压开式循环太阳能海水淡化装置研究

《压开式循环太阳能海水淡化装置研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第(&卷第Y期太阳能学报]31.(&$K3.Y(’’’年&’月G-LG8K8ZJ[G8:BGZ[::[K[-G^_.$(’’’常压开式循环太阳能海水淡化装置研究!代彦军!李增耀"张鹤飞俞金娣#西北工业大学空调制冷与太阳能应用研究所$西安%&’’%()文摘*提出一种开放式循环太阳能海水淡化系统$热力学效率和得水率是反映该系统能量利用程度及淡水产量和能耗关系的综合性指标+受加热,蒸发和冷凝三个环节制约+对诸多参数进行了分析$表明蒸发器入口海水温度和冷却水温度是影响系统性能的最重要两个参数$为改进系统性能和进行优化设计奠定了基础+关键词*太阳能$海水淡化$蒸发冷凝$热湿交

2、换瑞典工程师-./01234于&%5(年建造了第一个太阳能蒸馏器$用于海水淡化+此后各种太阳能海水淡化系统相继问世+如67227489:和:7;<;9812=>?@04<提出的有被动式冷凝器的太阳能蒸馏池,A71;744B7C74和D340E提出的利用潜热的太阳能海水淡化方案,:3F=7提出的多级芯太阳能蒸馏池,G9H9:04I=和J.K.L0M7?0提出的回热式主动太阳能蒸馏池和多级太阳能蒸馏池等N($%$5O+本文报道一种开放循环太阳能海水淡化新系统+它还可以用来净化污水和软化硬水$有利于保护环境$具有广阔的发展前景+&系统结构新型太阳能海水淡化系统主要由太阳能热水

3、器,蒸发器和冷凝器组成$工作介质为湿空气$系统原理图可参看文献NPO+太阳能热水器吸收部分太阳能后将海水加热$热海水从特殊蜂窝结构制成的蒸发器上端喷淋而下$空气流经蒸发器时与热海水进行热湿交换而变热变湿$热湿空气在冷凝器中得到冷却$水分在冷凝器表面凝结成淡水+冷凝器的冷媒可用冷海水$冷海水离开冷凝器后温度升高$可引入太阳能热水器+该装置在常压开放式环境中运行$具有潜热利用充分,结构紧凑,占地面积小,操作维护简便等特点+(系统性能指标及热力学分析Q.R性能指标定义两个指标对系统性能进行评估$即系统得水率和热力学效率+系统得水率是消耗单位能量获得的淡水产量$即STUVMWX

4、L#&)该参数有量纲$直接反映了淡水产量与消耗能量的关系+得水率高表明获得单位质量淡水能耗少$反之则能耗高+!本文&‘‘‘a’ba(’收到本课题为航空基金资助项目!上海交通大学动力与能源学院博士后流动站$"西安交通大学博士生Akc太阳能学报.H卷热力学效率表示输入给系统的总热能中用于最终收益的能量份额!即系统生成的淡水量所需最小能量与实际输入热能的比值"表示为#$%&’()*+,-./010热力学分析实际上!系统热力学效率是由组成系统的各个环节共同决定的!因而有!#$%&’()*+,$2()+3%45()%’()6789:;<:$(((+,+36789:;<:%45()

5、$#=(9>?(#8(9>@-A/上式中!#为集热器效率!由+和进口海水温度及环境温度共同决定BCD=$+3*+,,!+3为海水得到的热量!+是集热器接收的辐射能",9>?$%45()*+3为蒸发系数!%45为蒸发器的实际蒸发量!)为水的汽化潜热"空气来流露点温度低于冷海水温度!不需加热海水也存在蒸发!此时9>?为无穷大"但对海水淡化来讲!这种蒸发量太小!要提高蒸发量!必须提高海水温度"#8$-%&’()/*-6789:;E:/为凝结效率!表示冷凝器单位时间凝结放热与实际换热量的比值"空气流量一定的情况下!冷却水温度F流量和冷凝器性能决定了凝结效率"这里67为冷却8水流

6、量!9为水的比热容!;E为冷却水流经冷凝器后的温升"G:9>@$6789:E:*-%45()/是冷凝系数!表示冷却水带走的热量与蒸发所用热量的比值!在一定程度上反映了淡水产量与蒸发量的关系"蒸发量可由文献BHD给出的蒸发器模型计算得出"淡水产量是海水淡化系统的重要指标!通过冷凝器模型予以计算"01I冷凝器模型湿空气通过冷凝器!其中的水分在冷凝器表面凝结!形成淡水"认为冷凝器是顺流换热器!效能由下式给出!湿空气比热容用湿泡比热容J来近似BLD’K"-67J/UVW-67J/UVWM$HN4OPNQRSHT*HT-C/ZXB-67J/UODY[]-67J/UO^-67J

7、/UVW$UVW-67-HT_C/J’K!6789:/-‘/使用冷凝器模型对出口空气温度和湿度进行校核计算!直到满足精度为止"淡水产量为a%7&’$6-_CN_‘/-L/式中_为蒸发器出口空气含湿量!_为冷凝器出口空气含湿量"C‘01b集热器效率本系统所用的是真空管集热器!其效率由下式给出BCDa.#=$cdeCA‘N.dH‘-EUNE/*fgNcdccCe-E6NE/*fg-h/其中!E是集热器平均水温-i/!E是环境温度-i/!f是辐照度-j*U.Ug/"9期代彦军等A常压开式循环太阳能海水淡化装置研究#3!图!蒸发器海水入