低溫多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)熱力性能分析與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著人口的急劇增長(zhǎng)、工業(yè)化和城市化程度的不斷加深、生活水平的日益提高以及環(huán)境污染的加劇，淡水資源短缺問(wèn)題已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素。海水淡化是從源頭解決淡水資源匱乏的有效手段之一。低溫多效蒸發(fā)(LT-MEE)海水淡化技術(shù)由于具有能耗較低、產(chǎn)品水純度高、化學(xué)藥劑用量少以及腐蝕和結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)小等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到了學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。對(duì)熱力過(guò)程進(jìn)行細(xì)致分析和準(zhǔn)確把握，是發(fā)展多效蒸發(fā)海水淡化裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)。本文基于針對(duì)性實(shí)驗(yàn)所建立的數(shù)

2、據(jù)庫(kù)，建立了全面的LT-MEE海水淡化系統(tǒng)熱力過(guò)程數(shù)學(xué)模型，對(duì)裝置的熱力性能分析與優(yōu)化方法進(jìn)行了深入研究，旨在推動(dòng)具有完整科學(xué)內(nèi)涵的LT-MEE海水淡化裝置熱力性能分析理論的形成和先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。
　　基于熱力學(xué)第一定律和第二定律，建立了全面的LT-MEE海水淡化系統(tǒng)熱力過(guò)程數(shù)學(xué)模型。模型中包含了海水沸點(diǎn)升高和蒸汽流過(guò)傳熱管束、除沫器、蒸汽通道以及管內(nèi)冷凝過(guò)程的流動(dòng)阻力引起的熱力損失，流動(dòng)阻力和傳熱系數(shù)由針對(duì)性實(shí)驗(yàn)所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)得

3、到，使得模型更為準(zhǔn)確全面。通過(guò)與實(shí)際裝置和文獻(xiàn)模型數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了本文所建立數(shù)學(xué)模型的有效性和先進(jìn)性。
　　通過(guò)模擬計(jì)算，得到了二次蒸汽量、濃鹽水鹽度、溫度、傳熱系數(shù)和熱力損失等參數(shù)在各效蒸發(fā)/冷凝器中的分布及其隨設(shè)計(jì)變量的變化規(guī)律，對(duì)LT-MEE海水淡化系統(tǒng)的熱力過(guò)程進(jìn)行了深入分析，探討了進(jìn)料方式、預(yù)熱方式以及與熱力蒸汽壓縮器(TVC)相結(jié)合等因素對(duì)系統(tǒng)熱力性能的影響，對(duì)比分析了MEE和MEE-TVC兩種系統(tǒng)的熱力性能及(炯)損

4、分布情況。研究結(jié)果表明，流動(dòng)阻力和沸點(diǎn)升高引起的熱力損失對(duì)系統(tǒng)熱力性能具有重要影響，通過(guò)對(duì)熱力過(guò)程的分析，歸納出LT-MEE海水淡化裝置“小溫差、低流阻、飽和態(tài)、高敏感”的熱力過(guò)程特征;當(dāng)以二次蒸汽為預(yù)熱熱源時(shí)，預(yù)熱器位置后移、預(yù)熱器溫升增大，均有利于提高裝置的熱力性能;與MEE系統(tǒng)相比，MEE-TVC系統(tǒng)的造水比顯著提高，比冷卻水量和比傳熱面積均有不同程度下降。
　　將準(zhǔn)確熱力過(guò)程模型-響應(yīng)面近似模型-多目標(biāo)遺傳算法相結(jié)合的方法

5、應(yīng)用于LT-MEE海水淡化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。首先基于總收益需求法，建立了LT-MEE海水淡化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，即經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)-單位質(zhì)量造水成本的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型。然后基于準(zhǔn)確的熱力過(guò)程模型建立LT-MEE海水淡化系統(tǒng)性能參數(shù)的響應(yīng)面近似模型，針對(duì)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題（造水比最大、比(炯)耗最大和單位質(zhì)量造水成本最?。?，采用改進(jìn)的多目標(biāo)遺傳算法(NSGA-Ⅱ)對(duì)其進(jìn)行求解，最終得到Pareto最優(yōu)解集。從目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)變量、(炯)損分布和