【正文】 達(dá)至億一億 ,供需缺口明顯。根 據(jù)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)對(duì)世界個(gè)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì) ,我國(guó)人均水資源占有量 僅排在位 ,已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列為個(gè)最缺水國(guó)家之一。年代至年代 ,世界 人均用水量從增 :掃 。在陸地水中 ,淡水約占至 %,但是在這些淡水中 約 %的淡水分布在冰川、凍土和永久積雪中 ,人類(lèi)無(wú)法利用。 .。 ..拉瓦爾噴嘴出口直徑的計(jì)算 ??. ..拉瓦爾噴嘴漸擴(kuò)段長(zhǎng)度的計(jì)算。 .太陽(yáng)池蛇管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .. ..計(jì)算步驟 ??以 .. ..校核計(jì)算。同時(shí) ,冷凝器制造誤差、 不凝結(jié)氣體以及機(jī)械磨損等因素也影響著系統(tǒng)的發(fā)電量。 本文主要做了以下四方面的工作 : 一、根據(jù)前人 對(duì)傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)和太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)的大量研究 , 提出了一種基于太陽(yáng)池的海水淡化與熱發(fā)電系統(tǒng) ,詳細(xì)闡述了本系統(tǒng)的工作 原理和熱力學(xué)過(guò)程。為了解決淡水危機(jī) ,海水淡化技術(shù)是一個(gè)很好的選擇。本 人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名 : 多彳移銘 矽 ,年鑰 ,日 ,■夕●一 ,學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 江蘇大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書(shū)館、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊光盤(pán)版電子 雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔 ,可以采用影印、縮印或其他 復(fù)制手段保存論文。但是 傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)不僅需要消耗大量的常規(guī)能源 ,進(jìn)一步加劇了能源危 機(jī) ,而且還造成了環(huán)境的污染。分析得出了典型參數(shù) :海水溫度℃ ,海水壓強(qiáng) .,冷卻溫度。 關(guān)鍵詞 :太陽(yáng)池 ,海水淡化 ,反動(dòng)透平機(jī) ,縮放噴嘴 ,等熵均相模型 Ⅱ江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 . ,. ,. ., .,. ,.弱 . , , .. .. , . : .. . , : ℃ , ., ./, : .%, . .%. , . ., 基于太陽(yáng)池的海水淡化與發(fā)電集成系統(tǒng)的研究 . , . . ,..., 。 ..蛇管換熱器計(jì)算結(jié)果 .冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ??. ..設(shè)計(jì)條件 .. ..冷凝器管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算 ..冷凝管外側(cè)換熱系數(shù)的計(jì)算 ..校核計(jì)算。 ..拉瓦爾噴嘴的實(shí)體模型 .. ..拉瓦爾噴嘴的效率計(jì)算 .. ..理論發(fā)電量的計(jì)算 ??一 ..碟型噴嘴的提出。 ...??....??..?.。如此看來(lái) ,可供人類(lèi)直 接利用的淡水少之又少 ,占不到陸地淡水總量的 %168。全球約有多個(gè)國(guó)家淡水資源嚴(yán)重缺乏 ,約 %的 地區(qū)供水不足【168。因此我國(guó)未來(lái)水資源形式十分 嚴(yán)峻。專(zhuān)家預(yù)計(jì)在年前后 ,中國(guó)用水 。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中 ,煤炭、石油和天然氣約占 %以上。在石油儲(chǔ)量豐富的中東地區(qū) ,更是爆發(fā)邊緣性戰(zhàn)爭(zhēng) ,造成了能源價(jià)格穩(wěn) 步增長(zhǎng)。而我國(guó)幾大主要油田已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)采中晚 期 ,而西部石油開(kāi)采量尚未達(dá)到預(yù)期的戰(zhàn)略目標(biāo)。