管式太阳能海水淡化装置的实验研究

针对淡水资源短缺的问题,设计制作了一种利用太阳能或者其他余热驱动的管式海水淡化装置.通过对装置的每小时产水量及装置内各测点温度进行测试,对装置的性能进行了定功率和定温度供热的实验研究.定功率实验结果表明,实验装置的性能系数最高能达到1.5左右;装置的产水量达到了20.078 kg/(m2.d),相比传统装置有很大的提高.定温加热的实验结果表明,运行温度的增加可以提高装置的产水量.在相同实验条件下,多级装置相比单级装置能获得更高的产水量.

管式蒸馏海水淡化的热质传递强化研究

针对管式海水淡化的局限性,提出两种提高管式蒸馏热质传递效能的方法,研究不同强化方式下管式蒸馏淡化热质传递特性及性能。研究结果表明:采用管外增设肋片和表面亲水改性等方式的淡化器均能达到良好的产水效果。肋片型管式淡化器产水率比光滑管式淡化器高,并随运行温度的升高,产水率提高幅度增大,运行温度为75℃时,肋片型管式淡化器产水率比光滑管式淡化器提高43%;亲水改性型淡化器的产水率较高,运行温度为75℃时,亲水改性淡化器比光滑管式淡化器产水率提高约15%。

带肋片多效管式海水淡化装置的实验研究

设计一种带肋片多效管式海水淡化装置并利用模拟热源对装置进行实验研究。实验中对系统稳态产水性能进行测试,给出系统在不同运行温度、压力下的产水速率和性能系数。实验结果表明:装置小时产水量随运行温度升高而增大,80℃时小时产水量为0.59 kg/h;对装置进行抽真空后装置的小时产水量增加明显,在运行温度为70℃压力为0.31 k Pa时,小时产水量最大为1.19 kg/h;装置的性能系数最高达1.5,定功率运行10 h,产水量最高为8.58 kg。

回热对竖管式太阳能海水淡化装置性能的影响

针对管式太阳能海水淡化装置淡水产量较低的问题,提出一种新的具有回热功能的竖管式太阳能海水淡化装置,通过建立装置内部传热传质关系,得到竖管式太阳能海水淡化装置理论淡水产量预测计算方法,分别对单效和两效淡化装置在回热和非回热运行条件下,定温运行工况时的淡水产量、进料海水温度等进行试验研究。结果表明,运行温度为80℃,两效淡化装置在回热运行条件下,淡水产量比非回热运行条件时增加13.32%,单效淡化装置在回热运行条件下,淡水产量比非回热运行条件时增加32.83%,进料海水温度明显升高,装置淡水产量试验测试值与理论计算值趋势一致,吻合度较好。

横管式太阳能苦咸水淡化装置产水性能研究

提出一种新型横管式太阳能苦咸水淡化装置,介绍装置的工作原理,通过建立装置内传热传质关系,得到单效及两效横管式太阳能苦咸水淡化装置的淡水产量预测值。用电加热管代替太阳能集热系统,对单效和两效装置在稳态运行时测点温度变化和产水速率进行测试。结果表明:两个装置稳态运行时,蒸汽主要在套管内上部进行凝结,产水速率均随加热温度的升高而增大,两效淡化装置在加热温度为80℃时的淡水产量为0.728 kg/h,是单效装置的2.1倍,实验测试值与理论计算值随温度变化趋势一致,两效淡化装置性能系数可达1.67。

三效管式太阳能海水淡化装置性能分析

设计制造了一种三效管式太阳能海水淡化装置,对该装置进行了产水性能试验,给出了产水率、累计产水量随时间变化的曲线。试验结果表明,在全天累计辐照量为22.09 MJ/(m2·d)的情况下,装置全天累计产水量为2.48 kg。文章重点研究了系统的传热传质机理,构建了理论模型,利用数值计算软件Matlab对装置进行了性能分析,得到了装置的各级产水率、总产水量等数据。比较计算结果和试验结果表明,两者最大误差只有11%,说明所建立的理论模型是比较准确的。

膜蒸馏用管式疏水陶瓷膜制备与表征

针对膜蒸馏用管式疏水陶瓷膜盐截留率较低的问题进行了实验研究。首先,用自制的氧化物AB与去离子水按一定比例混合,对陶瓷膜管支撑体两端进行均匀涂抹,然后在高温下烧结,对两端进行玻璃化密封,解决了其端面短路流问题。然后,在室温条件下,采用溶液体积为50 mL、浓度为0.01 mol/L的 1H,1H,2H,2H–全氟癸基三乙基氧硅烷(C1 6H1 9 F1 7O3 Si,简称FAS)的异丙醇溶液对玻璃化后的陶瓷膜管进行疏水改性,制备疏水性FAS–ZrO2–Al2O3复合膜。通过增加接枝改性次数(每次疏水改性时间为3 d),以改性后的疏水陶瓷膜管纯水穿透压力为指标,考察膜管的疏水性能。然后对每根膜管进行AGMD实验,疏水膜管内表面的SEM分析、IR分析和水接触角测试。结果表明:在NaCl热溶液温度75 ℃、流量25 L/h、质量浓度为2%,冷却水温度15 ℃以及流量为50 L/h的实验条件下,综合性能最好的是3#膜管,膜蒸馏通量达到4.29 kg/(m^2·h),截留率达到99.83%;使用FAS改性陶瓷膜管内表面的ZrO2膜层,氟硅烷中的两个疏水基团CxF2x+1和Si—CH2CH2·CxF2x+1都成功地接枝聚合到了陶瓷膜表面形成很好的疏水表面,水接触角达到142°。因此,经过FAS疏水改性后的FAS–ZrO2–Al2O3复合膜符合膜蒸馏用膜要求,可以通过AGMD淡化高盐度苦咸水,得到高纯度的水。

