蒸汽压缩蒸馏装置产水机理研究

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1、中图分类号：TQ026论文编号：2017303062UDC：密级：公开哦硕士学位论文蒸汽压缩蒸馏装置产水机理研究作者姓名：李亚丛学科名称：机械工程研究方向：机构学与机械动力学学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期：2017年12月1日申请学位类别：工学硕士导师姓名：蔡玉强教授单位：华北理工大学机械工程学院论文评阅人：李建功教授单位：华北理工大学机械工程学院张毅勃高工单位：河钢股份有限公司—钢轧厂论文答辩日期：2018年3月6日答辩委员会主席：刘秉新教授关键词：蒸汽压缩蒸馏装置；汽泡运动；共轭传热；汽液相变；产水量唐山华北理

2、工大学2018年3月StudyonWaterProducingMechanismofVaporCompressionDistillationUnitDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyLiYacong(MechanicalEngineering)Supervisor:Profes

3、sorCaiYuqiangMarch，2018独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保

4、留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要蒸汽压缩蒸馏装置(VCD)是国际空间站从尿液废水中回收纯净水的重要装置，也是我国未来空间站建设研究的主要方向。在空间微重力条件下，装置的运行将多因素耦合在一起，是一个复杂的传热传质系统。目前，我国对VCD装置的研究尚未获得实际性进展，因此加强该装置产水机理研究对未来空间站尿液废

5、水回收系统的开发与应用具有重要意义。建立汽泡在蒸汽压缩蒸馏装置环形腔内的受力模型，通过分析汽泡在装置内径向、轴向上的运动特征，定性判断蒸发器内汽液两相的分离性能及影响因素，为装置内汽液的分离及产水效率提供理论基础。建立能够比较真实反映该装置工作性能的计算控制模型，通过开发自定义函数（UDF），将相变潜热嵌入能量方程，对蒸发器、冷凝器内的汽液两相体积分布和相变过程的传热特性、流动状态进行数值模拟，并将模拟结果与文献数据进行对比，以判断数值模拟的可靠性。根据模拟结果，探究各入口流量下蒸发器内液膜的形成规律及温度场的分布状态，分析装置

6、内各厚度的液膜在热传导作用下能否达到沸点，实现蒸发。揭示不同壁面冷凝温度、入口流量、旋转速度、蒸汽温度、尿液溶质质量分数及转鼓锥角变化对装置产水量及产水率的影响。同时，在保证装置产水量与产水率满足要求的条件下，获得最佳参数值，促进装置产水。通过对蒸汽压缩蒸馏装置产水量及产水率影响因素的探究，为我国空间站应用该技术进行进一步尿液分离及处理研究提供了一定的数据基础，同时对装置结构的整体设计和不断优化提供了可靠的参考价值。图50幅；表6个；参47篇。关键词：蒸汽压缩蒸馏装置；气液分离；共轭传热；汽液相变；产水量分类号：TQ026-I-

7、AbstractVaporcompressiondistillationunit(VCD)isanimportantequipmentfortheInternationalSpaceStationtorecyclewaterfromurine.Meanwhile,VCDisthemainresearchdirectionofthefuturespacestationdevelopmentinChina.Undertheconditionofmicrogravity,theoperationofthedeviceisacomple

8、xheatandmasstransfersystem,whichiscoupledwithmanyfactors.Atpresent,theresearchonVCDhasn’tmadesubstantialprogressinChina.Therefore,s