根據(jù)能源專(zhuān)家預(yù)測(cè) ,到年我國(guó)能源對(duì)標(biāo)準(zhǔn)煤炭的需求量 基于太陽(yáng)池的海水淡化與發(fā)電集成系統(tǒng)的研究 為億噸 ,而國(guó)內(nèi)最多能提供億噸 ,供需缺口約億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。未來(lái)世界對(duì)電力需求的增長(zhǎng)速度將會(huì)大 大超過(guò)對(duì)其他能源 需求的增長(zhǎng)速度。由于我國(guó)的國(guó)情 及科技水平?jīng)Q定了在 今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不能改變煤電在發(fā)電中的主導(dǎo)地位 ,那么我們就應(yīng)盡量減少火力發(fā) 電的弊端 ,積極發(fā)展新能源并探尋多元化的發(fā)電道路。 海水淡化技術(shù)最早起源于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 ,他們?cè)谑兰o(jì)年代就已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行 海水淡化的研究和應(yīng)用。目前海水淡化技術(shù)還未在在沿海城市大規(guī)模應(yīng)用 , 一定程度限制了海水淡化的發(fā)展。是目前 應(yīng)用最廣、規(guī)模最大、成熟度最高的海水淡化技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn) 過(guò)程效率高、比能耗低 ,結(jié)構(gòu)緊湊。幾種傳統(tǒng)海水 淡化技術(shù)的能耗如表 .所示【’ ,各種供水方式耗能見(jiàn)表 .。 表 .各種供水方式的運(yùn)行能耗 .供水方式 運(yùn)行能耗 ??. 海水淡化 . . 跨流域調(diào)水 . 污水再利用 . 抽取深層地下水 河道取水 . 基于太陽(yáng)池的海水淡化與發(fā)電集成系統(tǒng)的研究 .太陽(yáng)能海水淡化技術(shù) ..太陽(yáng)能海水淡化的發(fā)展?fàn)顩r 為了解決能源危機(jī)、水資源短缺和環(huán)境污染等問(wèn)題 ,人們將目光轉(zhuǎn)向可再生能源的 利用上。在一戰(zhàn)之后 ,太陽(yáng)能蒸餾法逐漸引起了 人們的興趣。如 ,沙特年在吉沙投入運(yùn)營(yíng)的太陽(yáng)能反滲透海水淡化工廠。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,截至到年底 ,中國(guó)太 陽(yáng)能日淡化海水能力接近萬(wàn)噸。以下將對(duì)太陽(yáng)能海水 淡化的分類(lèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。傾斜淺盤(pán)型的工作原理和淺盤(pán)型一 樣 ,只是使水盤(pán)改成傾斜式 ,提高了聚光率和蒸發(fā)。此法的關(guān)鍵問(wèn)題是需要妥善解決吸水毛材料、粘 附劑及集熱板的防海水腐蝕問(wèn)題。在沙特阿拉伯 ,建成了一個(gè)采光面積 ,用點(diǎn)聚焦集熱發(fā) 電為間接冷凍法海水淡化工廠供電的綜合系統(tǒng) ,每天產(chǎn)水量達(dá)噸。因此 ,如果想提 高太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)的產(chǎn)水量 ,必須克服以上三個(gè)缺陷。特別在我國(guó)南海諸島日照較長(zhǎng) ,有充足的太陽(yáng)能可以利用 ,開(kāi) 發(fā)太陽(yáng)能海水淡化裝置顯然有著極其重要的意義。從焓和機(jī)械能 轉(zhuǎn)化的角度分析得出了典型參數(shù)下的最大理論發(fā) 電量 ,同時(shí)得出了理想條件下的最大淡水率。 大規(guī)模的應(yīng)用依 海水淡化與同步 。部分單相的熱海水變成濃海水和水 蒸氣的混合物 ,并從縮放噴嘴高速?lài)姵?。?duì)于非 對(duì)流型太陽(yáng)池 ,如果建造合理 ,其下對(duì)流層的最高溫度可達(dá)。 式中 ,甜表示熱力學(xué)能 ,。表示系統(tǒng)放熱 。而單組分兩相流的物理過(guò) 程比較復(fù)雜 ,因?yàn)閮上嘀g伴有質(zhì)量的傳遞等問(wèn)題 ,尤其是兩相之間的傳熱問(wèn)題。 ..等熵均相模型 等熵均相模型是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的兩相流模型 ,其假設(shè)有 :熱力學(xué)平衡伴隨于整個(gè) 膨脹過(guò)程中 ,并且氣體與液體均勻混合 ,兩相之間有充足的時(shí)間進(jìn)行質(zhì)量、動(dòng)量和能量 的傳遞 。閃蒸 原理經(jīng)常被利用在熱力發(fā)電廠中鍋爐排水的回收和地?zé)岚l(fā)電中。 : ,熱海水溫度℃ ,真空室溫度 阢 .。,.一噴嘴入口至轉(zhuǎn)子中心的距 離 ,。由表 .