【正文】 Pav=P′+ = + = KPaPav=P′+ =9 + = KPa查手冊得平均壓力對應(yīng)的飽和溫度：Tav1=℃ Tav2=℃ Tav3=℃那么：℃℃℃則℃ 估算各效流動引起得溫度差損失由于液體流動阻力引起的溫度差損失應(yīng)該去經(jīng)驗(yàn)值1℃則 ===1℃℃則蒸發(fā)裝置的總溫度差損失：℃ 估算有效總溫差由各效二次壓力級溫度差損失，計(jì)算各效料液的溫度ti:ti=℃℃℃各效料液的溫度：t1=T+=+=℃t2= =+=℃t1==+=℃那么，有效總溫差：=()=℃ 估算各效蒸汽量和各效蒸發(fā)水量第i效的熱量恒算：其中——第i1效給第i效的加熱蒸汽量，kg/h ——第i1效的加熱蒸汽冷凝潛熱，kJ/kg ——第i效水在溫度下的氣話潛熱，kJ/kg ——第i1效溶液的比熱，kJ/(kg℃)（為質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的溶液組成變化）那么：由第i效流出的濃溶液量：則 估算蒸發(fā)器的傳熱面積蒸發(fā)器傳熱面積：其中，——第i效的傳熱效率，——第i效的傳熱系數(shù)，℃)——第i效的傳熱面積，㎡——第i效的傳熱溫差，℃℃則℃則：℃則：計(jì)算誤差：誤差太大，需要調(diào)整各效的有效溫差 有效溫度差的再分配℃那么，第i效產(chǎn)生的二次蒸汽溫度:℃℃℃ 重復(fù)上述計(jì)算 估算各效料液的溫度第i效的沸點(diǎn)：其中，℃假設(shè)各效相等，℃℃℃℃那么，第i效的傳熱溫度差：℃℃℃ 估算各效料液的濃度第i效濃溶液出口濃度：調(diào)整各效從海水中得到的蒸汽量比例：=::1那么： 各效的熱量恒算第i效的熱量恒算：則 第i效預(yù)熱器的蒸汽消耗量：由海水物性數(shù)據(jù)表查的各效預(yù)熱器內(nèi)的海水比熱值，代入數(shù)據(jù)得到各效預(yù)熱器的蒸汽消耗量： 估算蒸發(fā)器傳熱面積℃則℃則℃則計(jì)算誤差： 平均傳熱面積： 計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)表 第i效參數(shù) 1 2 3 ti（℃）Pi（KPa）809Xi（%）Ei（kg/h）410368333（℃）（℃）Di(kg/h)Gi(kg/h)Wi(kg/h). 本章小結(jié)本章通過對秦皇島地區(qū)海水淡化數(shù)據(jù)的收集，依據(jù)多效蒸發(fā)計(jì)算的理論對該地區(qū)所需多效蒸發(fā)太陽能設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算?！? K2=1400w/( m2 本章小結(jié)本章主要介紹了太陽能海水淡化的國際國內(nèi)背景及歷史，闡述了世界對太陽能海水淡化技術(shù)的需求，總體介紹了本論文的意義。本課題采用太陽能集熱系統(tǒng)與多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)的結(jié)合，用太陽能提供熱量大大降低了成本，提高了效率，具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。因此，發(fā)展海水淡化技術(shù)，向海水索取淡水已成為現(xiàn)代社會的當(dāng)務(wù)之急。 選題的目的和意義地球雖然水資源豐富，但是可供人類直接享用的淡水總量僅有3000 m3，%，不足地球總儲水量的十萬分之三。在國內(nèi)已建成投產(chǎn)的海水淡化裝置中，反滲透法和低溫多效蒸餾法為主流，其產(chǎn)水量占總產(chǎn)水量的95％，多級閃蒸蒸餾法(MSF)約占5％，而電滲析法(MED)和壓汽蒸餾(VC)合計(jì)尚不足1％。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2006年6月底，我國已建成投產(chǎn)的海水淡化裝置總數(shù)為4l套，合計(jì)產(chǎn)水能力12萬m3／d。1974年在天津建立了同產(chǎn)100 m3的多級閃蒸實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)時，同產(chǎn)淡水72 m3。 