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结合太阳能空气集热器的海水淡化装置研究

作　者: 李平
导　师: 左然
学　校: 江苏大学
专　业: 工程热物理
关键词: 太阳能集热器海水淡化增湿除湿热空气热效率
分类号: P747
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 433次
引　用: 4次
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内容摘要

随着社会经济的快速发展和人口的增长,人类对淡水的需求量迅速增长。由于环境破坏所造成的水污染、水土流失、土地沙漠化,使得世界上许多国家和地区都面临着水资源危机。如何解决人类的水资源短缺,是全球目前急需解决的难题,太阳能海水淡化是解决人类缺水的有效方法之一。本文提出了将太阳能空气集热器与海水淡化装置相结合,利用热空气增湿-除湿来实现淡化海水的试验装置。它是以热空气作为热源,热空气既把热量传给海水,同时又将水分子从海水中携带走,热空气变成湿空气,再利用冷凝器,使用海水来冷却湿空气制备淡水的过程。此方法中淡水冷凝所释放出的潜热直接传递给海水,使海水的温度升高,有利于海水蒸发,同时又提高了系统的热效率。本论文主要进行了以下三方面工作:一、提出了将太阳能空气集热器产生的热空气与海水混合来实现海水淡化的设计方案。设计了热空气作用于水面、热空气通入水中、喷雾蒸馏、电加热等海水蒸发的试验方案。通过试验比较,得出热空气通入水中为最佳的海水蒸发方案。二、研制了将热空气通入水中的蒸馏装置,进行了试验测量,试验表明蒸发量的增加取决于海水初始加入量的减少、海水温度的升高、热空气流量的增加和热空气温度的升高。利用模拟装置获得的最大蒸发量为1.72kg/h。进行了电吹风模拟的太阳能海水淡化装置试验,选择盘管冷凝器和翅片管冷凝器。实验发现翅片管冷凝器有较好的冷凝效果。装置的热力学效率η可达到约40%。三、进行了实际的结合太阳能空气集热器的太阳能海水淡化装置试验。试验结果表明,由于太阳能空气集热器的热效率不高,导致集热器向蒸馏器输入的能量不足,从而带来了系统的产水率和热力学效率远小于利用电吹风模拟的实验系统。进行了太阳能空气集热器与电加热器模拟太阳能热水器相结合的海水淡化装置试验,结果表明,提高水温能大幅度的提高系统的产水率和热力学效率。实验结果表明,利用太阳能空气集热器与海水淡化装置相结合的太阳能海水淡化系统,系统的产水率和热力学效率太低,必需增加太阳能热水器、聚光集热器等辅助装置来提高水温或空气温度,从而提高系统的运行温度。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 课题的研究意义  10-12
  1.2 传统的海水淡化技术  12-14
    1.2.1 反渗透法(Reverse Osmosis)  12-13
    1.2.2 多级闪蒸(Multi-stage Flash)  13-14
    1.2.3 多效蒸馏(Multi-effect Distillation)  14
  1.3 太阳能海水淡化技术  14-18
    1.3.1 直接法  15-17
    1.3.2 间接法  17-18
  1.4 增湿除湿海水淡化技术  18-23
    1.4.1 增湿除湿海水淡化基本原理  18-19
    1.4.2 典型的增湿除湿海水淡化过程  19-23
  1.5 论文的主要研究目的  23-24
第二章增湿除湿太阳能海水淡化装置设计及原理  24-32
  2.1 结合太阳能空气集热器的增湿除湿海水淡化系统设计  24-25
  2.2 湿空气的性质及热力过程  25-28
    2.2.1 湿空气的性质  26-27
    2.2.2 湿空气的热力过程  27-28
  2.3 增湿除湿海水淡化理论基础  28-31
    2.3.1 增湿除湿系统的状态方程  28-30
    2.3.2 参数分析  30-31
  2.4 小结  31-32
第三章不同的海水蒸发方案比较  32-46
  3.1 蒸发基本知识  32-34
  3.2 热空气作用在水面  34-36
  3.3 喷雾蒸馏  36-38
  3.4 电加热  38-40
  3.5 热空气通入水中  40-43
  3.6 理论计算  43-45
  3.7 小结  45-46
第四章电吹风模拟太阳能空气集热器的海水淡化试验  46-58
  4.1 增湿除湿海水淡化装置的蒸发试验  46-50
    4.1.1 装置设计  46-47
    4.1.2 试验数据采集与讨论  47-50
  4.2 增湿除湿海水淡化系统试验  50-57
    4.2.1 冷凝器的计算  50-52
    4.2.2 利用盘管冷凝器的系统试验  52-54
    4.2.3 利用翅片管冷凝器的系统试验  54-57
  4.3 小结  57-58
第五章与空气集热器相结合的太阳能海水淡化试验  58-73
  5.1 太阳能基本知识  58-59
  5.2 太阳能空气集热器简介  59-60
  5.3 集热器各部分设计  60-62
    5.3.1 集热器透明盖板的设计  60-61
    5.3.2 吸热板的设计  61-62
    5.3.3 框架的设计  62
  5.4 实验测量仪表介绍  62-63
  5.5 与空气集热器结合的海水淡化试验  63-72
    5.5.1 风机位置的确定  63-64
    5.5.2 系统试验过程  64-69
    5.5.3 辅助电加热系统试验  69-72
  5.6 小结  72-73
第六章总结及展望  73-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
攻读硕士期间发表的论文  78

结合太阳能空气集热器的海水淡化装置研究

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