横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试

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1、横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试第29卷第5期2003年10月水处理技术T

2、ECHN()L()GYOFWATERTREATMENTVo1.29No.50ct..2003横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试王义春,王瑞君,郑宏飞,杨英俊(北京理工大学车辆与交通工程学院,北京100081)摘要:设计制造了一台能利用太阳能或其它余热驱动的横管降膜蒸发闭循环式海水淡化装置,并分别用稳态热源和实际太阳光对该装置进行了实验测试.实验结果表明,由于装置充分并反复利用了水蒸汽的凝结潜热,因而有较高的产水率.同时,由于在气流的闭式循环过程中,蒸发室内处于负压状态,冷凝室内处于正压状态,进一步强化了

3、系统的产水性能.介绍了系统的工作原理,运行特性及在实际天气条件下的运行结果.关键词:降膜蒸发;闭式循环;海水淡化;太阳能中图分类号:P747.14;TQ028.8文献标识码:A文章编号:1000—3770(2003)05—0289—04本文在综合分析国内外已报导的多种新颖的太阳能海水淡化装置的优缺点后,大胆引进现代海水淡化工业中的先进技术,设计了一台横管降膜式太阳能海水淡化装置,并对该装置进行了实验研究.l实验装置的工作原理实验装置的剖面如图1所示,主要由以下部分组成:上部为带蒸发冷凝的海水贮水箱;中部为带有海水喷淋管及海

4、水分配器的蒸发室(有许多水平横管从其中穿过);底部由若干横管,管壳及回热器组成的带冷凝的蒸发室;外部有循环水泵,风机,汽液分离器等设备.系统的运行分步详述如下:由太阳能集热器提供的热水由水泵3送人实验装置,经管壳式分配器4进入第一级蒸发室中的加热横管内,经横管放热加热流经管外的海水.热水出横管后经连通管12进入第二级蒸发室,再经管壳式分配器进入加热横管,最后流出蒸发室返回热水贮水箱2.为了减少装置的热容量及有利于在摇动的船上使用,本装置采用横管降膜蒸发的工作模式.即:海水由喷管10喷出,经多孑L板5再分配后,均匀地滴图1实

5、验装置剖面图1.太阳能集热器,2.热水贮水箱,3.热水泵,4.热水分配器5,海水分配器,6.热交换器,7.迭盘式蒸馏室,8.集水槽,9.连通管,10.喷淋管,11.抽气管,12.连通管13.汽液分离器,14.淡水阀,15.内置回热器,16.淡水阀17.循环水泵,18.排污阀,19.送气管,2O.溢流阀,21.冷凝室,22.空气泵,23.水平横管,T.一T.为测温点降到蒸发室的各层加热横管上,在横管上形成海水降膜并受热蒸发.未蒸发的浓缩海水最终落至蒸发室底部,一部分经溢流阀20流出装置,另一部分由循环泵17再循环到喷管10上

6、循环使用.新海水由上部海水贮水箱经连通管9进入带盘管换热器6的迭盘式蒸馏室7,海水经盘管换热器6加热蒸收稿日期:2002—01—21作者简介:王义春(1963一),男,讲师,博士,现主要从事强化传热,发动机热传冷却,能源开发利用等领域.29O水处理技术第29卷第5期发,蒸汽在盘底背面凝结形成部分蒸馏水并经底部集水槽8输出.蒸馏室7中剩余的海水经管道流入冷凝室21右边的回热器15中再预热,预热后与蒸发室底部的部分浓海水混合由循环泵17循环至喷管10上循环使用.当蒸发室的海水从一根水平横管到另一根水平横管形成降膜流动时,从管内

7、的热水中吸热蒸发成水蒸汽.水蒸汽通过抽气管11由空气泵22抽至冷凝室21中,再经管壳式分配器进入水平横管内,在管内冷凝放热产生淡水,同时将热量传递给管外的海水,回收部分凝结潜热.在空气泵的作用下,蒸发室内形成负压,冷凝室内形成正压,加速了水的蒸发与凝结过程,使装置的性能得到提高.未冷凝的蒸汽经横管后被回热器15进一步冷却放热给进入的海水,然后经管道进入冷凝器6放热给蒸馏室7中的海水,最后进入汽液分离器13进行汽液分离.剩余的低温气体经送风管19送回到装置下部再循环.淡水则经水阀14和16提供给用户.装置中的蒸汽始终是闭循环

8、运行,具有良好的稳定性及可靠性,不受外界干扰.主体蒸发室是一个长方形的箱体,由1.5mm厚的不锈钢板构成,外形尺寸为1000mm×550mm×280mm,其中横穿有117根外径为~,20mm,壁厚lmm的铜质水平横管.蒸发室包括一块多孔平板一将海水均匀分配到加热横管上,喷孔直径为2mm,按2O×20mm