太阳能利用的多级闪蒸海水淡化装置热力过程计算(2)

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第一章绪论1

1.1引言1

1.2主要的海水淡化技术.2

1.2.1多级闪蒸海水淡化法(MSF)..2

1.2.2低温多效蒸馏海水淡化法（MED）..3

1.2.3反渗透膜海水淡化法(RO)3

1.3太阳能海水淡化技术的国内外研究进展4

1.3.1国外研究进展.4

1.3.2国内研究进展.5

1.4本文的主要工作内容.6

第二章太阳能多级闪蒸技术原理..7

2.1多级闪蒸技术原理7

2.1.1多级闪蒸海水淡化装置结构原理7

2.1.2定压下过热海水的闪蒸过程.8

2.1.3定压下水蒸气的凝结过程8

2.2太阳能集热器的工作原理9

2.2.1平板集热器工作原理10

2.2.2真空管集热器工作原理.11

2.3本章小结.13

第三章多级闪蒸海水淡化装置的设计与计算14

3.1装置基本工艺参数设计.14

3.1.1装置循环海水最高温度和末级温度14

3.1.2装置级数的确定.15

3.1.3海水流量的确定.16

3.1.4装置流程的确定.17

3.2各级工艺参数的设计计算..18

3.2.1设计计算内容及步骤19

3.2.2计算实例.19

3.3冷凝管传热面积的计算.20

3.3.1对数平均温差的计算21

3.3.2传热系数的计算.21

3.3.3每级冷凝管传热面积的计算24

3.4排放浓海水热量的回收利用24

3.4.1换热器类型的确定..25

3.4.2换热器传热面积的确定.25

3.5闪蒸室的隔热设计..27

3.5.1保温材料的选择.28

3.5.2不采用保温层时热损失量的计算..28

3.5.3保温层厚度的计算..29

3.6本章小结.29

第四章太阳能集热器的选型计算.31

4.1太阳能辐射强度的计算.31

4.1.1太阳常数.31

4.1.2集热器所在位置的角度参数31

4.1.2.1赤纬角.31

4.1.2.2时角32

4.1.2.3地理纬度角32

4.1.2.4太阳入射角和太阳天顶角32

4.1.3大气透明度..33

4.1.4标准晴天水平面上辐射量的计算..34

4.1.5计算实例.35

4.2太阳能集热器设计工况点的确定..38

4.3太阳能集热器的选择与计算39

4.3.1太阳能集热器的型号与基本参数..39

4.3.2集热器对海水加热方式的确定.39

4.3.3太阳能集热器台数的确定..39

4.4辅助热源的计算.40

4.5本章小结.41

总结..42

致谢..43

参考文献44

江苏科技大学本科毕业设计(论文) 第一章绪论 1.1 引言水是生命之源，人类的生活和生产都离不开水资源。据统计，地球表面积约为5.1 亿平方千米，其中海洋面积占 70.8%，可以说地球上水资源是非常丰富的。但浓度太高不能直接饮用的或用于工农业的海水占地球总水量的 97%，所剩淡水总量不到 3%。不幸的是，这 3%的淡水资源分布极为不均，大部分储藏在冰山和地表以下，开采成本高，难度大。可直接开采的湖泊、河流淡水少之又少。下面表 1-1 是全球水资源的分布情况。表1-1 全球水资源的分布情况[1] 水资源储存地总量/km³ 占总水量的百分比/% 占淡水的百分比/% 大气中 12900 0.001 0.01 冰川中 24064000 1.72 68.7 地表水 300000 0.021 0.006 河流 2120 0.0002 0.006 湖泊 176400 0.013 0.26 沼泽 11470 0.0008 0.03 地下土壤 11500 0.0012 0.05 极地 10530000 0.75 30.1 随着经济的高速发展，人民生活水平的提高以及全球人口总数的增长，人类对工农业用水和生活用水的需求越来越旺盛，对水资源的开发已达到地球不可承受的地步。同时水资源的时空分布不均，降水的分布差异，一些城市已经到了严重缺水的地步。此外，人类的生产生活造成大量的河流湖泊受到污染，以及浪费严重，节水意识不强，使水资源短缺已成为能源危机后又一重大危机。海水淡化是人类化解水资源危机的主要方式之一。传统的海水淡化技术已发展了几十年，技术成熟，如多级闪蒸法，多效蒸馏法，反渗透法。这些技术各有优缺点及应用市场，且总体发展趋势是工程规模日益大型化。同时越来越多的海水淡化工程为降低成本，增加产量，和发电厂联合运营，充分利用电厂余热，提高经济性[2]。然而，对于小型化的海水淡化装置，市场上并不多见。且我国岛屿众多，沿海地区淡水缺乏源[自-751*`论/文'网·www.751com.cn/ 对于居民分散稀少的岛屿以及有官兵把守的岛屿，解决岛上居民和官兵的生活用水需求尤为重要。为这些特定的对象设计相对小型化的海水淡化装置，一方面可以填补市场空白，促进海水淡化产业发展。另一方面可以解决海岛居民官兵的用水需求，维护海上战略安全。此外，传统的海水淡化方式虽在一定程度上缓解了水资源短缺的问题，但也带来了其他问题，即化石能源的消耗增多，这样既加剧了能源的短缺问题，又增加了化石燃料燃烧所产生的有害气体的排放，给环境造成污染。寻找清洁可再生能源，如太阳能和风能，用于海水淡化，已是时代发展的需要。所以本课题设计了一套基于太阳能的小型海水淡化装置，既可以满足资源节约型、环境友好型社会的建设需要，又可以满足特定对象的生活用水需要。