海流能驱动型制淡技术研究
发布时间：2020-07-31 21:21
【摘要】：能源是人类发展的基础,当今世界化石能源的枯竭给人类敲响了能源危机的警钟,新能源的开发已经受到世界各国的重视,我国在面临能源危机的同时也面临着淡水资源危机。以海岛城市舟山为例,其电力资源和淡水资源都很宝贵,而丰富的海流能则是其得天独厚的资源优势,本文在此基础上提出了利用海流能直接驱动高压泵进行反渗透海水淡化的系统方案,并通过仿真分析验证了系统的合理性和高效性。各章节内容如下:第一章介绍了课题的研究背景和意义,充分调研了当前国内外新能源领域海水淡化的研究现状。第二章通过贝茨理论和叶素动量理论分别从能量和受力角度分析了叶轮进行能量捕获的原理,为叶轮建模提供了理论支撑,随后通过叶轮动力学研究分析了实现叶轮最大能量捕获的原理。第三章提出了海流能驱动型海水淡化系统的具体方案,详细介绍了系统的各个组成部分及其工作原理,并分析了各个方案的优缺点,确定了本文的具体研究方案为海流能直驱式海水淡化系统。随后结合产水需求确定了各个元件的具体参数,通过市场调研进行了元件的选型。此外,对预处理部分的水力旋流器进行了设计、仿真与实验。第四章通过对叶轮能量捕获和转矩分析研究了实现叶轮最大功率跟踪的控制原理,并结合负载控制介绍了实现系统最大产水量的方法。第五章建立了系统各个元件的数学模型,利用AMESim和Simulink联合仿真对系统实现最大能量捕获和最大产水量的效果分析,并对系统的能耗进行了对比分析,仿真结果表明该小功率系统能够在变流速下以较低的产水比能耗进行海水淡化,产水量满足设计要求。第六章对全文工作进行了总结,并对后续的研究工作进行了展望。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P747
【图文】：
可持续利用，对新能源的开发利用是解决人类能源危机的重要途径。我国东部逡逑沿海海岸线很长，海洋能资源非常丰富，据统计沿海海流能理论上平均功率能够达到逡逑１３．９５ＧＷ，但是分布并不均匀Ｗ，如图１．１所示为我国海流能在东部沿海的分布情况逡逑其中浙江沿岸海流能储量最丰富，能量密度大，占全国总储量的百分之五十以上。舟山群逡逑岛尤为突出，和杭州湾一起是国内海流能密度最高的区域，同时舟山群岛水道数量多，流逡逑速快，有较强的规律性，可以提前预测，同时由于有些水道较窄，水不是很深，不太适合逡逑交通运输，具有先天优良的开发条件［６］。逡逑１逡逑
逦￣？电渗析法（ＥＤ）逡逑—？压气蒸馏法（ＶＣ）逡逑图１．２主要的海水淡化方式逡逑多级闪蒸法（ＭＳＦ）属于相变法的一种。供给的海水经过加热到设备最高承受的温度逡逑后，进入蒸汽压小于水的饱和蒸气压的储水室后，部分水瞬间变成水蒸气，水蒸气在遇到逡逑冷凝管时会在其表面液化，产出的水落进新鲜水收集器内１１２］，如图１．３所示。多级闪蒸法逡逑在上述原理的基础上，增加了若干冷凝室，一般闪蒸室的个数有２０到３０个⑴】。逡逑蒸气喷射机逦海水逡逑———二逦＾——＾逦冷水逡逑丨级逦２级逦ｎ级逡逑图１．３多级闪蒸法（ＭＳＦ）逡逑多效蒸饱法（ＭＥＤ）也属于相变法的一种。同多级闪蒸法一样，多效蒸饱法也有若干逡逑级，每一级都会对海水进行浓缩同时产生淡水。值得一提的是，多效蒸馏法只需要在第一逡逑级进行加热１１２］，如图１．４所示。多效蒸馏法比较容易结垢，所以在一开始就遭到了淘汰。逡逑好在后来出现了低温多效蒸馏法，让这一技术又重回人们的视野。利用低温多效蒸馏法，逡逑３逡逑
