料浓度对系统性能指标的影响。结果表明：产水率和比功耗随着压缩比和蒸发温度的升高而升高，热泵COP随着压缩比和蒸发温度的升高而减小；海水出料浓度的变化对系统性能影响不大。在理论模型的基础上，本文建立了热泵低温蒸发海水淡化实验平台，采用罗茨式压缩机，和水平管降膜蒸发技术。实验研究了压缩比、蒸发温度和出料浓度对产水率、能耗参数的影响。出于对系统结垢腐蚀影响和压缩机实际运行性能等因素的考虑，实验蒸发温度介于62—79℃之间，压缩比为1.2—1.5，出料浓度为0.04-0.06。通过实验确定了在实际运行过程中，压缩机效率仅为0.318，以此效率来修正理论模型，，引入实验工况计算曲线。通过实验和理论的对比分析，结果表明：压缩比从1.2上升到1.5，比功耗从37.97kW h/m3上升到97.85kW h/m3，COP从4.74下降到1.84，下降了61.2%，系统节能性下降了一半多；蒸发温度从62℃上升到79℃，产水率从13.8kg/h上升到16.89kg/h，上升了22.4%，而系统节能性仅下降4%左右。因此，在满足产水率和防结垢要求的前提下，低压缩比和高蒸发温度有利于提高产水率，节约能耗。在本实验中，压缩比保持1.2，蒸发温度79℃时性能最优，出料浓度的影响不大，但是浓度在0.05时性能最好。本实验最优工况产水率为16.89kg/h，比功耗为41.14kW h/m3，热泵系统COP为4.33。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P747

【参考文献】

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