太阳能增湿除湿海水淡化系统性能研究
海水淡化技术是近年来解决全球淡水危机的主要方法之一。传统大型海水淡化技术不能切实解决边远、区域分散地区的淡水紧缺问题，且离不开化石燃料的使用，使其对燃料、电等价格敏感的同时也对环境造成污染。增湿除湿(HDH)海水淡化技术简单、适用于小型分散化装置，其装置运行稳健、维护费用低、能应用于高盐度海水，是非常有前景的小型化海水淡化技术之一。 本文以太阳能增湿除湿海水淡化系统作为研究对象，介绍了增湿除湿海水淡化技术的原理及分类，总结了国内外太阳能增湿除湿海水淡化技术的研究进展及现状。在此基础上，根据质量及能量平衡，建立了太阳能增湿除湿海水淡化系统的物理、数学模型，其中包括太阳能集热器系统、储热油箱系统、增湿除湿系统及换热器系统四个子系统的数学模型，并用MATLAB语言对系统数学模型进行编程及求解。 本文以大连地区9月15日和12月10日的太阳能辐射条件为例，详细分析了一至三效系统的运行工况。通过分析系统运行参数的变化可知，系统运行时可以通过调节增湿器入口海水质量流量、入口空气质量流量来控制增湿器入口海水温度、入口空气温度在恒定值，使得系统实现运行。 本文分析对比了9月15日一至三效增湿除湿海水淡化系统的热力性能。二效系统的造水比、日单位集热面积产水量较高，单位产水量换热面积最小，系统回收率最高，相对一效、三效系统，两效系统性能较优。 研究了两效系统中各效增湿器入口海水温度、入口空气温度、集热器面积等因素对系统性能的影响。在本文计算条件下，增湿器入口海水温度升高系统造水比、日单位集热面积产水量先升高后降低，系统回收率升高;一效增湿器入口空气温度升高系统造水比、日单位集热面积产水量升高，系统回收率降低;二效增湿器入口空气温度升高系统造水比、日单位集热面积产水量降低，系统回收率降低;系统集热器面积增大系统造水比、日单位集热面积产水量增大，系统回收率升高。增湿器入口海水温度与入口空气温度有一个最佳匹配值，使得系统造水比、系统日单位集热面积产水量达到最大，且当增湿器入口空气温度越高时，与其匹配的最佳增湿器入口海水温度也越高。在本文计算条件下，两效系统造水比最大值达到3.3，日单位集热面积最大值达到7.86kg/m2/d;系统造水比变化受增湿器入口海水温度、入口空气温度变化影响较大，受集热器面积变化影响较小;系统日单位集热面积产水量受增湿器入口海水温度变化影响最大，受集热器面积变化影响最小;系统回收率受增湿器入口海水温度变化影响最大，受集热器面积变化影响最小。 本文所研究的两效系统在最佳运行状态时，系统日单位集热面积产水量较高，且造水比较其他文献给出的最高结果高6.5％，具有一定的优越性。
太阳能集热器;增湿除湿;海水淡化;造水比;回收率
大连理工大学
硕士
热能工程
刘晓华
2015
中文
P747;TK513
79
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）