热法太阳能管式海水淡化强化技术发展探讨

针对单效管式蒸馏法热利用率不高、传热效率不高以及单位面积蒸发量小以致淡化效率较低等问题,归纳了国内外利用多效潜热、外部强化冷凝以及内部强化蒸发等强化技术,来提高管式蒸馏淡化的产水率的研究进展。分析表明,随着微纳表面改性技术的不断成熟,改变换热管传热面的特性(亲水性或疏水性)从而提高淡化器产水性能,为太阳能管式蒸馏技术的应用提供了理论基础和技术支持,是未来强化技术的重要研究方向。

三效管式海水淡化装置产水性能实验研究

研制了一种三效管式海水淡化装置,对其进行了定功率和太阳能加热运行实验研究,分析了该淡化装置的产水性能及影响因素。定功率实验研究表明,当淡化装置加热功率为300 W时,其性能系数最高达约1.32,提升淡化装置蒸发传热,同时降低热量耗散(辐射耗散和对流耗散),加大装置冷凝温差可以提升淡化装置性能。太阳能加热实验结果表明,淡化装置的产水性能受太阳辐射值、太阳能集热系统效率、热源稳定性、环境温度与风速等多种因素影响,特别是热源稳定性对装置性能有较大影响。

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。

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。

低温热源驱动两级负压管式淡化装置性能研究

设计制造一种以太阳能等低温热源驱动,并在负压下运行的两级管式淡化脱盐装置。在44及62℃恒温热源加热条件下,测试装置处于101、60及20 kPa运行压力时的水温及淡水产率,对其性能进行评估。结果表明负压运行可使蒸馏系统产水率提高到常压运行时的3倍以上,同时可提升装置对热能的利用效率。此外,数据表明真空辅助技术应用于小型淡化装置时,电能消耗较低,操作压力为60及20 kPa时,真空泵每小时耗电量分别约为0.00035及0.009 kWh。结合实验数据对2~5级管式蒸馏器的能量利用效率进行估算,当热源温度为70℃时,5级蒸馏器性能系数在60 kPa负压下可达3.79。

四效管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置性能研究

增加太阳能海水淡化装置的运行效数可显著地提升其热能利用效率和总产水量。为此,该文设计四效竖管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置,对比研究运行效数对装置内环形封闭小空间中水蒸气热质传递的影响,理论分析装置内气体介质传热传质特性,采用试验测试数据对理论计算结果进行验证,同时还对不同运行温度条件下,装置各效产水速率、蒸发冷凝温度、竖直方向温度梯度以及排浓海水温度等参数进行测试分析。结果表明,四效海水淡化装置理论产水速率与试验产水速率变化趋势一致,二者最小偏差为6.08%,当运行温度为80℃时,装置总产水速率为0.95 kg/h,第1效产水速率是第4效产水速率的1.59倍,竖直方向温度差值最大为15.3℃,最高排浓海水温度为51.3℃。

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。

聚偏氟乙烯-聚酰胺管式复合膜的分离性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜为基膜,无水哌嗪(PIP)为水相单体,均苯三甲基酰氯(TMC)为有机相单体,采用界面聚合法制备了不同截留性能的PVDF/聚酰胺(PA)管式复合膜。研究了不同性能管式复合膜的截留分子量、膜表面荷电性测试、对无机盐的截留性能,以及染料废水脱盐的应用。实验结果表明,截留率R(Mg SO4)由97%~5%的复合膜相应的截留相对分子质量为300~45×10^(3)。对于4种无机盐的截留率由高到低依次为Na_(2)SO_(4)、MgSO_(4)、Na Cl、Mg Cl_(2);p H为4~11的环境下管式复合膜表面呈负电性;R(Mg SO_(4))分别为90%与97%的管式复合膜对染料的截留率在99.4%以上,透盐率高于80%,有效的实现了染料废水脱盐及染料回用。

套管式腔体在盐水淡化过程中的光热及产水性能研究

该文研究一种基于菲涅尔反射镜场和降膜方式相结合的多级套管式淡化系统,分析2种腔体结构,确定了光学性能更好的圆型腔体,并对其内部淡化过程进行仿真计算。建立两级淡化系统的能量流动模型,并进行稳态和瞬态加热实验,由稳态实验数据计算出月牙型有限空间内部自然对流传质经验关系式。瞬态试验结果表明,第1、2级的最高产水量分别为3.79和2.64 kg/h。

管式超滤膜海水淡化提镁预处理工艺中试研究

对管式超滤膜海水淡化提镁预处理工艺进行了中试研究。考察了产水流量与运行时间、操作压力之间的关系,以及运行时间对产水浊度的影响。并对试验装置的提镁效果进行了测试,同时,提出了管式超滤膜的清洗方法。结果表明,管式超滤膜对海水中的镁有很好的去除效果,产水中的镁含量符合反渗透原水的标准;清洗方法简便,通量恢复率高。

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%。

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。

高固含量海水淡化预处理模拟试验研究

通过模拟试验初步研究利用管式微滤膜,以循环过滤、间歇反冲洗的方式处理高固含量海水。考察了不同海水浓度与跨膜压差条件下,膜元件渗透水通量、产水淤泥密度指数、浊度、膜污染指数的变化,初步探究了采用管式微滤膜作为高固含量特殊环境海水淡化预处理工艺的可行性。