以太陽能為熱源的真空膜蒸餾組件與系統(tǒng)研究.pdf

1、膜蒸餾是一種新型的膜分離技術，可用于海水和苦咸水淡化等領域。目前膜蒸餾海水淡化存在水通量低、產水成本高等問題，制約了其大規(guī)模應用。因此，深入研究膜蒸餾系統(tǒng)，提高膜蒸餾海水淡化的產率、降低產水成本，具有重要的現實意義。本文將真空膜蒸餾與太陽能集熱系統(tǒng)結合，從真空膜蒸餾過程設計出發(fā)，同時對中空纖維膜組件、操作條件等因素對膜蒸餾過程通量的影響進行了模擬優(yōu)化，并在此基礎上進一步研究太陽能真空膜蒸餾集成工藝。 論文首先考察了中空纖維膜組件

2、裝填系數、組件長徑比、操作條件、膜結構等對真空膜蒸餾過程的影響。結果表明：膜通量隨組件裝填系數增加而增加，在裝填系數約為11％時達到最大值，隨著裝填系數繼續(xù)增加，膜通量減少；膜通量隨組件長徑比增加而減少，產水量隨組件長徑比增加而增加，綜合以上兩方面的因素，組件長徑比在4.3-5左右時比較合適；進料溫度增加，膜通量顯著增加；料液在層流狀態(tài)下，膜通量隨料液流速增加而顯著增加，在湍流狀態(tài)下，膜通量隨料液流速增加不明顯；增加真空度可以顯著提高膜

3、通量；平均孔徑適中、空隙率大、厚徑比小的膜具有較好的真空膜蒸餾性能。 其次，基于能量衡算建立了膜管內熱量傳遞方程，利用數值逼近法對中空纖維膜內溫度分布進行了模擬計算；基于氣相傳質關聯式，將裝填系數等膜組件參數以殼程傳質系數形式進行關聯；在此基礎上利用總傳質系數計算真空膜蒸餾的膜通量。通過實驗結果與模擬計算結果的比較表明，該模型具有較高的準確性。模型模擬了膜組件參數及膜蒸餾操作條件對真空膜蒸餾過程中溫度和通量的影響規(guī)律，并為預測系

4、統(tǒng)通量、優(yōu)化系統(tǒng)操作條件提供了理論依據和指導。 最后，以杭州地區(qū)太陽輻射的理論數據為基礎，計算了太陽能真空膜蒸餾集成工藝的生產能力，并研究太陽輻射強度、組件連接方式、組件數目等因素對該工藝的影響。結果表明：我國沿海地區(qū)太陽能資源豐富，年產水量約為954kg·m<'2>(太陽能集熱板)。較合適的太陽能集熱板面積與膜面積的比例約為11：1。太陽能真空膜蒸餾集成工藝的日產水量隨太陽輻射強度增加而顯著增加，陰雨天氣時工藝無法正常運行。集