基于太阳能多级闪蒸海水淡化装置研制与模拟仿真

发布时间：2021-12-17 18:05

　　现如今,随着社会现代化进程的加快,对淡水的需求越来越大,但淡水却面临着匮乏的状况,发展海水淡化技术无疑不是解决用水紧张问题的主要方式。但是常规的海水淡化方法却需要消耗大量的燃料或电力,在化石能源短缺及化石燃料燃烧对环境造成严重污染的今天,利用新能源是发展海水淡化技术的最优选择。而太阳能是可再生能源的一种,近些年在中高温领域集热技术发展的越来越成熟,因此,可以用它来为海水淡化提供热量。本文以太阳能多级闪蒸海水淡化系统作为研究对象,设计了一种小型家用的太阳能多级闪蒸海水淡化系统,并对其进行了仿真模拟。主要研究内容及结论如下:（1）设计出一种小型的太阳能多级闪蒸海水淡化系统,通过利用太阳常数、纬度、赤纬角等参数计算出春夏秋冬四季平均日太阳能集热器接收到的太阳能辐照量,并且引入一种简便的多级闪蒸计算方法确定出闪蒸过程所需的工艺参数,在此基础上,又设计得到闪蒸室及其内部主要组成部分的结构,从而为研究小型海水淡化系统提供了一种新的思路。（2）通过对闪蒸室内预热器建立动态模型,研究盐水进口温度、流量和闪蒸蒸汽加热量发生扰动时,对出口温度的影响,并在MATLAB软件内进行模拟仿真,研究结果表明了进口盐... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
    1.2 本课题国内外研究现状
        1.2.1 太阳能集热技术国内外研究现状
        1.2.2 多级闪蒸海水淡化技术国内外研究现状
        1.2.3 太阳能海水淡化技术国内外研究现状
    1.3 课题的研究内容
    1.4 课题的创新点与研究基本思路
第2章 太阳能多级闪蒸海水淡化系统理论分析
    2.1 概述
    2.2 多级闪蒸原理
        2.2.1 多级闪蒸海水淡化装置结构原理
        2.2.2 定压下过热海水的闪蒸过程
        2.2.3 定压下水蒸气的凝结过程
    2.3 太阳能集热器的工作原理
    2.4 闪蒸过程遵循的定律
    2.5 本章小结
第3章 太阳能多级闪蒸海水淡化系统的设计
    3.1 概述
    3.2 太阳能多级闪蒸海水淡化系统的结构设计
        3.2.1 太阳能多级闪蒸海水淡化系统流程介绍
        3.2.2 闪蒸室结构设计
        3.2.3 基于压差平衡的淡水收集器工作流程
    3.3 太阳能多级闪蒸海水淡化系统的参数计算
        3.3.1 太阳能集热器的参数计算
        3.3.2 闪蒸装置的设计计算
    3.4 本章小结
第4章 预热器动态过程建模与仿真计算
    4.1 概述
    4.2 预热器模型的建立
        4.2.1 动态过程的建模方法
        4.2.2 预热器模型与其解析解
    4.3 整段线性化方法
    4.4 模型的仿真计算
    4.5 分段线性化方法
    4.6 整段线性化方法与分段线性化方法对比分析
    4.7 本章小结
第5章 基于流程模拟与有限体积法对闪蒸特性研究
    5.1 概述
    5.2 闪蒸室模型建立
        5.2.1 盐水闪蒸模型
        5.2.2 预热器模型
        5.2.3 闪蒸室的物质平衡方程
    5.3 AspenPlus软件介绍
        5.3.1 AspenPlus的主要功能
        5.3.2 AspenPlus软件在海水淡化中的应用
    5.4 AspenPlus模型的建立
        5.4.1 单级闪蒸模型的建立
        5.4.2 系统的定义
        5.4.3 模拟的设定
        5.4.4 模拟结果与理论计算结果进行比较
    5.5 计算流体动力学CFD介绍
        5.5.1 FLUENT软件介绍
    5.6 基于有限体积法对闪蒸室模拟分析
        5.6.1 数值计算方法
        5.6.2 闪蒸相变方程
        5.6.3 模型建立与网格划分
        5.6.4 网格的无关性检查
        5.6.5 边界条件
        5.6.6 模拟结果分析
    5.7 基于两种方法分析闪蒸参数对闪蒸性能的影响
        5.7.1 顶值温度对闪蒸性能的影响
        5.7.2 进口盐水流量对闪蒸性能的影响
    5.8 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国太阳能集热器的现状及未来发展[J]. 李彬.  节能. 2017(03)
[2]蒸馏海水淡化装备材料腐蚀与防护研究进展[J]. 徐克,张晓晨,邢玉雷,谢春刚,阮国岭.  腐蚀科学与防护技术. 2016(06)
[3]新型U型管式真空管太阳能集热器研究[J]. 童逸杰.  绿色科技. 2016(12)
[4]基于VBA的结构有限元建模命令流自动生成方法[J]. 胡江,秦江涛.  造船技术. 2016(01)
[5]海水淡化—应用与发展[J]. 谭永文,王琪.  水处理技术. 2015(10)
[6]CPC在中高温太阳能集热器中的应用与设计[J]. 廖乃雄,陈焕懿.  科技创新与应用. 2014(32)
[7]翅片式热管真空集热管的热损性能研究[J]. 张海莹,郑宏飞,熊建银,葛洪川.  太阳能学报. 2014(05)
[8]分段线性函数及其应用研究[J]. 庄方敏,黄若婷,陈满春.  韩山师范学院学报. 2013(06)
[9]太阳能海水淡化技术研究进展[J]. 常泽辉,侯静,温雯.  价值工程. 2013(06)
[10]海水淡化集成系统的模拟与优化[J]. 伍联营,高从堦,胡仰栋.  计算机与应用化学. 2010(10)

博士论文
[1]热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践[D]. 周少祥.华北电力大学 2001

硕士论文
[1]重力热管换热器传热分析与数值模拟[D]. 程冉冉.江苏科技大学 2016
[2]基于太阳能与地热联合发电的中温集热器分析[D]. 黄秀勇.东南大学 2016
[3]太阳能热水系统设计研究[D]. 章雪曙.华中科技大学 2016
[4]太阳能集热器热性能研究[D]. 刘建波.兰州理工大学 2014
[5]与建筑一体化的新型太阳能热水利用装置原理与分析研究[D]. 张磊.江西农业大学 2013
[6]水电联产低温多效蒸发海水淡化系统模拟[D]. 原雪迪.大连理工大学 2013
[7]太阳能海水淡化装置性能研究[D]. 刘畅.大连理工大学 2013
[8]多级闪蒸水电联产集成系统的模拟与优化[D]. 王慧敏.中国海洋大学 2011
[9]低温多效蒸馏海水淡化流程能量优化[D]. 郝冬青.天津科技大学 2011



本文编号：3540654