一種新型太陽(yáng)能自然真空海水淡化系統(tǒng)性能研究

【摘要】：為了解決偏遠(yuǎn)地區(qū)、孤島、海上平臺(tái)等地淡水資源不足問(wèn)題,小型海水淡化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。結(jié)合太陽(yáng)能技術(shù)的小型海水淡化系統(tǒng),可以降低煤炭、石油等不可再生資源的使用,在節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境方面有重要意義。本文設(shè)計(jì)了一種新型的利用太陽(yáng)能的自然真空機(jī)械壓縮(NVD-MVC)海水淡化系統(tǒng),結(jié)合自然真空技術(shù)(NVD)能節(jié)省電能和機(jī)械壓縮技術(shù)(MVC)能提高系統(tǒng)熱效率的特點(diǎn),得到新型太陽(yáng)能NVD-MVC海水淡化系統(tǒng)。建立了該太陽(yáng)能NVD-MVC海水淡化系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型,具體數(shù)學(xué)模型包括：集熱過(guò)程模型、蓄／供熱過(guò)程模型、海水供給過(guò)程模型、預(yù)熱過(guò)程模型、蒸發(fā)過(guò)程模型、壓縮過(guò)程模型和冷凝過(guò)程模型。在MATLAB軟件環(huán)境下,對(duì)其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了編程和求解。利用計(jì)算結(jié)果,分析了蓄熱水箱出口供熱水流量和濃鹽水管道與海水管道高度差對(duì)系統(tǒng)月代表日和全年系統(tǒng)性能參數(shù)的影響。當(dāng)濃鹽水管道與海水管道高度差一定時(shí),隨蓄熱水箱出口供熱水流量的增加,日造水量和單位集熱器面積日造水量增加；單位造水電耗先降低后增加,存在一個(gè)最低值；日單位造水量換熱器面積逐漸降低。當(dāng)蓄熱水箱出口供熱水流量一定時(shí),隨著濃鹽水管道與海水管道高度差的增大,日造水量和單位集熱器面積日造水量逐漸降低,單位造水電耗和日單位造水量換熱器面積逐漸增大。根據(jù)NVD-MVC系統(tǒng)的在每個(gè)月代表日的最佳蓄熱水箱出口供熱水流量和最佳濃鹽水管道與海水管道高度差,得到了系統(tǒng)在全年的最佳運(yùn)行方案。當(dāng)集熱器面積為200m2,蓄熱水箱容積為70m3時(shí),最佳運(yùn)行方案下的年平均日造水量為9.33t/d,單位造水電耗為11.52kW·h/t。最佳運(yùn)行方案與蓄熱水箱供熱水流量和濃鹽水管道高度差均固定不變的方案相比,每年可多產(chǎn)277.4t淡水,當(dāng)兩種運(yùn)行方案的造水量均為最佳方案下的造水量時(shí),最佳運(yùn)行方案每年可節(jié)省715.14kW·h的電能。將本文設(shè)計(jì)的新型太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)與傳統(tǒng)太陽(yáng)能NVD系統(tǒng)的性能進(jìn)行了對(duì)比分析,在本文計(jì)算條件下的結(jié)果顯示,NVD-MVC系統(tǒng)年平均日造水量較大,耗熱量較小,但是其年平均單位造水電耗較大,為了綜合分析兩種系統(tǒng)的耗能情況,將耗熱量和耗電量均轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)煤耗,計(jì)算得NVD-MVC系統(tǒng)的全年平均單位造水標(biāo)準(zhǔn)煤耗低于傳統(tǒng)NVD系統(tǒng)的值,NVD-MVC系統(tǒng)更加節(jié)能。同時(shí),將NVD-MVC系統(tǒng)與傳統(tǒng)的MVC系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比,在本文計(jì)算條件下的結(jié)果顯示,NVD-MVC系統(tǒng)比傳統(tǒng)MVC系統(tǒng)更加節(jié)省電能。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 海水淡化 自然真空 機(jī)械壓縮 造水量 單位造水電耗
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P747;TK519
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 小型太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)背景及研究意義9
• 1.2 太陽(yáng)能利用技術(shù)9-11
• 1.3 小型太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)11-14
• 1.3.1 RO海水淡化技術(shù)11
• 1.3.2 SS海水淡化技術(shù)11-12
• 1.3.3 MED海水淡化技術(shù)12
• 1.3.4 HDH海水淡化技術(shù)12
• 1.3.5 VC海水淡化技術(shù)12-13
• 1.3.6 自然真空海水淡化技術(shù)13-14
• 1.4 NVD海水淡化技術(shù)研究進(jìn)展14-17
• 1.5 MVC海水淡化技術(shù)研究進(jìn)展17-19
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容19-20
• 2 太陽(yáng)能NVD-MVC海水淡化系統(tǒng)模型及求解20-40
• 2.1 太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)20-21
• 2.2 太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型21-36
• 2.2.1 太陽(yáng)能供熱子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型21-30
• 2.2.2 NVD-MVC子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型30-35
• 2.2.3 系統(tǒng)性能參數(shù)35-36
• 2.3 新型太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型求解與程序框圖36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 3 太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)性能分析40-60
• 3.1 代表日太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)性能分析40-47
• 3.1.1 代表日系統(tǒng)運(yùn)行工況40-42
• 3.1.2 代表日系統(tǒng)性能分析42-47
• 3.2 全年太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)性能分析47-56
• 3.2.1 全年系統(tǒng)運(yùn)行狀況47-52
• 3.2.2 全年系統(tǒng)性能分析52-56
• 3.3 最佳運(yùn)行方案分析56-59
• 3.3.1 代表日太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)最佳運(yùn)行方案設(shè)計(jì)56-58
• 3.3.2 最佳運(yùn)行方下系統(tǒng)性能分析58-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 4 太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的性能對(duì)比分析60-65
• 4.1 太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)與傳統(tǒng)太陽(yáng)能NVD系統(tǒng)性能對(duì)比分析60-63
• 4.2 太陽(yáng)能NVD-MVC系統(tǒng)與傳統(tǒng)太陽(yáng)能MVC系統(tǒng)性能對(duì)比分析63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 附錄 符號(hào)說(shuō)明72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

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