海水淡化装置的传热研究和性能分析
MSF海水淡化装置喷射器性能分析
ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ａ ｎ ｄ ｍｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ； ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｗｏ ｕ ｌ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｒ ｍｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ．
摘 要 ： 结合蒸汽动力函数和热力学分析方法 ， 建立蒸汽喷射器的数学模型 ， 分析最佳引射系数的影响因素 ， 引射
系数 随混 合蒸 汽 出 口压 力 的关 系及 引射 压力 随工 作蒸 汽 压 力 和混 合 蒸 汽 出 口压 力 的关 系 。分 析 指 出 ， 工 作 条件 一 定 时 ， 最
（ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ， Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ３ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｖ ａ ｌ ｕｅ ｗｈ ｅ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｂｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ， ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ
《2024年热法太阳能海水淡化技术及系统研究》范文
《热法太阳能海水淡化技术及系统研究》篇一一、引言随着全球水资源短缺和海水淡化需求的增加，热法太阳能海水淡化技术已成为当今研究热点。
此技术利用太阳能作为能源，通过热法原理进行海水淡化处理，为解决人类面临的水资源问题提供了一条新的可行途径。
本文旨在详细探讨热法太阳能海水淡化技术的原理、应用及系统研究，为推动此技术的发展提供理论基础和实践指导。
二、热法太阳能海水淡化技术原理热法太阳能海水淡化技术是利用太阳能集热器将太阳能转化为热能，然后将热能传递给海水，使海水蒸发，产生的蒸气经冷凝后得到淡水。
此过程主要包括太阳能集热、海水预热、蒸发、冷凝和收集等步骤。
三、热法太阳能海水淡化系统研究（一）系统构成热法太阳能海水淡化系统主要由太阳能集热器、海水预处理系统、蒸发器、冷凝器和淡水收集系统等部分组成。
其中，太阳能集热器是系统的核心部分，负责将太阳能转化为热能；海水预处理系统用于对海水进行初步处理，以去除其中的杂质和悬浮物；蒸发器则是使海水蒸发的关键设备；冷凝器和淡水收集系统则负责将蒸气冷凝并收集淡水。
（二）系统工作原理系统工作时，太阳能集热器将太阳能转化为热能，加热预处理后的海水。
加热的海水进入蒸发器，在蒸发器中，部分海水被加热至沸点并蒸发为蒸气。
蒸气经过冷凝器冷凝后变为液态水，最后通过淡水收集系统进行收集。
在此过程中，未蒸发的海水可回流至预处理系统进行再次利用，形成循环。
（三）系统优化研究为了提高系统的性能和效率，研究者们对系统进行了多方面的优化研究。
首先，通过改进太阳能集热器的设计，提高其光热转换效率；其次，优化蒸发器的结构，提高海水的加热和蒸发效率；此外，还研究了系统的运行参数，如工作压力、温度等，以实现系统的最佳运行。
同时，针对系统的抗结垢性能、防腐性能等方面也进行了深入研究，以提高系统的稳定性和使用寿命。
四、应用及前景热法太阳能海水淡化技术在全球范围内得到了广泛的应用。
在干旱地区、海岛等水资源匮乏的地区，此技术为当地居民提供了可靠的淡水来源。
三效管式海水淡化装置产水性能实验研究
［ 摘要 ］研 制 了一 种三效管 式海水淡 化装 置 ， 对 其进行 了定功率 和太阳能 加热运行 实验研究 ， 分析 了该淡化 装置 的 产水 性能 及影 响 因素 。定 功 率实 验研 究 表 明 ， 当淡化 装置 加 热功 率 为 ３ ０ ０ Ｗ时 ， 其性 能 系数 最高 达约
ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｎ ｉ ｔ ｓ ｉ ｆ ｘ ｅ ｄ — ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｒ ｉ ｒ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ － ｍａ ｎ ｃ ｅ ｎｄ ａ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｌｉ ａ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｘ ｅ ｄ — ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ａ ｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｉ ｓ ３ ０ ０ Ｗ ． ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｃ ｏ ｅ ｍｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｓ
１ ． ３ ２ ， 提升淡化装置蒸发传热 ， 同时降低热量耗散（ 辐射耗散和对流耗散） ， 加大装置冷凝温差可以提升淡化装置
海洋船舶海水淡化处理实验研究与数据分析
海洋船舶海水淡化处理实验研究与数据分析近年来，全球淡水资源逐渐减少，而海洋的咸水却占据了地球表面的绝大部分。
因此，海水淡化处理成为了解决淡水短缺问题的重要途径之一。
海洋船舶作为海洋资源的开发利用平台，对海水淡化技术的研究和应用具有重要意义。
本文将对海洋船舶海水淡化处理实验研究与数据进行分析，并探讨其在实践中的应用前景。
一、海洋船舶海水淡化处理实验研究1.实验目的和原理描述海洋船舶海水淡化处理实验的主要目的是利用特定设备和技术来将咸水转化为可饮用水和灌溉水。
常见的海水淡化处理技术包括蒸馏法、逆渗透法、电渗析法等。
实验原理主要是根据渗透原理，通过半透膜的筛选作用将盐离子和污染物分离，从而实现海水淡化处理的目的。
2.实验流程和设备说明海洋船舶海水淡化处理实验的流程一般包括预处理、分离处理和后处理等步骤。
预处理阶段主要是对海水进行预处理，去除悬浮物、可溶性有机物和硬度物质等；分离处理阶段通过选择适当的海水淡化技术进行盐分分离，例如逆渗透技术；后处理阶段主要是对淡化水进行消毒和除菌等处理，以确保水质安全。
实验过程中需要使用到的设备一般包括预处理设备、分离设备和后处理设备等。
3.实验结果和数据分析通过对海洋船舶海水淡化处理实验的研究，得出的数据可以用于分析实验效果和改进处理方法。
数据分析一般包括淡化水质量指标、产水率、能源消耗等方面。
例如，可以分析淡化水的总溶解固体含量、盐分浓度、pH值等指标，以评估淡化水的可饮用性和适应性。
此外，还可以计算产水率，即单位时间内得到的淡化水量，以评估海洋船舶进行海水淡化处理的效率。
能源消耗也是需要考虑的重要因素，可以通过实验数据分析能源消耗的情况，为后续的技术改进和节能措施提供依据。
二、海洋船舶海水淡化处理技术的应用前景1.满足船舶用水需求海洋船舶海水淡化处理技术的应用可以满足船舶在航行过程中的用水需求。
传统上，船舶需要携带大量的淡水进行航行，但这增加了负担和能源消耗。
通过海水淡化处理技术，船舶可以直接从海水中获得淡化水，以满足船舶航行、人员生活和维持船舶运行的用水需求。
多效蒸发海水淡化装置的设计计算及性能研究
目录
摘要 ............................................................................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................................................................... II 1 绪论......................................................................................................................................................................1
图 1.1 全球水资源分布 Fig.1.1 The distribution of global water resources
