有机工质朗肯循环驱动反渗透海水淡化建模研究
[Abstract]:In the current situation of shortage of fresh water resources, energy shortage and environmental pollution, the development of efficient clean energy seawater desalination technology has become a hot spot. Because of its advantages in the utilization of low-grade heat sources, the organic working fluid Rankine cycle can combine industrial waste heat, solar energy, biomass energy and geothermal energy with reverse osmosis seawater desalination. Energy conservation and seawater desalination become the research hotspot. This paper focuses on the Rankine cycle driven reverse osmosis seawater desalination technology. Aiming at the Rankine cycle side of organic working fluids, the evaluation model based on the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics is established for the Rankine cycle of organic working fluids, which has been studied relatively little before, which is based on the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics, respectively. Then, the narrow-point temperature difference method of coupled heat source is used to solve and compare the operating parameters, output work and exergy losses of the return thermal cycle and the ordinary cycle. Finally, it is concluded that the Rankine cycle has higher exergy efficiency and lower operating pressure than the ordinary cycle, the output work of the expander can be increased by 5.1 and the inlet pressure of the expander can be reduced by 17 percent. The main reason for bringing back the heat cycle to improve exergy efficiency lies in the reduction of exergy loss at the condenser, and the optimization of the operation of the condenser can further enhance the exergy efficiency of the system. Therefore, in this paper, the optimization of heat transfer in Rankine circulating condenser with organic working fluid is studied, and the mathematical model of flow pattern control tube with internal separation structure is established by using the theory of gas-liquid two-phase flow. It is proved that it can realize the heat transfer enhancement of flow pattern regulation and gas-liquid two-phase flow condensation in pipe. The results of the model are in good agreement with the experimental data. Finally, it is concluded that the optimal flow and heat transfer can be realized in the vertical tube under the condition of lower gas flow rate and higher liquid flow rate. Aiming at the reverse osmosis seawater desalination side, this paper first uses the classical reverse osmosis seawater desalination theory to establish the mathematical model of the most basic unit of seawater desalination plant, the reel membrane element. Then the accuracy of the model was verified from different angles by using the experimental data and the measured data of seawater desalination plant. By using model analysis, it is concluded that increasing water supply pressure properly, reducing water supply salinity as far as possible, and reasonably selecting water supply volume flow are effective measures to increase water yield, reduce salt flux and improve the performance of membrane components. On the basis of the mathematical model of membrane element, a mathematical model to evaluate the economy of reverse osmosis desalination plant driven by organic working fluid Rankine cycle is established, and the water production cost of this kind of desalination plant is compared with that of conventional seawater desalination plant. It is concluded that the introduction of organic Rankine cycle drive can reduce the water production cost of seawater desalination plant, in addition, improve the energy efficiency and increase the capacity of seawater desalination plant. It is also an effective measure to improve the economy of seawater desalination plant.
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P747
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,本文编号:2386326
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