水环真空泵在太阳能海水淡化系统中的应用研究.pdf

《水环真空泵在太阳能海水淡化系统中的应用研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、城建／水I业通用机械锄、GMincihConstruction＆件hterlnduswI。I水环真空泵在太阳能海水淡化系统中的应用研究中国石油大学(山东257061)李雷琴王君浙江大学化工机械研究所(杭州310027)刘璐璐【摘要】将水环式真空泵应用于太阳能海水淡化系统，提出一种结构简单的新型负压太阳能海水淡化装置，介绍了该装置的流程和特点。分析了水环式真空泵工作特性对海水淡化系统的影响，并对其进行了试验研究，得到真空泵的抽速与系统真空度之间的变化关系，从而为海水负压蒸发与真空泵之间的系统匹配奠定了理论基础，有助于确定最优化的海水蒸发温

2、度和系统真空度。【关键词】水环式真空泵太阳能海水淡化真空度抽速试验一．前言利用太阳能进行海水淡化是解决我国淡水缺乏问题的有效方法之一，同时既节约了能源又能满足环保的要求。太阳能海水淡化方法很多，为了降低海水的蒸发温度，通常采用真空泵实现负压蒸发，从而降低海水沸腾蒸发温度川，在太阳能多级闪蒸121以及太阳能多效蒸发‘3弓1等海水淡化装置中也都使用真空泵形成压力和温度的逐级递减，以实现能量的梯级利用和热能的回收，真空泵的作用还可以改变水蒸气的流动方式，有利于其传热和冷凝。因而真空泵对海水淡化系统起到至关重要的作用，其工作性能对整个海水淡化系

3、统影响极大，因此，要求真空泵性能可靠，运行平稳，能耗低，能够产生较大的真空度，并具有足够的抽气速率。目前，用于海水淡化的真空泵主要有水喷射真空泵陋71，其工作原理是利用压力降产生的高速水流把气体抽出，具有结构简单和可抽吸水蒸气等凝性气体的优点，但其效率低，功耗较大。水环真空泵哺1是依靠装在泵壳内偏心叶轮旋转，把水抛向泵壳形成与泵壳同心的水环，水环与转子叶片形成了周期性的容积变化从而将气体吸入、压缩并排出，其优点是高真空度时抽气速率较大，可抽吸水蒸气等凝性气体，与水喷射真空泵相比较其功耗低，效率高，结构紧凑同时所产生的真空度能够满足海水淡

4、化的要求，因而水环式真空泵更适用于负压海水淡化系统。将水环式真空泵应用于太阳能海水淡化系统，并提出一种新型太阳能海水淡化装置，通过对水环式真空泵工作性能的试验研究，得到了系统真空度与抽速之间的变化规律，为海水淡化系统与真空泵的性能匹配和最优化运行参数的确定奠定了理论基础。=．负压海水淡化装置带有水环真空泵的负压太阳能海水淡化装置如图1所示。主要由真空管式太阳能集热器、减压阀、循环水泵，海水蒸发器、横管式换热器、水环式真空泵、淡水罐、浓盐水罐和海水槽等组成。其流程为：海水槽中的海水经过淡水罐和浓盐水罐进行预热后，进入真空管式太阳能集热器，

5、在真空集热管内吸收太阳能辐射，变为热海水后聚集到水箱的顶部，随后水温最高的热海水经过减压阀进入海水蒸发器内，喷淋在横管式换热器上进行负压降膜蒸发。热水箱内大部分热海水在循环水泵的作用下，在横管式换热器的管内循环流动，为海水蒸发提供热量，使海水能够持续地沸腾蒸发；未蒸发的海水20。哞第：孑MW'W麓'W怒曼。81l哞第2期．L啦．IleL。VI图1带有水环真空泵的太阳能海水淡化装置流程图1．真搴管式太阳能集热器2冰箱3．循环水泵4．减压阀5．海水燕发器6．横管式换热器7．海水槽8．水环真空泵9磁水罐lO．浓盐水罐成为浓盐水滑落至海水蒸发器

6、底部，最后进入浓盐水罐中；蒸发产生的水蒸气被水环式真窄泵吸入，被其内的水环冷却使其冷凝成水，并和不凝气一同被排至淡水罐中；淡水罐内的水因吸收了水蒸气的凝结潜热，温度升高，在其中设置热交换器，预热海水，回收蒸汽的冷凝潜热；海水蒸发器在水环真空泵的作用下维持在较高的真空范围内，使海水在较低的温度下沸腾蒸发；为了使浓盐水由负压下的浓盐水罐排到常压环境下，本装置采用间歇排水方式，将浓盐水间歇地由负压环境下排出。整个装置的动设备只有水环真空泵和循环水泵，装置流程简单，性能稳定，运行可靠，功耗低，能够回收水蒸气的凝结潜热，适用于沿海地区、海岛、渔村

7、、远洋轮船、海上救护和海洋平台等众多应用场合。三，负压海水淡化的特点1．真空度与蒸发温度的关系图2定性地反映了盐水的饱和蒸汽压与饱和温度之间的变化关系，可见随着饱和温度的增加，其饱和蒸汽压随之增加；在较低温度范围内，盐水的饱和蒸汽压随饱和温度的增加较缓慢，而在较高温度范围内，盐水饱和蒸汽压快速增加。同时在相同饱和蒸汽压下，随着盐水含盐浓度的增加，其饱和温度随之增加，即纯水的饱和温度较低，而浓盐水的饱和温度最高。娩{然黧熙嗍：期重笃出墨幽《糠犀爱≤图2盐水的饱和蒸汽压与饱和温度之间的变化关系可见盐水的饱和蒸汽压p，和饱和温度L是一一对应的

8、，即蒸发压加，和蒸发温度L为一一对应的，其对应点Q即可定义为盐水的蒸发点，其中饱和蒸汽压P，即为系统的蒸发压力，由真空泵的性能决定，相应地可以确：定蒸发温度瓦。2．水环真空泵的原理和性能参数如图3所示，水环