管式蒸馏海水淡化换热管强化技术发展探讨

为进一步提高淡化效率,阐述了管式蒸馏海水淡化系统的基本热质传递机理,叙述了国内外通过优化管型、表面改性(亲水、疏水)等提高换热管热质传递性能的研究进展,并分析了上述方法应用在管式蒸馏海上淡化系统中的优缺点。认为在改变管型的基础上对其进行表面亲水、疏水处理,既可以很大程度提高系统整体的热质传递,还能够避免清洗困难和清洗周期短的现象。随着表面改性技术的不断完善,且与优化管型相结合,在管式蒸馏海水淡化领域必将会拥有良好的应用前景。

一种自制管式蒸馏海水淡化器性能试验

设计制作了一种简易、可拆卸的管式蒸馏海水淡化器,理论分析了热质传递过程,并利用模拟热源对淡化器进行试验研究。试验探讨了影响淡化器性能的客观因素,如进水速度、环境温度、环境风速和输入能量等。试验结果表明:动态试验条件下,最佳进水速度为460 mL/h;环境温度降低或风速变大,淡化器的产水率增大,当风速为3.1 m/s时,产水率较无风时提高了50%;在静/动态条件下,产水率最大值均出现在85℃时,分别为228 mL/h和243.6 mL/h;定功率(200 W)加热,累计产水量为2 607.9 mL,性能系数为0.68。

亲水/吸水改性下管式海水淡化器性能研究

设计一种表面亲水改性并包裹吸水材料的单效管式海水淡化器。探讨亲水/吸水改性强化淡化器热质传递的机制,并进行定温和定功率加热实验研究,获得淡化器表面亲水/吸水改性后的产水性能。实验结果表明:动态实验条件下,最佳进水速度为460 m L/h;淡化器的产水率与运行温度呈正线性关系,其中运行温度为80℃时,复合管产水率达255.6 m L/h,相比光滑管提高24.9%;定功率(100 W)加热12 h时,复合管的累计产水量和性能系数分别为1493.2 m L和0.78,相比于光滑管提高44.4%。

亲水改性型管式淡化器的传热传质数值模拟

基于CFD数值模拟基本理论,构建了亲水改性型管式淡化器热质传递物理模型,采用Fluent软件模拟了光滑型、亲水改性型管式淡化器的热质传递过程,在此基础上研究了不同进水速度和不同亲水改性壁面接触角对淡化器传热性能的影响。结果表明:管式淡化器亲水改性壁面的对流换热系数是光滑壁面的4倍;进水速度为0.216~0.432 m^3/h时,海水能在亲水改性壁面形成较完整的液膜;接触角小于15°时,液膜基本覆盖整个壁面,且稳定不脱落,基体表面表现出优良的亲水性。

表面疏水改性下管式海水淡化器性能研究

设计了1种表面疏水改性的管式海水淡化器,并进行定功率加热和不同介质气体条件下的实验研究,分析了淡化器表面疏水改性后的产水性能。结果表明,不同加热功率时,疏水改性型淡化器累计运行9 h的产水量和性能系数均要高于光滑管型淡化器,加热功率为200 W时,疏水改性后淡化器的累计产水量和性能系数分别为2639 mL和0.77,较未改性前提高了23.9%;不同介质气体实验中,二氧化碳、氧气、氮气、氖气作为介质气体时,均能不同程度提高产水性能;介质气体为氖气时,2种管型淡化器的累计产水量差最大(196 mL),更有利于提高管内滴状冷凝效率。

利用海洋能进行海水淡化的研究进展

介绍了多种海洋能形式,以及国内外利用不同形式的海洋能进行海水淡化的研究进展,并且分析了各种海洋能海水淡化所面临的困境与已有的海洋能与海水淡化技术的耦合形式。根据海洋能海水淡化的发展现状,对海洋能海水淡化的改进方向与综合利用多种海洋能进行海水淡化的思路提出了建议。