淡水資源在人們日常生活和社會生產(chǎn)中占據(jù)著重要位置,是除能源之外的另一項重要資源。伴隨著科技的進步與發(fā)展,水資源被污染、破壞,同時伴隨著急劇增長的人口,對淡水的需求量越來越大,因此,海水淡化技術凸顯的越來越重要,與之相關的研究也越來越多。熱法是相變海水淡化方法中最常見的一種,但若通過使用二次能源等來加熱,則會極大地造成能源的浪費,并且從海水中獲取純凈水的成本會非常高。本文采用太陽能驅動溴化鋰第二類吸收式熱泵作為熱法海水淡化中的加熱熱源,實現(xiàn)對淡水的獲取。首先,計算了任意一天中到達地面的太陽輻射及可利用太陽能輻射,通過選定一太陽能平板型集熱器模型,計算分析得到太陽能平板型集熱器瞬時效率隨時間變化規(guī)律。其次,研究了第二類吸收式熱泵主要性能,通過改變蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸收溫度、發(fā)生溫度對COP和ΔX(放氣系數(shù))的影響進行分析,發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)溫度和發(fā)生溫度的提高會導致系統(tǒng)COP和ΔX的增大,吸收器熱負荷也隨之而增大且增大趨勢在減緩;而冷凝溫度和吸收溫度的增大會引起COP和ΔX減小,吸收器熱負荷也隨之而減小且減小趨勢在變大。最后,設計了一種新的海水淡化系統(tǒng),新的系統(tǒng)由太陽能平板型集熱器系統(tǒng)、溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)、海水生產(chǎn)系統(tǒng)組成。對系統(tǒng)各部件做了(?)分析及子系統(tǒng)做了熱效率、(?)效率分析,分析得出太陽能平板型集熱器(?)損最大為44.2 kW,太陽能平板型集熱器系統(tǒng)平均(?)效率為0.13,第二類吸收式熱泵系統(tǒng)平均(?)效率為0.67,海水淡化系統(tǒng)平均(?)效率為0.74。新的海水淡化系統(tǒng)利用了冷凝器的冷凝熱對入口海水進行預熱,并比較了有無冷凝器對入口海水進行預熱對系統(tǒng)性能的影響,通過計算分析比較得出,使用冷凝器對海水進行預熱,海水生產(chǎn)系統(tǒng)平均熱效率提升了 12.9%,平均(?)效率提升了 16.2%,平均淡水產(chǎn)量相對提升了29.2%。當增大太陽能集熱器系統(tǒng)中熱媒水的質量流量時,第二類吸收式熱泵系統(tǒng)啟動時間推遲,輸入峰值溫度提前且逐漸變小,而熱效率、淡水產(chǎn)率基本不變、(?)效率變大。當增大太陽能集熱器內水媒起始溫度時,對系統(tǒng)性能幾乎沒有影響,但會改變第二類吸收式熱泵系統(tǒng)啟動時間。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P747
【部分圖文】：

?相變法和非相變法。相變法主要研宄的是熱法，非相變法主要研宄的是膜蒸餾方??法【６］，如上圖１．１所示。??１．２．１熱法海水淡化技術??熱法海水淡化技術一種較傳統(tǒng)的方法，通過對海水加熱蒸餾，利用海水溶液??中組分沸點不同，水蒸氣逸出再冷凝得到淡水。熱法海水淡化主要有多級閃蒸、??多效蒸發(fā)和壓氣蒸餾，方法雖各不相同但本質都是利用溶液組分沸點不同，加熱??發(fā)生相變實現(xiàn)組分分離這一原理。??１．２．１．１?多級閃蒸（Ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ?ｆｌａｓｈ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，?ＭＳＦ）??海水通過一系列閃蒸裝置，在其中蒸發(fā)實現(xiàn)分離。每一次閃蒸所需要的能量??都來自于前一次水蒸汽冷凝所釋放出的能量［７］。多級閃蒸裝置提供了世界上大約??２５％?的水１８１。??多級閃蒸裝置有一系列的空間稱為“級”，每個空間包含一個熱交換器和一??個冷凝水收集器。該裝置有冷端和熱端，而中間級具有中間溫度，這些級在不同??的溫度下對應的不同壓力

