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应用超声波技术海水淡化的基础实验研究

作　者: 席细平
导　师: 马重芳
学　校: 北京工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 海水淡化超声波雾化气液比太阳能能耗
分类号: P747
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 215次
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内容摘要

水资源匮乏正日益影响全球的经济发展和生态环境,甚至导致国家和地区间的冲突。我国的水资源短缺已经严重影响到沿海和西部地区的社会经济的发展。随着社会不断发展和进步,以及人民生活水平和质量的提高,更加剧了水资源短缺。国内外的经验证明,海水淡化是解决沿海地区水资源匮乏问题的一条重要途径。常规的海水淡化方法要消耗大量的燃料或电力,因此在我国能源较紧张的条件下,利用丰富而清洁的太阳能来进行海水淡化必将有广泛的应用前景。本文主要以提高太阳能海水淡化系统的热效率和产水率为目标,提出将超声波技术应用于太阳能海水淡化系统中,强化蒸馏器内的传热传质。研究内容涉及超声波喷雾实验、海水淡化系统耗能分析和设计海水淡化系统。通过在超声波喷雾实验系统上进行喷水实验,分析了气液比、气压对雾滴粒径的影响,得出气液比和气压的最佳范围。从喷雾长度、喷嘴出口速度和喷雾截面宽度的变化进行分析,为海水淡化蒸发装置的设计提供依据。在超声波喷雾实验的基础上,根据理论计算,设计了一套海水淡化系统,确定了系统各设备的工艺参数,实现对提高系统热效率和产水率的问题作分析,对将其应用于太阳能海水淡化进行初步探索。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题研究背景和意义  9-12
  1.2 海水淡化的主要方法  12-16
    1.2.1 蒸馏法  13-15
    1.2.2 膜法  15-16
  1.3 国内外蒸馏法海水淡化技术的研究现状  16-19
  1.4 本课题主要研究内容  19-20
第2章超声波的雾化原理  20-37
  2.1 引言  20
  2.2 超声波技术的起源和发展  20-21
  2.3 超声波的作用机理  21-24
  2.4 超声波技术的应用领域和现状  24-27
  2.5 超声波雾化喷嘴原理  27-30
    2.5.1 雾化形式  28-29
    2.5.2 超声波雾化过程  29-30
  2.6 雾滴分布特性及测量技术  30-35
    2.6.1 液滴分布特性理论  30-33
    2.6.2 雾滴测量原理及设备  33-34
    2.6.3 激光散射测粒仪的基本结构  34-35
  2.7 本章小结  35-37
第3章超声波喷嘴雾化实验  37-53
  3.1 引言  37
  3.2 实验设计  37-39
    3.2.1 实验系统  37-38
    3.2.2 实验设备  38
    3.2.3 实验方案  38-39
    3.2.4 实验步骤  39
  3.3 实验结果与分析  39-51
    3.3.1 气液比对雾滴粒径的影响  39-43
    3.3.2 气压对雾滴粒径的影响  43-46
    3.3.3 雾滴粒径沿程的变化  46-48
    3.3.4 喷雾长度的变化  48-49
    3.3.5 喷雾出口速度的变化  49-50
    3.3.6 喷雾截面宽度的变化  50-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章海水淡化系统能耗浅析  53-71
  4.1 引言  53
  4.2 蒸馏脱盐过程的常规性能指标  53-54
    4.2.1 热驱动海水淡化系统的常规性能指标  53-54
    4.2.2 电驱动海水淡化系统的常规性能指标  54
  4.3 海水淡化的最小分离功  54-55
  4.4 海水淡化的热效率问题  55-57
    4.4.1 锅炉或低温核反应堆海水淡化系统的热效率  55-56
    4.4.2 电驱动海水淡化系统的热效率  56-57
    4.4.3 热电联产海水淡化系统的热效率  57
  4.5 海水淡化过程的单位淡水产量的电耗率  57-60
    4.5.1 电驱动海水淡化系统的电耗率  57-58
    4.5.2 热电联产海水淡化系统的电耗率  58-59
    4.5.3 锅炉或低温核反应堆海水淡化系统的电耗率  59-60
  4.6 典型脱盐装置及其系统的主要性能指标及评价  60-62
  4.7 超声波海水淡化系统能耗分析  62-69
    4.7.1 能耗环节  62-63
    4.7.2 水滴蒸发理论  63-67
    4.7.3 能耗分析  67-69
  4.8 本章小结  69-71
第5章海水淡化实验系统的设计  71-82
  5.1 引言  71
  5.2 实验系统  71-72
    5.2.1 实验系统原理  71-72
    5.2.2 实验系统结构和流程  72
  5.3 设计理论  72-75
    5.3.1 液体物质平衡  72-73
    5.3.2 气体物质平衡  73
    5.3.3 系统热量平衡  73-75
    5.3.4 热量回收  75
  5.4 系统参数设计  75-77
    5.4.1 初始参数设计  76
    5.4.2 设计计算结果  76-77
  5.5 设备选型和造价估算  77-81
    5.5.1 气路系统设备  77-79
    5.5.2 水路系统设备  79-81
  5.6 本章小结  81-82
结论  82-83
参考文献  83-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86-87
致谢  87

应用超声波技术海水淡化的基础实验研究

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