热泵膜蒸馏系统研究

发布时间：2017-08-13 03:07

  本文关键词：热泵膜蒸馏系统研究

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【摘要】：膜蒸馏技术是一项将蒸馏与膜分离技术相结合的新技术,它具有可在常压下操作、设备简单、适合处理热敏性料液等优点。膜蒸馏技术已广泛用于浓缩、提纯、分离、海水淡化等领域。本文针对膜蒸馏过程中既需要热源又需要冷源、且两者需独立供应的特点,以直接接触式膜蒸馏为基础,设计了热泵膜蒸馏系统方案。首先,本文分别对多效膜蒸馏、太阳能膜蒸馏、热泵膜蒸馏,进行了原理分析和特点介绍。以直接接触式膜蒸馏为基础,分别构建了多效膜蒸馏、太阳能膜蒸馏和热泵膜蒸馏三种方案,并对这三种方案在典型工况下进行综合经济性分析。结果表明,多效膜蒸馏的膜年费用较高,太阳能膜蒸馏的设备初投资较高,而热泵膜蒸馏的初投资和年运行费用均较低,且适合处理温度低的热敏性料液。其次,对热泵膜蒸馏系统进行了特性分析。分别对膜蒸馏子系统和热泵子系统进行了描述；在理论基础上,利用Visual Basic语言编制模拟计算界面,并给出使用方法；分别以料液温度、料液流量、料液与渗透液温差为变量,绘制热泵膜蒸馏性能随这三个变量的性能变化曲线。最后,设计了热泵膜蒸馏实验方案。实验采用聚偏氟乙烯中空纤维膜组件,以自来水为料液,从自来水中提取纯净水。分别对膜蒸馏子系统、热泵子系统和热泵膜蒸馏系统进行了实验,实验方法为控制单一变量,测试其对三个系统性能的影响,评价标准包括膜通量、热效率、热泵制热量、热泵制热系数及造水比。结果表明,实验结果同软件模拟状况下趋势基本一致。实验同时表明,热泵技术用于膜蒸馏中,降低了膜蒸馏的能耗。
【关键词】：膜蒸馏 热泵 浓缩 海水
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ028.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符号表9-11
• 1 前言11-24
• 1.1 膜蒸馏技术概述11-14
• 1.1.1 膜蒸馏基本原理及特点11-12
• 1.1.2 膜蒸馏技术性能评价指标12-13
• 1.1.3 膜蒸馏过程中存在的典型问题13
• 1.1.4 膜蒸馏的分类13-14
• 1.2 膜蒸馏技术研究现状14-21
• 1.2.1 膜蒸馏的材料14-15
• 1.2.2 膜蒸馏中膜组件的典型结构15-18
• 1.2.3 膜蒸馏的热回收系统18-19
• 1.2.4 膜蒸馏的应用19-21
• 1.3 热泵膜蒸馏研究现状21-23
• 1.4 本文主要工作23-24
• 2 典型膜蒸馏技术方案分析24-34
• 2.1 多效膜蒸馏24-29
• 2.1.1 以气隙式膜蒸馏为基础的多效膜蒸馏24-26
• 2.1.2 以减压膜蒸馏为基础的多效膜蒸馏26-27
• 2.1.3 以气扫式膜蒸馏为基础的多效膜蒸馏27-28
• 2.1.4 以直接接触式膜蒸馏为基础的多效膜蒸馏28-29
• 2.2 太阳能膜蒸馏29
• 2.3 热泵膜蒸馏系统29-32
• 2.3.1 压缩式热泵膜蒸馏系统30
• 2.3.2 吸收式热泵膜蒸馏系统30-32
• 2.4 典型膜蒸馏技术方案对比分析32-34
• 3 热泵膜蒸馏系统特性分析34-49
• 3.1 热泵膜蒸馏系统描述34-35
• 3.2 热泵膜蒸馏系统的基本方程35-40
• 3.2.1 热泵子系统基本方程35-36
• 3.2.2 膜蒸馏子系统基本方程36-40
• 3.3 热泵膜蒸馏系统的性能变化规律40-49
• 3.3.1 热泵膜蒸馏系统的性能指标40-41
• 3.3.2 热泵膜蒸馏系统的计算仿真软件41-42
• 3.3.3 热泵膜蒸馏系统性能变化规律42-49
• 4 热泵膜蒸馏系统实验研究49-61
• 4.1 实验目的49
• 4.2 实验设计49-54
• 4.2.1 膜蒸馏子系统49-51
• 4.2.2 热泵子系统51-52
• 4.2.3 热泵膜蒸馏系统52-54
• 4.3 实验数据及分析54-61
• 4.3.1 膜蒸馏子系统性能测试分析54-56
• 4.3.2 热泵子系统性能测试分析56-57
• 4.3.3 热泵膜蒸馏系统性能测试分析57-61
• 5 结论61-62
• 6 展望62-63
• 7 参考文献63-69
• 8 攻读硕士学位期间论文发表情况69-70
• 9 致谢70-71
• 附录71-76

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本文编号：665048