鼓泡蒸發(fā)式太陽能海水淡化裝置的試驗研究
摘要：基于鼓泡蒸發(fā)和露點蒸發(fā)機理，設(shè)計建造了一臺綜合利用太陽能的鼓泡蒸發(fā)式海水淡化裝置，并對該裝置進行了鼓泡蒸發(fā)試驗。試驗對裝置的穩(wěn)態(tài)蒸發(fā)性能進行了研究，給出了裝置在特定的運行溫度和壓力，不同的鼓氣量和引風(fēng)量下的產(chǎn)水率、耗電當(dāng)量及經(jīng)濟性能系數(shù)。結(jié)果表明，由于在裝置中采用了鼓泡蒸發(fā)技術(shù)，并對蒸汽進行了引風(fēng)的強制對流措施，從而提高了裝置的產(chǎn)水率，使裝置具備較高的經(jīng)濟性能系數(shù)。
關(guān)鍵詞：太陽能海水淡化；鼓泡蒸發(fā)；引風(fēng)；露點蒸發(fā)
中圖分類號：P747+.14 文獻標識碼：A 文章編號：1000-3770(2010)08-0075-005
目前人工海水淡化方法已經(jīng)有數(shù)十種。工業(yè)上采用的主要有多級閃蒸、反滲透、多效蒸發(fā)等[1]。這些方法都要以消耗大量的燃料或電力為代價。如何降低淡水制備的能耗或如何利用自然綠色能源是目前世界淡水制備發(fā)展的重要方向之一。
太陽能海水淡化最直接的想法就是利用太陽能加熱海水，或者利用太陽能發(fā)電為裝置提供電力驅(qū)動；诖怂枷朐O(shè)計而成的盤式太陽能蒸餾器因其結(jié)構(gòu)簡單，取材方便而被大量的研究和推廣。進而產(chǎn)生出多種配以降膜蒸發(fā)和低溫多效等技術(shù)的低溫太陽能海水淡化的系統(tǒng)和方法。
多級閃蒸及多效蒸發(fā)技術(shù)的運用，在提高海水淡化效率的同時，卻投入了大量噴淋及裝置內(nèi)部抽真空的功耗[2-4]。實際上無論是噴淋形成降膜還是裝置抽真空都是為了強化海水的傳熱傳質(zhì)效率。鼓泡傳熱傳質(zhì)作為一種低功耗的強化傳熱傳質(zhì)技術(shù)，將其運用于太陽能海水淡化領(lǐng)域可以在提高海水淡化效率的同時降低功耗。
研究在充分認識鼓泡蒸發(fā)的強化傳熱傳質(zhì)優(yōu)勢基礎(chǔ)上，分析和總結(jié)前人理論和試驗研究成果，設(shè)計了一臺具有鼓泡蒸發(fā)，強制對流等強化傳熱傳質(zhì)過程的太陽能海水淡化裝置，并對之進行了鼓泡蒸發(fā)試驗研究，給出了影響鼓泡蒸發(fā)量的各參數(shù)的試驗關(guān)系。
1 試驗部分
1.1 鼓泡蒸發(fā)式海水淡化基本原理
鼓泡傳熱傳質(zhì)是利用氣液相平衡原理，將氣體通入液體中并使之形成氣泡，氣泡在液體中因浮力作用而上升過程中，在氣液接觸面形成邊界層，由于氣液兩相存在溫差和分壓差，從而實現(xiàn)氣液相之間傳質(zhì)傳熱。其作為一種強化傳熱傳質(zhì)技術(shù)在化工領(lǐng)域有著廣泛的運用。由此衍生出了鼓泡流化床、鼓泡塔、鼓泡反應(yīng)器、鼓泡流化床鍋爐、鼓泡式吸收塔等設(shè)備。
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