【摘要】： 隨著人口的增長、社會發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，沿海淡水資源短缺問 題將日益嚴重，海水淡化技術(shù)將成為21世紀解決沿海淡水供應問題的必然選擇。 MSF多級閃蒸技術(shù)是國際海水淡化市場的主力軍，其裝置的國產(chǎn)化研制是一項非常 重要的科研課題。 本文在前人研究成果的基礎上，著重進行了MSF多級閃蒸海水淡化裝置設計 理論與加工工藝、系統(tǒng)動靜態(tài)特性等問題的研究，并進行了工業(yè)性試驗。鑒于海水 淡化過程以及其他能源利用過程的熱力性能評價方法眾說紛紜，所用熱力性能指標 之間缺乏可比性，本文進行了統(tǒng)一化研究。 本文對閃蒸過程進行了全面的熱力學分析，首次將非平衡熱力學思想引入多級 閃蒸過程的分析，使人們對閃蒸過程的理解更容易。建立了完整的MSF系統(tǒng)靜特性 模型，該模型簡潔、準確，與實際運行數(shù)據(jù)很好相符。利用所建立的模型，本文對 熱電聯(lián)產(chǎn)多級閃蒸海水淡化裝置進行了迄今為止最全面的定量分析，彌補了國內(nèi)外 文獻的不足，為MSF裝置運行規(guī)范的制定提供了方便。 為保障MSF海水淡化裝置國產(chǎn)化研制的順利進行，本文深入研究了影響MSF 系統(tǒng)設計的主要因素，建立了MSF海水淡化裝置的規(guī)范化設計方法，完成了國產(chǎn) 3000t/d多級閃蒸海水淡化裝置設計，其局部原型的中試裝置經(jīng)多次運行試驗證明， 能穩(wěn)定生產(chǎn)出高品質(zhì)淡水，而且其防腐蝕等工藝性能比引進裝置具有明顯的優(yōu)勢， 說明本文所進行的理論分析是正確的，設計方法是先進的。盡管裝置加工質(zhì)量尚待 進一步提高，但根據(jù)中試裝置的配置與實際運行條件，我們所研制開發(fā)的國產(chǎn)第一 臺大中型多級閃蒸海水淡化的中間試驗裝置是成功的。 鹽水加熱器是MSF系統(tǒng)的主要設備之一，為單入單出的管式換熱器，這類換 熱器動態(tài)過程的建模與仿真問題并不是十分復雜，但仍然存在一些問題。本文在全 面分析總結(jié)分布參數(shù)模型的解析解及其簡化方法的基礎上，充分研究了分段線性化 處理方法，并進行詳細的仿真計算，得出了一些有益的結(jié)論。對不同擾動因素，各 段之間的連接方式不同，不能簡單處理成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，否則將導致錯誤的結(jié)果。對于 入口溫度擾動，響應傳遞為串聯(lián)結(jié)構(gòu)；對流量和加熱量擾動擾動，由于這些擾動在 系統(tǒng)空間上具有同時性，因此構(gòu)成并聯(lián)方式，而各段擾動的溫度變化響應卻只能通 過串聯(lián)方式傳遞，因此，分段后各段之間的聯(lián)系為串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。 本文推導出分段后總傳遞函數(shù)的形式，并證明當分段數(shù)趨于無窮大時，其結(jié)果 與分布參數(shù)模型的解析解完全相同，從而也證明了可以通過提高分段數(shù)改善仿真計 算結(jié)果的精度。 本文針對單入單出系統(tǒng)，還提出了分布參數(shù)模型簡化處理的一種新方法——待 定函數(shù)法，與其他方法比較，具有簡單明了、計算精度高的特點。 本文根據(jù)熱工理論，以每一級閃蒸器為單元，建立了MSF系統(tǒng)動態(tài)過程的數(shù) 學模型和MATLAB仿真模型，比其他文獻提供的模型更完善，考慮的因素更全面。 將各級之間的聯(lián)系以耦合擾動向量的形式給出，不僅有助于理解擾動的耦合作用， 還避免了建立大型的系統(tǒng)整體狀態(tài)矩陣，使仿真計算變得更容易。在此基礎上，詳 細研究了MSF系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù)學模型的線性化處理方法，并進行了仿真計算。為 MSF裝置的運行調(diào)整與控制策略的制定提供了訣策依據(jù)，為MSF系統(tǒng)的國產(chǎn)化研”“ 制提供技術(shù)支持。 本文分析了各種脫鹽過程以及其他用能過程的常規(guī)熱力性能評價指標之間存 在的不可比性問題，指出導致這種不可比性的根本原因在于能量、炯量和電量之間 存在不等價性。根據(jù)對理想熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)實質(zhì)的分析，以及對各種脫鹽過程的用能 特點的分析，建立了以電量為基準的統(tǒng)一性性能評價指標體系，并推廣運用于整個 能源利用領(lǐng)域，使各種用能方式的熱力學性能可以在統(tǒng)一、客觀、合理和科學的基 準上進行比較和評價。 以電量貫穿能源利用過程的始終，分層次研究從能源供應、傳輸過程到終端消 費的各個環(huán)節(jié)的熱力性能及其變化，從而徹底改變了過去對熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)的分 析局限于熱電廠內(nèi)的不足，有利于各種供熱方案的對比與決策，這是能源管理科學 發(fā)展的客觀要求。 以電量為基準的統(tǒng)一性性能評價指標體系的關(guān)鍵在于“指標的可比性”，從而 使熱電聯(lián)產(chǎn)的理論研究超越了熱耗的所謂合理分攤問題，徹底擺脫了許多糾纏不清 的人為規(guī)定性問題，使總能系統(tǒng)的研究方向更加明確和具體，本文的研究具有開創(chuàng) 性。 本文以電量為基準，以熱電聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)為基本模式，構(gòu)造了簡便易行的總能 系統(tǒng)形式，從而使總能系統(tǒng)的概念具體化和具有可操作性。在此基礎上，推導出熱 電聯(lián)產(chǎn)機組的臨界熱電比，為判別熱電聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)的節(jié)能性提供了方便。并對長＊＿ 期以來困繞熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展、存在很大爭議的供熱成本和熱價問?
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2001
【分類號】：P747

【引證文獻】

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1 伍聯(lián)營;肖勝楠;王慧敏;;熱膜耦合水電聯(lián)產(chǎn)集成系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化[J];計算機與應用化學;2011年12期

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1 王慧敏;多級閃蒸水電聯(lián)產(chǎn)集成系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化[D];中國海洋大學;2011年

2 黃東煜;蒸汽發(fā)生器熱力設計與系統(tǒng)動態(tài)過程仿真[D];哈爾濱工程大學;2006年

3 李柏震;高壓閃蒸室內(nèi)部流場數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學;2009年

4 劉東濤;燃氣輪機化學回熱閃蒸控制系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

5 樊傳路;化學回熱循環(huán)系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

本文編號：2780022