毕业论文（设计）基于温差能和太阳能的跨临界co2循环海水淡化系统优化设计

《毕业论文（设计）基于温差能和太阳能的跨临界co2循环海水淡化系统优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于温差能和太阳能的跨临界C02循环海水淡化系统优化设计摘要为了解决能源危机环境下的能源紧缺问题，需要大力发展清洁可再生能源。同时，淡水资源匮乏也H益威胁社会的发展和科技的进步。将新能源的利用和淡水处理技术进行集成，开展太阳能和海洋温差驱动的跨临界CO?循环反渗透海水淡化系统的理论研究，对改善能源消费结构、减小环境污染以及缓解淡水资源缺乏具有重要意义。本文构建了-•种基于海洋温差能和太阳能驱动的跨临界CO?循环反渗透海水淡化系统。采用Matlab软件建立了海洋温差能和太阳能跨临界CO?循环的海水淡化系统的数学模型，并从热力学性能和经济性能两方面给出系统的评价指标。关键字海洋温差能

2、；太阳能；跨临界C02；反渗透海水淡化0前言随着社会的进步和工业生产能力的捉高，社会对能源和淡水资源的需求程度与日俱增，尤共是在化石能源面临枯竭的现状之下，能源愈來愈凸显出其重要性。太阳能是世界上最丰富的永久能源，而且其分布极为广泛，具有普遍存在、永续利用的优点。全球海洋能总量约有9.0X105TWh/aul,远高于全球每年发电总量。海洋温差能具有蕴藏量巨大、随时间和对稳定的特点,所以利用海洋温差能是一种可以大规模实现的新型能源利用方式。另外，人类生产和生活过程都不能离开淡水，随着工业的发展和人口的增淡水需求量日益増长。但是，淡水资源的冇限和分布不平均成为了制约很多国家和地区发展

3、的瓶颈。海水淡化技术作为一种解决淡水资源匮乏的冇效手段，受到越來越多的学者和企业的关注。所以，在化石能源危机背景之下，人力发展储量人、无污染的新型能源利用方式是解决能源问题的主要方法，同时，将其与新型海水淡化方式结合，对于同时解决能源问题和淡水问题有廿重要的现实意义。太阳能联合反渗透海水淡化系统已成为一种主要的解决方案，这种系统是建立在太阳能这种高效新型能源和反渗透海水淡化这种高效的海水利用方式之上的，具冇提高能源利用率和减小碳排放的优点，因此在世界范围内吸引了众多学者的注意，己结做了很多有意义的理论研究和实验研究温差能的利用设想最初是由法国物理学家Arsonval在1881年提

4、出的。随后经过了很多学者的努力，温差能利用方式已经取得了较大的发展。但海洋温差能利用的一个关键问题就是海水表层和深层温差较低，导致了能源利用效率低、成加高、无法大规模应用的问题，所以海洋温差能利用与共他能源形式的联合应用也得到了一定的重视，在此方面，太阳能和海洋温差能的联合利用具冇一定的实际意义和研究价值。目前，经过人量学者的研究，海洋能和太阳能联合应用己经有了巨大的发展缺⑸。基金项目：国家自然科学基金,No.51476121除此Z外，冇机朗肯循环工质大部分是人工合成的，价格昂贵并且不稳定，具冇毒性，对环境也会产生危害。与此同时，CO?是一种极好的冇机工质的替代品。相对于冇机工质

5、，CO?是一种存在于大气中、没有毒性、不可燃、安全的工质，而且，CO?也具有非常优秀的热力学性质，因为CO?可以相对很容易达到临界温度（CO?临界温度为31」°C,临界压力为7.38MPa）。超临界CO?能在吸热过程屮于热源和工质Z间提供一个更好的温度匹配，所以吸热过程的不可逆损失也更小。所以，最近儿年，将跨临界C02循环与太阳能结合得到了很多学者的关注“②】。综上所述，海水温差能利用和基丁•太阳能的跨临界C02循环以及反渗透海水淡化系统都冇可以改进的方而，将三者联合利用可以达到能源合理利用的目的。所以基于海洋温差能和太阳能驱动的跨临界C02循坏反渗透海水淡化系统是能够高效节能减

6、排的系统，但从系统设计的角度來看，需要更多的理论支持。H前相关的优化设计研究较少。因此，开展基于海洋温差能利太阳能驱动的跨临界CO2循环反渗透海水淡化系统的设计和分析是非常重要的。1系统数学模型本文设计了一•种基于海洋温差能和太阳能驱动的跨临界C02循环反渗透海水淡化系统，利用可再生清洁能源一一海洋温差能和太阳能，通过跨临界C02循环为反渗透海水淡化系统提供动力，实现海水淡化。1.1系统描述为了实现基于海洋温差能和太阳能驱动的跨临界C02循环反渗透海水淡化系统，需耍将导热油通过太阳能集热器加热升温，在蒸发器中高温导热油加热循环工质C02,表层高温海水（30C）作为热源在集热器中为

7、工质进行预热，同吋较低温度的底层海水（5°C）作为循坏的冷源，循坏的输出功驱动反渗透单元屮高圧泵加圧海水，高压海水在反渗透单元屮淡化为淡水，同时采用圧力交换器利用剩余的压力能。海洋温差能和太阳能冇机朗肯循环的海水淡化系统的结构示总:图如图1所示。开力交换?5图1反渗透海水淡化系统结构示怠图系统主要由三部分组成：太阳能收集与储存子系统，跨临界C02循环的动力子系统和反渗透海水淡化子系统。工质导热油在太阳能集热器中吸收太阳能作为系统的热源输入，随后高温导热油进入蓄热器混合，保证在太阳