【摘要】：露點蒸發(fā)淡化技術是一種新的海水和苦咸水淡化技術,其原理與傳統(tǒng)蒸餾法與反滲透都不同。它是以空氣為載體,通過用海水或苦咸水對其增濕和去濕來制得淡水,并通過熱傳遞將去濕過程與增濕過程耦合,使冷凝潛熱直接傳遞到蒸發(fā)室,為蒸發(fā)鹽水提供汽化潛熱,以提高過程的熱效率。 本文首次提出以管殼式結構為基礎的露點蒸發(fā)淡化設備設計思路。建立了有效傳熱面積分別為9.6 m~2和2.75 m~2的兩臺增濕/去濕耦合的露點蒸發(fā)淡化設備。建立了相應的實驗裝置和計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。分別成功地完成了露點蒸發(fā)淡化基本流程與參數(shù)相關性實驗以及強化傳熱/傳質淡化實驗。 研究表明,設備的淡水產率隨增濕鹽水流量和載氣流量的增加而先增加后減小,隨增濕鹽水進口溫度的升高和外加蒸汽流量的增加而增加。無折流板淡化設備的淡水產率一般為0.05~0.2 kg/m~2·h,其降膜負荷、載氣質量流速以及汽氣比等均存在適宜的操作范圍,在實驗條件下分別為0.0007~0.0020 kg/m·s、0.20~0.35 kg/m~2·s和0.015~0.075,增濕鹽水進口溫度則在70~90℃之間較為適宜。 對比實驗表明,在殼程設置高密度折流板能有效地對露點蒸發(fā)淡化過程進行傳熱/傳質強化。強化傳熱設備的淡水產率在0.2~0.8 kg/m~2·h之間,為無折流板設備的4~5倍,其適宜的降膜負荷、載氣質量流速以及汽氣比則分別為0.0015~0.0025 kg/m·s、1.5~2.0 kg/m~2·s和0.015~0.04。本文設計的露點蒸發(fā)淡化工藝和設備的淡化水含鹽量為20~30 mg/L,與傳統(tǒng)蒸餾法的淡化水水質相當。 首次綜合考慮露點蒸發(fā)淡化過程中的熱量平衡、質量平衡、增濕傳質速率及蒸發(fā)/冷凝傳熱速率,建立了基礎性和普遍性的傳熱-傳質數(shù)學模型。研究了過程的傳遞特性,分別建立了增濕傳質系數(shù)和蒸發(fā)/冷凝總傳熱系數(shù)的計算方法。 以建立的數(shù)學模型為基礎,首次通過模擬研究了露點蒸發(fā)淡化柱內溫度和蒸發(fā)/冷凝總傳熱系數(shù)沿柱高的分布,系統(tǒng)考察了各參數(shù)間的復雜關系和影響,分別得出了其最優(yōu)或適宜的選用條件。在一定范圍內,增加換熱管長度和減小換熱管直徑均有利于增加設備的淡水產量; 當換熱管材質為高分子材料、壁厚控制在0.2 mm以內時,由于管壁熱阻增加導致的設備淡水產率的下降幅度在10%以內; 當露點蒸發(fā)淡化系統(tǒng)采用充分的熱量回收措施時,其造水比可達到6以上。 基于實驗和模擬研究,以一套日產噸級的裝置為例,探討了露點蒸發(fā)淡化系統(tǒng)的工藝設計過程并給出了設計要點。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：P747

【引證文獻】

相關期刊論文 前2條

1 陶鈞;宮建國;曾勝;單巖;金濤;;增濕去濕海水淡化技術的研究進展[J];化工進展;2012年07期

2 劉忠;曾勝;程濤濤;金濤;;多效鼓泡蒸發(fā)太陽能海水淡化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)實驗研究[J];太陽能學報;2012年03期

相關博士學位論文 前3條

1 朱愛梅;露點蒸發(fā)淡化過程中含高分率不凝氣的蒸汽冷凝傳熱研究[D];天津大學;2005年

2 成懷剛;高分子傳熱元件用于露點蒸發(fā)海水淡化裝置的研究[D];天津大學;2007年

3 劉杰;納濾海水淡化及其脫硼性能研究[D];天津大學;2010年

相關碩士學位論文 前2條

1 侯經緯;噴霧蒸發(fā)—低溫蒸餾集成海水淡化設備研究[D];中國海洋大學;2010年

2 劉忠;多效鼓泡蒸發(fā)式太陽能海水淡化技術研究[D];浙江大學;2010年

本文編號：2768082