试析水平管降膜蒸发海水淡化过程研究

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1、天津大学博士学位论文水平管降膜蒸发海水淡化过程研究姓名：解利昕申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：王世昌20020701摘要多效水平管降膜蒸发海水淡化技术，由于具有造水比高、可利用低品位热能等优点，现已成为电厂、石化等行业生产淡化水的主要方法之一。本文从理论上对降膜水平传热管内蒸汽冷凝液的流动状态进行了研究，提出了由于冷凝液存在造成有效传热面积减小的数学模型。计算结果表明：由冷凝液造成的有效传热面积减小程度随传热温差、传热系数的增加而加大，随传热管管径的增加而减小。传热管长度增加时，由冷凝液造成的有效传热面积减小的百分比明显增加。对光滑铝铜管的总传热系数进行了试验研究

2、，得到管外液体流动状态、传热温差、传热管末端蒸汽流速、蒸汽冷凝侧不凝气含量对总传热系数的影响关系。发现当热通量较低时，水平传热管外液体的蒸发方式为表面蒸发。从质量、能量守恒方程出发，对压汽蒸馏稳态过程进行了模拟，为实际工程计算奠定了基础。通过对压汽蒸馏和多效蒸发启动过程模拟分析，认为二者的启动时间均受蒸发温度、加热蒸汽量和启动时装置的海水存量的影响，启动过程所用时间主要用于海水加热。通过对多种海水淡化工艺的优缺点比较，认为低温多效水平管降膜蒸发海水淡化方法是适合电厂锅炉补给水的最佳方案，在对多效蒸馏过程模拟的基础上，将本研究和试验的结果成功用于正在建设的国内第一台日产300

3、0吨的大型水平管热压缩低温多效蒸馏海水淡化装置的设计计算。关键词：脱盐过程模拟水平管降膜蒸发多效蒸发机械压汽蒸馏AbstractThehorizontal·tubefalling—filmmultiple··effectdistillationhasbeenappliedwidelyforproductionoffleshwaterinpowerstationsandpetrochemicalplantsforitshigherheat—transferefficiencyandperformanceratio．Theflowingstateofthecondensatei

4、nthehorizontaltubeisstudiedinthispaper．Thetheoreticalmodelofheat-transferarealosscausedbythesubmergingofcondensateisgiven．Fromtheresultofthemodelwecanconcludethatthelargerthetemperaturedifferencesandtheheattransfercoefficient，thehigherthepercentageofheattransferarealoss．Asthediameteroftheh

5、eattransfertubeincreasingthepercentagedecreases．Andthenegativeeffectofthetubelengthonheattransferareaisobvious．Overallheat．transferCOC珩cientiSmeasuredwithsmoothalum-brasstubesonatestunit．TheexperimentsdemonstratethatevaporationonlyOccursinthesurfaceofthefilmatlowerheatflux．Sprayedseawaterf

6、lowrate，temperaturedifferences，outletsteamvelocityinsideofthetubesandtheconcentrationofnon-condensablegasesallinfluence也eheat仃ansfercoemcient．Theprocessofmechanicalvaporcompressiondistillationissimulatedonthebasisofconservationofmaterandenergybalanceequation．Itisusefulfordesigningandmonito

7、ringseawaterdesalinationplant．Analyticalsimulationofthestart-upprocessofMVCandMEDshowsthatthestart-uptimeiscontrolledbytheevaporationtemperaturesineacheffect，thesteamflowrateandtheseawaterquantityintheevaporators，andthatthemajorityofthestart-uptimeisspentforhe