船舶正压蒸馏海水淡化装置性能研究

发布时间：2018-03-29 18:04

  本文选题：海水淡化　切入点：正压蒸馏　出处：《哈尔滨工程大学》2016年硕士论文

【摘要】：海水淡化装置是保障远洋航行、作业的船舶淡水补充的重要设备,其中,蒸馏法是海水淡化主要方法之一。研究表明,蒸馏装置淡化性能及除盐特性受系统运行参数和装置结构的影响较大,本文旨在通过对蒸馏法海水淡化装置进行实验研究,分析影响装置性能的因素及影响规律,对海水淡化装置结构及运行工况进行优化设计。本文首先对比分析蒸馏法、闪蒸法、反渗透法海水淡化工艺的特点,结合船舶海水淡化装置对其结构、淡水水质的特殊需求,基于正压蒸馏的技术优势,确定反渗透-正压蒸馏的海水淡化方案。其后,针对正压蒸馏海水淡化系统,对其关键设备蒸发器、冷凝器、内置汽水分离装置进行热力设计和结构设计。搭建了正压蒸馏海水淡化装置性能研究实验平台,并论证K2C03溶液模拟海水的适用性。据此,对装置的热效率、淡水产量、造水比、淡水含盐量等性能指标进行测试,装置在设计工况运行时,各项指标均已达到。同时,对不同加热蒸汽压力、原料水流量、原料水含盐量工况下,海水淡化装置的运行特性进行实验研究,分析各参数对装置淡化性能及除盐特性的影响。针对内置汽水分离装置的结构特征,对初级分离器的流场及两相流动进行数值模拟,计算不同新蒸汽湿度、流速工况的分离效率及脱盐率。对初级分离器结构优化,对比分析两种结构分离器的内部流场,表明带挡板分离器对小直径液滴的捕集概率较高,增加了装置脱盐率。最后,基于锅炉排污的计算及分析,确定本文海水淡化装置采用连续排污方式,建立排污工况数学模型,计算装置给水含盐量及所需加热蒸汽流量随排污率的变化关系。并对装置不同排污率工况进行实验研究,对比理论计算值,分析排污率对海水淡化装置经济性和除盐特性的影响,并确定本文设计的小型海水淡化装置的排污率为15%。
[Abstract]:Seawater desalination device is an important equipment to protect ocean-going navigation and supply fresh water for ships operating. Among them, distillation is one of the main methods of seawater desalination. The desalination performance and desalination characteristics of the distillation unit are greatly affected by the system operation parameters and the unit structure. This paper aims at analyzing the factors affecting the performance of the distillation desalination unit and its influencing law through the experimental study on the distillation desalination unit. The structure and operation conditions of seawater desalination unit were optimized. Firstly, the characteristics of distillation, flash evaporation and reverse osmosis desalination process were compared and analyzed, and combined with the special requirements of marine seawater desalination unit for its structure and fresh water quality. Based on the technical advantages of barotropic distillation, the desalination scheme of reverse osmosis and barotropic distillation was determined. The thermal design and structure design of the built-in steam water separation unit were carried out. An experimental platform for studying the performance of a barotropic distillation seawater desalination unit was set up, and the applicability of simulating seawater by K2C03 solution was demonstrated. Based on this, the thermal efficiency, fresh water output and water ratio of the unit were studied. The performance indexes of fresh water salt content and so on have been tested, and each index has been achieved when the device is running under the design conditions. At the same time, under the conditions of different heating steam pressure, raw water flow rate and raw water salt content, The operation characteristics of seawater desalination unit are studied experimentally, and the effects of various parameters on desalination performance and desalination characteristics are analyzed. The flow field and two-phase flow of primary separator are numerically simulated according to the structural characteristics of the built-in steam water separator. The separation efficiency and desalination rate of different new steam humidity, flow rate and desalination rate are calculated. For the structure optimization of primary separator, the internal flow field of the two kinds of separators is compared and analyzed. The results show that the trap probability of small diameter droplets with baffle separator is higher. The desalination rate is increased. Finally, based on the calculation and analysis of boiler sewage, it is determined that the seawater desalination unit in this paper adopts continuous discharge mode, and establishes the mathematical model of discharge condition. The relationship between the salt content of feed water and the steam flow rate of heating is calculated, and the experimental study is carried out on the different discharge rate conditions of the unit, and the calculated values are compared with the theoretical values. This paper analyzes the effect of sewage rate on the economy and desalination characteristics of seawater desalination plant, and determines that the sewage discharge rate of the small seawater desalination unit designed in this paper is 15.
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P747

【参考文献】

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本文编号：1682233