新型太陽能海水淡化裝置cpc匹配研究

1、新型太陽能海水淡化裝置新型太陽能海水淡化裝置CPC匹配研究匹配研究1引言引言由于陸地淡水資源的緊缺海水淡化已經(jīng)越來越為世界各沿海國家所重視。常用的海水淡化方法如蒸餾法離子交換法電滲析法反滲透膜法等要消耗大量的電力和燃料。太陽能海水淡化技術(shù)由于不消耗常規(guī)能源、無污染、所得淡水純度高等優(yōu)點而逐漸受到人們重視。目前常見的太陽能海水淡化系統(tǒng)以蒸餾法為主也存在一定問題如一般采用自然對流熱效率不高水蒸氣未被充分利用造成能量損失等。近年來由于太陽能集

2、熱器技術(shù)的發(fā)展集熱器與常規(guī)海水淡化裝置的聯(lián)合運行是研究的熱點。科威特等國家已經(jīng)做出了有益的嘗試但目前已有的裝置普遍存在效率不高的問題。本文提出了一種新型高效太陽能—空調(diào)—海水淡化復(fù)合裝置的模型論述了該系統(tǒng)的運行原理。將太陽能作為該裝置的主要熱源可以節(jié)約大量常規(guī)能源。研究了淡水產(chǎn)量與海水噴淋量、海水噴淋溫度的關(guān)系進而對與海水淡化裝置聯(lián)合運行的CPC太陽能集熱器系統(tǒng)進行了設(shè)計取得了最大淡水產(chǎn)量下CPC太陽能集熱器吸收體的最佳直徑。2系統(tǒng)的組

3、成及原理系統(tǒng)的組成及原理211組成太陽能海水淡化與組合式空調(diào)系統(tǒng)由三大部件組成:CPC太陽能集熱器空調(diào)與海水淡化裝置。其中系統(tǒng)以CPC太陽能集熱器作為海水淡化裝置的主要熱源見圖1。由于本文主要研究基于該系統(tǒng)產(chǎn)水特性的CPC太陽能集熱器設(shè)計其空調(diào)除濕功能在此不再贅述。212原理分析首先被抽入CPC太陽能集熱器的冷海水經(jīng)CPC吸收太陽輻射加熱后流出的已是高溫海水。高溫海水與回流熱海水在高溫混合室(5)混合后進入海水淡化裝置然后通過噴淋盤均勻

4、地噴淋到兩級高效蒸發(fā)器(7)上。由于高效蒸發(fā)器特殊的蜂窩結(jié)構(gòu)其表面積較大因而熱海水的蒸發(fā)面積很大。風(fēng)機(6)送入的高速氣流經(jīng)過高效蒸發(fā)器將高溫海水不斷蒸發(fā)的水蒸氣送入冷凝裝置(8)。水蒸氣經(jīng)蛇形管管壁與冷海水換熱在冷凝作用下水蒸氣液化為水滴。水滴不斷會聚成股流下收集可得到淡水。因為高溫水蒸氣不能在一級冷凝裝置中完全冷凝我們將海水淡化裝置設(shè)計成兩級立式結(jié)構(gòu)。在風(fēng)扇的作用下未冷凝的水蒸氣強制對流進入下一級的高效蒸發(fā)器冷凝器。如此循環(huán)充分利用

5、了余熱大大提高了熱效率。噴淋到兩級高效蒸發(fā)器未蒸發(fā)的熱海水流出后被收集然后導(dǎo)出海水淡化室。為充分利用這部分海水的熱量我從圖2可以看出在其他試驗條件不變的情況下海水噴淋量的增加會使淡水產(chǎn)量逐漸增大但淡水產(chǎn)量的增幅比較緩慢。這是因為在其他條件不變的情況下隨著海水噴淋量的增加濕空氣漸趨飽和故淡水產(chǎn)量增加比較緩慢。從太陽能利用和對CPC吸熱體直徑影響的角度考慮在保證設(shè)計淡水產(chǎn)量的前提下應(yīng)減小海水的噴淋速度保持在210kgh左右。從圖3可以看出在