由于世界人口的快速增长和环境污染对于水源地的破坏，淡水资源形势更为严峻。 从世界的角度来说，可直接利用的河水、湖水以及浅层地下水等水体只占全球水量的 0.76%左右。而在水资源的分配问题上面，更是因为人口分布、经济发展和地理环境等 因素导致分配不均衡。在国际上，公认的标准是这个国家的人均每年占有的可更新淡水 量在 1700 吨以下就可以视为缺水国家，1000 吨以下视为严重缺水国家。中国淡水资源 总量居世界第 6 位，但人均仅为世界人均的 1/4。按照标准，全国 600 多个城市中有 300 多个城市处于缺水的边缘，更是有 110 多个城市处于严重缺水的状态[4,5]。据国家发改委 统计，到 21 世纪中叶中国的缺水量将达到 600 亿立方米。缺水导致工业和农业的停产、
海水淡化系统中的热交换器的设计与性能优化
海水淡化系统中的热交换器的设计与性能优化热交换器是海水淡化系统中不可或缺的关键组件之一。
它在海水淡化过程中起到关键的作用，通过有效的热能传递，在热盐效应蒸发（MED）和多效蒸发（ME）等海水淡化工艺中实现海水的蒸发并将淡水提取出来。
本文将讨论海水淡化系统中热交换器的设计原理、存在的问题以及性能优化的方法。
一、热交换器的设计原理热交换器是一种将热能从一个流体传递到另一个流体的装置。
在海水淡化系统中，热交换器起到将海水中的热能传递给产生蒸汽的热源，从而实现海水的蒸发和凝结过程。
根据不同的海水淡化工艺，热交换器的设计原理会有所不同。
以MED海水淡化工艺为例，一种常见的热交换器设计是采用多级效应来提高海水淡化的效率。
在MED过程中，多个级别的热交换器被连接在一起，每个级别都有自己的蒸汽源和冷凝器。
海水通过每个级别的热交换器，从而在每个级别中产生蒸汽，并将淡水通过冷凝器收集起来。
二、存在的问题尽管热交换器在海水淡化系统中起到了关键的作用，但也存在一些问题需要解决。
首先，热交换器在操作中容易发生污垢和腐蚀问题。
由于海水中存在大量的盐分和微生物，这些物质可能会在热交换器表面形成厚厚的盐层，导致传热效率的降低。
同时，海水中的氯离子也会引起热交换器材料的腐蚀，从而降低热交换器的寿命。
第二，热交换器的设计也需要考虑到流体流动的均匀性和压降问题。
如果热交换器内部的流动不均匀，可能会导致热能传递不均匀，从而影响海水的蒸发和淡水的产出。
另外，如果设计的热交换器存在过高的压降，将会增加系统的能耗，同时也会增加设备的成本。
三、性能优化的方法为了解决存在的问题并优化热交换器的性能，在海水淡化系统中可以采取以下方法。
首先，选择合适的材料来减少腐蚀问题。
热交换器中常用的材料有不锈钢、钛合金等，它们具有良好的抗腐蚀性能，能够减少海水对热交换器的腐蚀作用。
此外，定期进行清洗和维护，以去除污垢和盐层，也是保持热交换器性能的重要措施。
其次，优化热交换器的结构来改善流体流动性能。
真空蒸馏海水淡化的热力分析(1)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
真空蒸馏海水淡化的热力分析(1)
随着船舶业的发展，船舶对淡水的需求就越来越大，从陆地上携带海水和靠海岛之类的补充海水是不现实的，因此迫切需要更好的技术来淡化海水。
海水淡化常用的方法[1]有蒸馏法和膜分离法，还有冷冻法、水合物法、溶剂萃取法、离子交换法等。
蒸馏法又分多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(ME)、压汽
蒸馏(VC)和太阳能蒸馏等。
蒸馏式海水淡化技术对热源的要求比较低，在船舶上得到广泛的应用，但是由于系统本身较复杂，因此研究真空蒸馏式海水淡化的性能，是船舶海水淡化研究的一个重要方面。
很多学者对其它的海水淡化过程都进行了热力计算[2~5]，本文主要对真空蒸馏处理技术的原理和性能进行分析，并对真空蒸馏处理装置进行了模拟计算。
1、真空蒸馏式海水淡化技术的原理
真空蒸馏式海水淡化装置通常采用真空蒸馏的原理，即通过喷射泵以维
持装置中90％～94％的真空度，此时对应的海水蒸发的沸点[6]仅46℃～36℃，以利用低温废热来进行海水淡化。
该装置的热源为船舶主机的缸套的冷却水，属于废热回收利用。
通常主机功率为6000 kW 左右的柴油机推动的船舶，每天就可以生产淡水15～18 m3。
效率很高。
船舶废热如：废热锅炉产生的多余的蒸汽，副机缸套水等都有大量的废热，因此船舶废热具有很广阔的开发前景。
真空蒸馏处理淡化海水不越要附加其它热源，因此VDT 技术是船舶淡化海水的重要手段，具有节能，效率高等优点。
