第一篇---運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法及海水淡化加濕-文庫吧
2025-01-06 12:05 本頁面
【正文】 0℃。加濕除濕裝置在大氣條件下通過空氣循環(huán)使水蒸氣蒸餾，并且有三個(gè)主要元素：加濕器，除濕器和熱源。在加濕器中，空氣、水之一或是兩個(gè)已經(jīng)被外部熱源加熱，并和一定數(shù)量的蒸汽融合，再被空氣排出。熱的濕空氣離開加濕器進(jìn)入除濕器。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，通過使?jié)窨諝饨佑|冷的表面將水蒸氣蒸餾出的方法，使空氣中的蒸汽冷凝并得到淡水。通常，冷凝潛熱用來預(yù)熱鹽給水。加濕除濕過程可以應(yīng)用于封閉的或開放的空氣循環(huán)過程。在開放的空氣循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)封閉的空氣循環(huán)系統(tǒng)有較高的熱效率時(shí)，供給一定數(shù)量的濕空氣給裝置可以增加水分生產(chǎn)率。下一環(huán)節(jié)中，提供熱量的熱源增加加濕器中的空氣溫度和蒸發(fā)面積，加熱空氣，水或兩者。水加熱技術(shù)比空氣加熱技術(shù)更有效，成本更低。加濕除濕過程將應(yīng)用于環(huán)境壓力，蒸發(fā)過程沒有高溫要求。這就是為什么一個(gè)低級(jí)的熱源像太陽能或其他過程的廢熱可以使用。太陽能在需要飲用水的地區(qū)是可用的，并且作為一個(gè)能量來源與加濕除濕過程是相配的。本文主要研究了封閉式加濕除濕海水淡化過程和水加熱技術(shù)。 對(duì)于加濕除濕過程的數(shù)學(xué)模型，首先應(yīng)得到過程的控制方程。這些方程依據(jù)于熱量和質(zhì)量平衡。 這個(gè)平衡是基于高度的體積元素。得出如下假想：. 這個(gè)過程是在絕熱條件下實(shí)現(xiàn)的。. 填充層上的水是均勻的，因此溫度和濕度只有一個(gè)垂直梯度。 正如在圖二中展示的，控制體積可以寫成：（水面）。（空氣面）可以寫出兩個(gè)方程。第一個(gè)是質(zhì)量平衡方程，第二個(gè)是熱量平衡方程：最后界面上的熱量平衡如下：界面被假想為滲透空氣的膜。因此，Tie 和 ωie 是因變量。Stocker 和 Jones引進(jìn)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，根據(jù)具有相當(dāng)精確度的溫度來評(píng)價(jià)絕對(duì)濕度： 基于加濕器相同的假設(shè)，同樣地推導(dǎo)出除濕過程的控制方程來控制體積。如下圖3所示。. :對(duì)于界面：ωic 是根據(jù)Stocker 和 Jones關(guān)系得出如下：在加濕除濕過程中，除濕器排水溫度加熱到加濕器進(jìn)口溫度。對(duì)恒定流速的水的加熱耗熱率如下： 每個(gè)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型包括兩個(gè)方面：目標(biāo)函數(shù)和約束條件。目標(biāo)函數(shù)將隨后討論。基礎(chǔ)約束條件是以前的環(huán)節(jié)中提出的方程。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的這種約束方程是微分方程，需要用有限差分法轉(zhuǎn)換成代數(shù)方程。所以，加濕器和除濕器分別分為n和m個(gè)元素。通過增加與參數(shù)相關(guān)的約束條件，像封閉式空氣循環(huán)，蒸餾水流量，能量損耗，微量溫度差異等等，主要的模型如下： 上面提到的一組方程式和不等式當(dāng)目標(biāo)函數(shù)指定最好的一個(gè)可能有各種各樣的解決方案。為了優(yōu)化加濕除濕過程的性能，提出了三種目標(biāo)函數(shù)： I. 對(duì)加熱加濕器出水最小化的熱能的需求表示如下： II. 滿足供水流量的最大蒸餾水流量表示如下： III. 在除濕器里的最大熱回收表示如下： 在這個(gè)環(huán)節(jié)中，得出了模型并對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行了分析。物理參數(shù)的價(jià)值比如熱容量和蒸發(fā)潛熱適應(yīng)于塔的平均工作溫度。對(duì)熱傳遞系數(shù)，應(yīng)用過去實(shí)驗(yàn)的中間值。并且，應(yīng)用Lewis關(guān)系對(duì)質(zhì)量傳遞系數(shù)進(jìn)行評(píng)估。 第一步，這個(gè)模型對(duì)于給水溫度為15,20和25℃，溫度差在4℃以內(nèi)的加濕器除濕器系統(tǒng)已經(jīng)由三個(gè)目標(biāo)函數(shù)解出。結(jié)果顯示在表1中。加濕器進(jìn)水最大容許溫度假設(shè)為80℃.表1. 比較各種目標(biāo)函數(shù)的解決方案， 與以前的研究結(jié)果相比較，這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)有了提高，尤其是在生產(chǎn)效率方面。如圖所示，如果修改加濕器進(jìn)水溫度，所有的目標(biāo)函數(shù)將得到
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