图１．４多效蒸馏法（ＭＥＤ）逡逑压气蒸馏法（ＶＣ）用于使水汽化的热量来自对水蒸汽的压缩，而不是来自锅炉的热蒸逡逑汽。如图１．５所示为机械式蒸汽压缩。压气蒸馏法海水淡化目前正朝大型化方向发展［１４］，逡逑同前两种方式相比，它的效率要高，但是依然存在结垢的问题，而且压汽机成本比较昂贵，逡逑应用比较少。逡逑（Ｃ逡逑％邋？逦Ｉ逡逑／逦／逦＊逦Ｉ邋ＰＷＢＢＷＷＷＩＷＰ｜逡逑Ｉ邋｛邋ｇ逡逑，—逦—逦逦生势水逡逑，逦逦逦醉逡逑￣逦＝邋￣Ｄ－＾￣逡逑热交换器逡逑图１．５机械式压气蒸馏法（ＭＶＣ）逡逑电渗析法（ＥＤ）是一种利用电能将盐离子选择性地分离留下清水的电化学方法。图１．６逡逑展示了电n蛭龇ǖ幕驹恚裟ず鸵跄は嗉渑帕性诘绯∧冢庋屑洳阄淞藉义喜辔患５缟龇ㄒ话阒挥糜诤瘟勘冉闲〉目嘞趟湓硪簿龆怂荒艹ニ义现械挠谢镂廴竞臀⑸镂廴荆虼硕运室蟊冉细撸送猓诘鏽蛭龅墓讨腥菀捉徨义瞎浮ｅ义锨叭址椒ǘ疾豢杀苊獾匾玫饺攘浚庠谀芰孔坏慕嵌冉彩遣痪玫模医峁稿义希村义
本文编号：2777024
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P747
【图文】：
可持续利用，对新能源的开发利用是解决人类能源危机的重要途径。我国东部逡逑沿海海岸线很长，海洋能资源非常丰富，据统计沿海海流能理论上平均功率能够达到逡逑１３．９５ＧＷ，但是分布并不均匀Ｗ，如图１．１所示为我国海流能在东部沿海的分布情况逡逑其中浙江沿岸海流能储量最丰富，能量密度大，占全国总储量的百分之五十以上。舟山群逡逑岛尤为突出，和杭州湾一起是国内海流能密度最高的区域，同时舟山群岛水道数量多，流逡逑速快，有较强的规律性，可以提前预测，同时由于有些水道较窄，水不是很深，不太适合逡逑交通运输，具有先天优良的开发条件［６］。逡逑１逡逑
逦￣？电渗析法（ＥＤ）逡逑—？压气蒸馏法（ＶＣ）逡逑图１．２主要的海水淡化方式逡逑多级闪蒸法（ＭＳＦ）属于相变法的一种。供给的海水经过加热到设备最高承受的温度逡逑后，进入蒸汽压小于水的饱和蒸气压的储水室后，部分水瞬间变成水蒸气，水蒸气在遇到逡逑冷凝管时会在其表面液化，产出的水落进新鲜水收集器内１１２］，如图１．３所示。多级闪蒸法逡逑在上述原理的基础上，增加了若干冷凝室，一般闪蒸室的个数有２０到３０个⑴】。逡逑蒸气喷射机逦海水逡逑———二逦＾——＾逦冷水逡逑丨级逦２级逦ｎ级逡逑图１．３多级闪蒸法（ＭＳＦ）逡逑多效蒸饱法（ＭＥＤ）也属于相变法的一种。同多级闪蒸法一样，多效蒸饱法也有若干逡逑级，每一级都会对海水进行浓缩同时产生淡水。值得一提的是，多效蒸馏法只需要在第一逡逑级进行加热１１２］，如图１．４所示。多效蒸馏法比较容易结垢，所以在一开始就遭到了淘汰。逡逑好在后来出现了低温多效蒸馏法，让这一技术又重回人们的视野。利用低温多效蒸馏法，逡逑３逡逑
图１．４多效蒸馏法（ＭＥＤ）逡逑压气蒸馏法（ＶＣ）用于使水汽化的热量来自对水蒸汽的压缩，而不是来自锅炉的热蒸逡逑汽。如图１．５所示为机械式蒸汽压缩。压气蒸馏法海水淡化目前正朝大型化方向发展［１４］，逡逑同前两种方式相比，它的效率要高，但是依然存在结垢的问题，而且压汽机成本比较昂贵，逡逑应用比较少。逡逑（Ｃ逡逑％邋？逦Ｉ逡逑／逦／逦＊逦Ｉ邋ＰＷＢＢＷＷＷＩＷＰ｜逡逑Ｉ邋｛邋ｇ逡逑，—逦—逦逦生势水逡逑，逦逦逦醉逡逑￣逦＝邋￣Ｄ－＾￣逡逑热交换器逡逑图１．５机械式压气蒸馏法（ＭＶＣ）逡逑电渗析法（ＥＤ）是一种利用电能将盐离子选择性地分离留下清水的电化学方法。图１．６逡逑展示了电n蛭龇ǖ幕驹恚裟ず鸵跄は嗉渑帕性诘绯∧冢庋屑洳阄淞藉义喜辔患５缟龇ㄒ话阒挥糜诤瘟勘冉闲〉目嘞趟湓硪簿龆怂荒艹ニ义现械挠谢镂廴竞臀⑸镂廴荆虼硕运室蟊冉细撸送猓诘鏽蛭龅墓讨腥菀捉徨义瞎浮ｅ义锨叭址椒ǘ疾豢杀苊獾匾玫饺攘浚庠谀芰孔坏慕嵌冉彩遣痪玫模医峁稿义希村义
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