2、热力分析及模型的建立及模拟
真空蒸馏处理淡化海水的基本流程如海水经过预热器，在其中吸收淡水
和喷射泵工作蒸汽所放出的热量，温度升高，供入海水淡化装置的冷凝器中作。
高效能海水淡化高压泵的强化传热与传质研究
高效能海水淡化高压泵的强化传热与传质研究一、引言随着全球水资源短缺的日益严重，海水淡化技术成为解决淡水资源不足问题的重要手段。
其中，高效能海水淡化高压泵作为海水淡化设备的核心组成部分，对于提高淡化效率和降低能耗具有重要意义。
本文旨在研究如何通过强化传热与传质来提升高效能海水淡化高压泵的性能，并对相关的研究成果进行综述。
二、传质机制分析高效能海水淡化高压泵在海水淡化过程中起到压力输送和能量传递的作用，其中传质过程是其能耗的重要组成部分。
在传统的海水淡化高压泵中，海水通过滤芯和膜元件进行过滤和脱盐，传质的效率主要依赖于滤芯和膜的材质和结构。
然而，仅通过改变滤芯和膜的材质和结构很难进一步提高传质效率，因此需要通过其他手段来强化传质过程。
三、强化传热与传质的方法1. 提高搅拌强度搅拌强度是强化传热与传质的关键因素之一。
通过增大搅拌强度，可以使海水与膜接触更加充分，从而提高传质效率。
目前，常用的提高搅拌强度的方法包括增加搅拌器的转速和改变搅拌器的结构。
此外，还可以采用物理和化学方法来改变海水的性质，进一步提高传质效率。
2. 设计优化流道结构流道结构的设计对传热与传质过程的效果有重要影响。
通过优化流道的结构，可以减小流道阻力，提高流体的流动速度，增大海水与膜之间的接触面积，从而提高传质效率。
目前，常用的流道结构优化方法包括增大流道的宽度和改变流道的形状。
3. 应用电场和磁场等外力场外力场对液相传热与传质过程具有一定的影响。
应用电场和磁场等外力场可以改变海水中的离子分布，从而提高传质效率。
此外，外力场还可以改变海水的流动状态，进一步增加海水与膜之间的接触面积，提高传质效率。
四、研究进展与应用前景近年来，对于高效能海水淡化高压泵的强化传热与传质研究取得了一些进展。
研究人员通过改变各种参数，如流速、温度、压力等，成功提高了高压泵的传质效率。
此外，一些新型材料的应用也进一步提高了高压泵的传热与传质性能。
然而，目前的研究仍存在一些问题待解决。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期：２００８—１０—０６ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２００８ＡＡ０５２２０７）。 作者简介：钱强（１９８４一），男，硕士，主要研究方向为太阳能海水淡化技术。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｃｆｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｏｌａｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｕｎｉｔｓ，
ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｍｕｓｉｎｇ ａｄｅｑｕａｔｅｌｙ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｈｅａｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ ｙｉｅｌｄ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｈｅａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ．
万方数据
第１１期
制冷技术
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ
·４５·
图２多级盘式太阳能蒸馏器
Ｆｉｇ．２ Ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｗｏ—ｄｉｓｃ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ
１．太阳能集热器；２．蒸发一冷凝腔；３．储水箱；４．冷水入 口；５．水泵；６．冷却水入口；７．预热水入口；８．热水进口；９． 蒸发器；１０．废水出口；１１．冷凝器；１２．淡水出口