每個級重復使用來自前一級的熱量，在每個級之后連續(xù)降低溫度和壓力。另外，??在級與級之間，水蒸氣使用部分熱量來預熱進入的海水。??如下圖１．３所示是多效蒸餾裝置示意圖，第一級在頂部，粉色區(qū)域是蒸氣，??淺綠色區(qū)域是給水，深綠色區(qū)域是冷凝水。??■?Ｉ，＂丨丨Ｉ丨丨－Ｉ丨丨丨，丨議ｍｍ??－ｔ＝＝＾＝＾??ＥＣ??ｎ?■?？！?Ｉ??ＨＥ?］??｜丨丨｜丨丨丨■?—＞?Ｐ??ＶＣ??．?????圖１．３多效蒸餾裝置??Ｆ－給水入口?Ｓ－熱蒸汽入口?Ｃ－熱蒸汽出口?Ｗ－冷凝淡水出口?Ｒ－濃鹽水出口?Ｏ－冷卻劑入口??Ｐ－冷卻劑出口??多效蒸餾裝置可被視為由管壁隔開的一系列封閉空間組成，一端為熱源，另??一端為散熱器。每個空間由兩個連通的子空間組成：第《級管的外部和第??（？＋１）級管的內部。每個空間的溫度和壓力都低于上一空間，并且管壁溫度為??介于兩側流體溫度之間的中間溫度。空間壓力也是不與兩個子空間壁溫度平衡的??中間壓力。在第一子空間中因壓力太低或溫度太高，而海水蒸發(fā)，在第二子空間??中，又因壓力太高或溫度太低致使水蒸氣冷凝，從而將蒸發(fā)能量從溫度較高的第??一子空間傳遞到溫度較低的第二子空間，在第二子空間，能量通過管壁傳導到較??冷的下一個空間。??多效蒸餾裝置有許

??該分壓差是兩個邊界表面之間的溫差的結果。如下圖１．４所示，從圖中可以看出，??膜的一側帶有熱流，另一側帶有冷卻的滲透流，通過膜的溫差通常在５到２０Ｋ之??間，傳遞出一個分壓差，確保膜表面產(chǎn)生的水蒸氣跟隨壓降，滲透通過孔并冷凝??在冷卻器側。???ｖ??。４?賴：―??Ｈ?…倒—一??Ｍｅｍｂｒａｎｅ?；；ｚｚｚ??／?＇ｕ／＞??????ｉ?????ｐｈ？ｆｓ?．ｒｚｒｊｐｉ?ｐＦ＝＝＝：?ｐｋａｉｔ?????：????－■－■■■－－—：：？?｜｜ｉ?＇?－：：：．：?－?：〇???Ｓｇｇ?．．．．．．?．?＇?Ｊ?ｇ￣ｚ￣??—－?；——???■？－－？■〇＞?．．－???????圖１．４疏水膜上的毛細作用??有許多不同的膜蒸餾技術，區(qū)別于它們的餾出物通道的排列或該通道的操作??方式，主要有以下四種：??（１）直接接觸膜蒸餾（ＤＣＭＤ）??冷卻水??？——????熱料液?????？??直接接觸式（ＤＣＭＤ）??圖１．５直接接觸式膜蒸餾原理??如上圖１．５所示在直接接觸膜蒸餾中，膜的兩側充滿蒸發(fā)器側的液態(tài)熱水和??滲透側的冷卻滲透物。透過膜的蒸汽冷凝在膜邊界表面的液相內部，由于膜是阻??擋質量傳遞的唯一屏障，因此直接接觸膜蒸餾可以實現(xiàn)相對較高的滲透流［２Ｇ］。缺??點是高顯熱損失
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