可知海水從進(jìn)入透平機(jī)到以?xún)上嗔餍问絿姵?,海水的 焓值減少了 ,根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程 : . 譬等 , 式中 ,一海水的相對(duì)速度 ,/。 一 , . .... 表 .流體在各位置點(diǎn)物理量 .汽液混臺(tái)物 圖 .海水流動(dòng)模型圖 .江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 弋 倒 媚 熵 //. 圖 .熱力學(xué)溫熵圖 .從表 .可以看出 ,點(diǎn)和的焓差相差很小 ,因此消耗的理論泵功很少 ,因此系統(tǒng) 產(chǎn)生的凈功是很可觀的。設(shè)Ⅳ為三角循環(huán)的凈功 ,為系統(tǒng)吸收的 總熱量 ,則 . Ⅳ ,鈣≈去。 部分 。這種方式 對(duì)于池的穩(wěn)定性較小 ,利于太陽(yáng)池的長(zhǎng) 期穩(wěn)定運(yùn)行。 流速增加 ,可以減少管內(nèi)污垢在蛇管表面的沉積 ,提高傳熱系數(shù) ,降低污垢熱阻的影響。當(dāng)海水的質(zhì)量流一定時(shí) ,根據(jù)設(shè)計(jì)所選定的流 速可以求得管徑內(nèi)徑 . 計(jì)算出蛇管管徑后 ,可以按照標(biāo)準(zhǔn)的管徑規(guī)格進(jìn)行選擇。 :盟 也 ?二 式中 ,一流體的運(yùn)動(dòng)粘度 ,/。 . 硒 % 其中 ,一管外側(cè)換熱面積 ,根據(jù)蛇管長(zhǎng)度可求得 , 。一蛇管外壁溫 ,℃。 ,管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為層流 。 蛇管管長(zhǎng)的選取 一般彎曲蛇管的傳熱系數(shù)較直管的大 ,但不宜過(guò)長(zhǎng)。而且蛇管的流體阻力要比直管 大 ,因此流體速 度也不能太大。 特別是所設(shè)計(jì)的換熱器必須具有耐腐蝕的特點(diǎn) ,以免影響太陽(yáng)池的使用壽命。 根據(jù)熱力學(xué)分析過(guò)程 ,得出了不同熱海水溫度和冷卻溫度與理論淡水率和發(fā)電量 之間的關(guān)系圖 。 . ‰‖去 ,一 三角循環(huán)的熱效率可近似表達(dá)為 : ????≈ ?? ● .’ 四?？梢钥闯?,發(fā) 電量和淡水量隨著海水溫度的升高而增加 ,隨著冷卻溫度的升高而降低。如果海水等熵膨脹 ,海水減少的焓值將全部轉(zhuǎn) 化為汽液混合物的機(jī)械能。 過(guò)程 :過(guò)冷海水由噴嘴入口進(jìn)入漸縮段并開(kāi)始進(jìn)入喉部位置點(diǎn)。忽略流道中各種能量損失 , 結(jié)合圖 .、圖 .和圖 .,具體的熱力學(xué)過(guò)程理論分析如下 : 的冷海水經(jīng)太陽(yáng)池?fù)Q熱器加熱至 ,此時(shí)海水處于過(guò)冷狀態(tài) 過(guò)程 .將 未飽和。海水在縮放噴嘴中的流動(dòng)模型如圖 .所示 。兩相的流動(dòng)速度相 等。但是 ,目前對(duì)于單組分兩相流的研究并不徹底。根據(jù)溫熵圖 ,可以用過(guò)程線(xiàn)和橫坐標(biāo)所包圍的面積來(lái)表示熱量 ,即有 . 辦 :面移餌簽 所謂定熵過(guò)程是指比熵保持不變的過(guò)程 ,對(duì)于可逆絕熱的熱力學(xué)過(guò)程就屬于定熵過(guò) 程。 焓是一個(gè)狀態(tài)參數(shù) ,它的值與熱力學(xué)途徑無(wú)關(guān)。因此選擇太 陽(yáng)池作為系統(tǒng)供熱源是符合要求的。由于透平機(jī)中的縮放噴嘴兩出口方向相反 ,因此高速 噴出的汽液混合物對(duì)噴嘴產(chǎn)生一對(duì)反作用力。 國(guó)內(nèi)對(duì)太陽(yáng)能海水淡化與發(fā)電一體化的研究始見(jiàn)于年程顯超等人申報(bào)的“太陽(yáng) 能多效海水淡化及其發(fā)電設(shè)施 專(zhuān)利號(hào) :.,其原理為采用太陽(yáng)能 集熱器加熱海水后生成蒸汽 ,然后利用傳統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。結(jié)合兩相流原理和單相氣體變截面管道中穩(wěn)定定熵 流動(dòng)理論 ,給出了拉瓦爾噴嘴的設(shè)計(jì)過(guò)程 。像太陽(yáng)能多級(jí)閃蒸和多效蒸餾裝置 ,結(jié)構(gòu)較大 ,占地面積較廣 ,在偏 遠(yuǎn)的島嶼地區(qū)應(yīng)用有限。 .論文工作的提出與研究?jī)?nèi)容 ..論文工作的提出 隨著地球人口劇增和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境污染等不利因素 ,全球 江蘇大學(xué)碩士學(xué)。 發(fā)電來(lái)制備淡水的前景也是很廣闊的。除了和傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)的所需供熱源或電 能提供方式不同 ,太陽(yáng)能海水淡化裝置的工