删．ｓｓ５｛黼）¨ 第１１期
（２）和式（３）。
制冷技术
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ
．（６）５结论
·４７·
一＝ｒ＋÷ｑ（乙一Ｔｒ）
（７）
３．２．２管外蒸发侧传热系数 Ｓｅｍａｓ等人对水平管降膜蒸发进行了实验研
究，获得了传热关系式（８）：
孚（旦）∽：ｃ（塑）ｎＭ（旦）。·酯
（８）．３总传热系数
蒸馏器中大量水蒸汽的存在，需对Ｒａ进行修正ｍ】。
３．２水平管降膜蒸发式
管外蒸发和管内冷凝同时发生是水平管降膜
蒸发器中典型的传热过程。
３．２．１管内冷凝侧传热系数
对于管内侧蒸汽剪切力作用不大时，Ｃｈａｄｄｏｅｋ
和Ｃｈａｔｏ在Ｎｕｓｓｅｌｔ冷凝换热的基础上假设汽液交
界面处的切应力为零，忽略凝液薄膜中加速度的影
经验关系式进行分析，得出如下应用范围更广泛的
一组传热传质关系式：＾。＝ｏ．２砌０‘衢ｇｋ／ｘ。 （４）
式中：ｈ。：自然对流换热系数，（Ｗ／ｍ２．Ｋ）；
砌：瑞利数，３．５×１０３＜Ｒａ＞１０６；Ｊ｝，：湿空气热传
导系数（Ｗ／ｍ．Ｋ）；施：蒸馏器的特征几何尺寸，ｍ。 该关系式适应的瑞利数范围相当大，并考虑到
‰【Ｉ－ｆ。魄）¨
·口。）ｒ，Ｊ
一吼
图５盘式蒸馏器的传热过程
Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｄｉｓｃ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
槽底的热平衡方程：
ａ。丁肚ｇ。Ⅶ帆Ⅶ＋‰帆警 （１）
玻璃盖板的热平衡方程：
ｇ。＋ｇｒ＋ｑｃ＋％肚ｑ弘＋‰帆警 （２）
式中，日为太阳辐射强度；ｒ为玻璃对太阳光 的透过率；ａ。为盘中的水和底面对阳光的吸收 率；ｃ…为海水的比热，Ｃｐ，８为玻璃盖板的比热；Ｍ。
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｓｆｅｒ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｓｏｌａｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ Ｑｉａｎ Ｑｉａｎｇ，Ｚｈｕ Ｙｕｅｚｈａｏ，Ｌｉａｏ Ｃｈｕａｎｈｕａ，Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉｗｅｉ
（Ｔｈｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）
低温与超导 第３６卷第１１期
制冷技术
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ
Ｃｒｙｏ．＆Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ． Ｖ０１．３６ Ｎｏ．１ｌ
太阳能海水淡化装置的传热研究和性能分析
钱强，朱跃钊，廖传华，张维薇
（南京工业大学机械与动力工程学院，南京２１０００９） 摘要：分析了几种太阳能海水淡化装置工作原理、结构和传热；指出要提高装置的性能参数和产水率，应从加 强传热、充分利用潜热、同时减少装置中海水热容量等方面来考虑，但是最主要的是提高太阳能蒸馏器提供热源的 温度。上述工作为太阳能海水淡化装置的进一步改进提供参考。 关键词：太阳能；海水淡化；降膜蒸发
图４水平管降膜蒸发式太阳能蒸馏器 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｕｂｅ ｆａｌｌｉｎｇ ｆｉｌｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
ｏｆ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ
