利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统研究

论文摘要

海水淡化技术经过几十年的发展，已经可以解决世界上局部地区的缺水问题，但淡化水还远未能作为人们的日常用水在社会普及，究其原因主要是目前淡化水的成本还较高，因此如何降低成本，高效节能地生产淡水仍是当前海水淡化研究的重要课题。本文通过对低温多效蒸馏与压汽蒸馏两种公认的节能海水淡化技术的分析，综合两者的技术优势，提出了利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统。本海水淡化系统通过将热泵的蒸发器放置在低温多效装置的最末效蒸发器，回收最末效水蒸汽的热能，通过压缩机提高其能量品位后，将能量传递给冷凝器中重复使用，既继承了压汽蒸馏法可利用最末效蒸汽热能的优点，又保留了低温多效蒸馏法能够实现效数多、易于大型化的特点，因而可实现大型高效的淡化水生产。建立了系统的物理模型与数学模型，并以10000吨／日装置为例详细介绍了本系统的设计流程，得出了系统的主要参数，对产水成本进行了初步估价。并通过对不同传热温差、不同效数系统的比较，得出随着传热温差的减小、效数的增多，系统的能耗减小，产水成本降低。另外，利用烟分析法，对海水淡化系统从热力学完善性角度进行了比较，找出了提高系统效率的关键之处在于设计与选用高效率的压缩机与水泵。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 发展海水淡化的意义
• 2 海水淡化技术回顾与展望
• 1) 多效蒸馏（MED）
• 2) 多级闪蒸（MSF）
• 3) 压汽蒸馏（VC）
• 4) 反渗透（SWRO）
• 3 我国海水淡化研究历史与现状
• 1) 多效蒸馏技术
• 2) 多级闪蒸技术
• 3) 压汽蒸馏技术
• 4) 反渗透技术
• 4 几种海水淡化方法的比较与分析
• 5 本文研究内容
• 第一章 利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统
• 1.1 利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统的提出
• 1.1.1 现有低温多效蒸馏海水淡化技术分析
• 1.1.2 现有压汽蒸馏海水淡化技术分析
• 1.1.3 新型海水淡化系统的提出
• 1.2 新系统与现有海水淡化系统的比较
• 1.2.1 与压汽蒸馏海水淡化技术的比较
• 1.2.2 与低温多效蒸馏海水淡化技术的比较
• 1.3 利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统的物理模型
• 1.3.1 各子系统部件及功用说明
• 1.3.2 系统运行说明
• 1.4 利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统数学模型
• 1.4.1 热泵冷凝器数学模型
• 1.4.2 热泵蒸发发器数学模型
• 1.4.3 第ⅰ效蒸发器数学模型
• 1.4.4 第ⅰ效蒸发器浓盐水闪蒸罐数学模型
• 1.4.5 第ⅰ效蒸发器淡水-浓盐水-补充海水换热器数学模型
• 1.5 小结
• 第二章 10000吨/日海水淡化系统的定量分析与优化设计
• 2.1 原始数据的选择与设定
• 2.2 各效温度分布及物料热量衡算
• 2.3 热泵循环的热力计算
• 2.4 热泵冷凝器、蒸发器与各效蒸发器设计计算
• 2.4.1 热泵冷凝器的设计计算
• 2.4.2 热泵蒸发器的设计计算
• 2.4.3 多效蒸发器换热设计计算
• 2.4.4 系统筒体设计计算
• 2.5 系统的散热计算
• 2.6 动力系统能耗概算
• 2.7 系统参数汇总
• 2.8 小结
• 第三章 系统的优化设计
• 3.1 产水成本的分析方法
• 3.2 初投资费用的概算方法
• 3.2.1 系统装置费估算
• 3.2.2 厂房、土建设施、辅助设施费及安装调试费用估算
• 3.3 运行及维护费用的概算方法
• 3.3.1 人员工资及管理费用
• 3.3.2 药品及其它消耗品费用
• 3.3.3 总能耗费用
• 3.3.4 年维护费用
• 3.4 10000吨/日海水淡化系统的产水成本概算
• 3.5 传热温差对产水成本的影响
• 3.6 系统效数对产水成本的影响
• 3.7 小结
• 第四章 系统的（火用）分析
• 4.1 传统热力性能指标的不足
• 4.2 （火用）分析法及其在海水淡化系统分析中的应用
• 4.3 海水淡化系统吨水（火用）耗量及（火用）效率的计算
• 4.3.1 海水淡化系统吨水（火用）耗量的计算
• 4.3.2 海水淡化系统（火用）效率的计算
• 4.4 不同海水淡化系统吨水（火用）耗量及（火用）效率的计算与比较
• 4.5 系统（火用）损失分析
• 4.5.1 冷凝器中的（火用）损失
• 4.5.2 蒸发器中的（火用）损失
• 4.5.3 多效蒸发器中的（火用）损失
• 4.5.4 捕沫网上的压力降造成的（火用）损失
• 4.5.5 压缩机的（火用）损失
• 4.5.6 水泵的（火用）损失
• 4.6 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学期间发表的论文
• 致谢