蒸汽压缩蒸馏装置产水机理研究

发布时间：2020-11-07 18:37

　　 蒸汽压缩蒸馏装置(VCD)是国际空间站从尿液废水中回收纯净水的重要装置,也是我国未来空间站建设研究的主要方向。在空间微重力条件下,装置的运行将多因素耦合在一起,是一个复杂的传热传质系统。目前,我国对VCD装置的研究尚未获得实际性进展,因此加强该装置产水机理研究对未来空间站尿液废水回收系统的开发与应用具有重要意义。建立汽泡在蒸汽压缩蒸馏装置环形腔内的受力模型,通过分析汽泡在装置内径向、轴向上的运动特征,定性判断蒸发器内汽液两相的分离性能及影响因素,为装置内汽液的分离及产水效率提供理论基础。建立能够比较真实反映该装置工作性能的计算控制模型,通过开发自定义函数(UDF),将相变潜热嵌入能量方程,对蒸发器、冷凝器内的汽液两相体积分布和相变过程的传热特性、流动状态进行数值模拟,并将模拟结果与文献数据进行对比,以判断数值模拟的可靠性。根据模拟结果,探究各入口流量下蒸发器内液膜的形成规律及温度场的分布状态,分析装置内各厚度的液膜在热传导作用下能否达到沸点,实现蒸发。揭示不同壁面冷凝温度、入口流量、旋转速度、蒸汽温度、尿液溶质质量分数及转鼓锥角变化对装置产水量及产水率的影响。同时,在保证装置产水量与产水率满足要求的条件下,获得最佳参数值,促进装置产水。通过对蒸汽压缩蒸馏装置产水量及产水率影响因素的探究,为我国空间站应用该技术进行进一步尿液分离及处理研究提供了一定的数据基础,同时对装置结构的整体设计和不断优化提供了可靠的参考价值。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V444.3
【部分图文】：

VCD二维图

图 7 液膜微单元压力差示意图iagram of liquid micro-cells pressure d意半径r 处取一微单元体，设其径向压力梯度可表示为 dp/dr。如在微单元当中所受的径向压力差3323343434BBBBLBmrmrrdrdpprπρρπωπ=Δ===rmFBBLB2ωρρ= 度，kg/m3。MF

图 8 不同转速下汽泡径向运动规律示意图（ =0.25mmBr ）Fig.8 Diagram of bubble radial movement law under different speeds ( =0.25mmBr )图 8 可以看出：汽泡沿径向上的旋转半径随时间的推移不断缩小，汽泡脱离传热面后受到不同力的作用，使其向转鼓中心方向运动，随变，汽泡在径向上的位置越来越靠近蒸汽出口（与转鼓中心轴之间的），最后从出口逸出。同时可以发现：汽泡的运动特性随转鼓转速的化，转速越大，在相同时间内汽泡在径向上的位移越大，运动速度越性能也随转速的增加而大大提高；转速越小，汽泡向转鼓中心运动的缓，更近似于线性运动。泡半径 =0.25mmBr ，转鼓转速等于 60rpm 时，汽泡从内转鼓壁面运口的时间 T>14s。很明显该条件下汽泡运动的时间过长，不便于蒸汽且很容易在运动中发生破裂、溃灭等现象，导致水蒸汽的产出降低，降。
【参考文献】

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本文编号：2874332