（１）单极盘式太阳能蒸馏器（图１） 透过玻璃盖扳的太阳辐射，一部分从水面反 射，其余的通过盛水槽中的黑色衬里被水体吸收， 使海水温度升高，并使部分水蒸发，蒸发的水蒸汽 遇盖板冷凝成水珠，沿着倾斜的盖板流入集水槽 中被收集。 （２）多极盘式太阳能蒸馏器（图２） 太阳光透过透明的盖板，加热海水，使部分海 水蒸发，遇盖板冷凝得到淡水，下方盖板冷凝的同 时加热上方的海水，以提高效率。 （３）单级降膜蒸发式太阳能蒸馏器（图３） 来自储水箱３的海水，经泵５的抽取，来自冷 凝器１Ｉ的下端，然后沿冷凝器内的流道向上流 动，在这个过程中，它带走蒸汽在冷凝器表面冷凝 时的潜热，使自身温度升高。出冷凝器上口后，海 水经管道进入太阳能集热器Ｉ中，在那里吸收太 阳能的热能，使温度进一步提高，达到所设计的最 高温度，然后经管道８来到降膜蒸发器的上人口， 进入蒸发器顶端的溶液分配管，经分配器分配后， 海水在重力的作用下沿蒸发器表面均匀降落，形成 一层膜状海水。此时海水在下落的过程中不断蒸 发，同时温度不断降低，到达蒸发器底部时温度降 到最低，最后经废水出口ｌＯ排出装置之外。在冷 凝器ｌｌ外表面上的凝结淡水，也在重力的作用下， 降落到冷凝器底部，最后经出口１２收集得到淡水。 （４）水平管降膜蒸发式太阳能蒸馏器（图４） 分为两部分：一部分为太阳能供热水系统；一 部分为海水淡化过程。
２太阳能海水淡化装置的结构和工 作原理
太阳能海水淡化装置分为被动式和主动式哺Ｉ 两种，而所谓的被动式太阳能海水淡化装置，是指 那些在装置中不存在任何利用电能驱动的元件， 如泵和风机等，也不存在利用附加太阳能集热器 等部件进行主动加热的太阳能海水淡化装置。装 置的运行完全是在太阳光的作用下，被动进行的。
响，汽液交界面处温度为蒸汽饱和温度，忽略膜中
凝液的过冷度，内壁面处到汽液交界面处之间的液
膜内温度呈线性分布，在此基础上得到了管内圆周
Ⅳ‘
平均传热系数：仪＝‘青，ｆｌＯ。ｒ肛Ａ。ｔＰ丸Ｌ（（Ｐ乙Ｌ－－Ｐ—ａ％）ｇ）ｒ。］＂ｉＴ 肛￡口如１～“一甲１ ，
（５）
爷，÷您．．
糯影 鼹筵 釜＼翮
图６管内冷凝液膜流动状态示意图
世界上第一个大型的太阳能海水淡化装置， 是１８７４年在智利北部的Ｌａｓ Ｓａｌｉｎａｓ建造的¨．２ Ｊ， 此后人们开发出各种类型的太阳能海水淡化装 置∞。】。对于各种不同类型的太阳能海水淡化装 置，由于结构和特性上的差异，其性能也有很大的 差异。本文综合分析各种不同类型太阳能海水淡 化装置的结构、特点及其工作原理，研究其传热传 质过程，对以后进一步开发新的太阳能海水淡化 装置，改进装置的性能、提高产水率和系统效率等 都具有重要的意义。
Ｆｉｇ．６ Ｆｉｌｍ ｏｆ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ
其中，０角如图６所示；卢由０角决定，约为
０．９１—一ｏ．７２。
为便于计算，Ｃｈａｔｏ建议０角取１２０。，并考虑 到靠近壁面的凝液是过冷液，将式（１）中的潜热 修正．得到了如下形式的平均传热系数估算式
万方数据
万方数据
·４６·
制冷技术
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ
第１１期
前与一部分浓海水混合进行循环使用。 当海水从一根水平管到另一个水平管形成降
膜流动时，从水平管内的热水中吸收大量的热量， 并产生蒸发而在蒸发腔中放出大量水蒸汽。这些 水蒸汽通过抽气管８由空气泵１９抽至冷凝腔１７ 中，蒸汽再经管壳形分配器进入水平横管５，在其 中冷凝放热而产生淡水，并将热量传回给管外的 海水，回收一部分凝结潜热。通过横管后的蒸汽 在冷凝腔１７中被回热器１２进一步冷却并释放潜 热给进入的海水，最后经管道进人冷凝器１３，放出 热量后进入气液分离器ｌｏ，在气液分离器中被新 进的海水迸一步冷却产生淡水，并进行气液分离。 最后剩余的低温气体经送风管１５送至装置蒸发腔 的下部。进行再循环，而淡水经水阀１ｌ交给用户。
．
供热水过程：太阳能集热器的热水由装置进 口进人装置，经管壳形分配腔进入蒸发腔中的横 管５，在其中放出热量并加热流在管外的海水。 热水出横管后经连通管９进入下一级的热水分配 腔，再经另一个管壳形分配器加热横管，最后经出 口输出装置。第二级加热与第一级加热在结构上 类似，但热水的流动方式相反。
海水淡化过程：海水经喷管７喷出，经孔板６ 再分配后，均匀地滴落降至蒸发腔的加热横管５ 上，在那里形成海水降膜并受热蒸发。未蒸发的 浓海水最终落至蒸发腔底，一部分经溢流阀流出 装置，另一部分经循环水泵１４再循环至喷头７进 行循环使用。新海水由图示人口进入装置，经冷 凝腔１７中的回热器１２预热，最后流至循环泵１４
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ，Ｓｅａｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，Ｆａｌｌｉｎｇ ｆｉｌｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