國內(nèi)海水淡化的現(xiàn)狀1958年，我國開始了海水淡化工程技術(shù)的研究工作。其中，典型的大規(guī)模反滲透海水淡化噸水成本己從1985年的1．02美元降至2005年的48美分。隨著社會的需求和技術(shù)的發(fā)展，國外海水淡化工程不斷向大型化、規(guī)?；较虬l(fā)展，無論是多級閃蒸，還是多效蒸餾和反滲透，其規(guī)模均已從最初的幾百m3／d發(fā)展到現(xiàn)在的幾十萬m3／d目前，世界上最大的多級閃蒸海水淡化廠建于沙特阿拉伯的，日產(chǎn)淡水46萬m3；世界上最大的低溫多效海水淡化廠建于塔維拉酋長國，日產(chǎn)淡水24萬m3；世界最大的反滲透海水淡化廠建于以色列南部地中海岸工業(yè)區(qū)的阿什凱隆海水淡化廠，日產(chǎn)淡水33萬m3。尤其在中東地區(qū)和一些島嶼地區(qū)，淡化水在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。亞洲國家如日本、新加坡、韓國、印尼與中國等也都積極發(fā)展或應(yīng)用海水淡化作為替代水源，以增加自主水源的數(shù)量。 海水淡化的發(fā)展概括 國外發(fā)展應(yīng)用概括目前，全世界有一百二十多個國家和地區(qū)采用海水或苦咸水淡化技術(shù)取得淡水，建成的海水淡化廠達(dá)一萬多座，平均每日淡化水生產(chǎn)能力約四千萬噸。除去這筆燃料的費(fèi)用，其帶來的溫室效應(yīng)、空氣污染等問題更為嚴(yán)重。到2000年，這個數(shù)字已經(jīng)翻了一倍。對海水或苦咸水進(jìn)行淡化的方法很多，常規(guī)的方法有蒸餾法、離子交換法、滲析法、反滲透膜法以及冷凍法等，但都要消耗大量的燃料或電力。為了增大淡水的供應(yīng)，除了采用常規(guī)的措施，比如就近引水或跨流域引水之外，一條有效的途徑就是就近進(jìn)行海水或苦咸水的淡化。長期飲用不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水，會給當(dāng)?shù)鼐用駧砀鞣N疾病，直接影響他們的身體健康和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)。據(jù)推算，我國人均占有水量只居世界的第108位。剩下的存在于河流、湖泊和可供人類直接利用的地下淡水已經(jīng)不足0．36％。若從地球上人均占有水量來看，水資源是十分豐富的，人類似乎不應(yīng)該有缺水之患。多效蒸發(fā)太陽能海水淡化蒸發(fā)器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章 緒論 1 課題背景 1 海水淡化的發(fā)展概括 2 國外發(fā)展應(yīng)用概括 2 國內(nèi)海水淡化的現(xiàn)狀 2 選題的目的和意義 3 論文的主要內(nèi)容 4 本章小結(jié) 4第2章 多效（三效）蒸發(fā)未知量的估算 5. 多效（三效）蒸發(fā)計(jì)算的已知量 5. 多效（三效）蒸發(fā)計(jì)算的未知量 5. 未知量的估算 5 估算各效蒸發(fā)量和完成液濃度 5 估算各效溶液的沸點(diǎn)和有效溫差度 6 估算各效蒸汽量和各效蒸發(fā)水量 9 估算蒸發(fā)器的傳熱面積 10 有效溫度差的再分配 11 重復(fù)上述計(jì)算 11 計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)表 14. 本章小結(jié) 15第3章 蒸發(fā)流程的設(shè)計(jì) 16 蒸發(fā)流程概述 16 蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì) 16 蒸發(fā)器的形式 16 多效蒸發(fā)的效數(shù)和流程 19 降膜式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì) 21 加熱管的選擇和管數(shù)的計(jì)算 21 計(jì)算加熱室的直徑和壁厚 22 計(jì)算分離室的直徑和高度 23 計(jì)算接管尺寸 24 降膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu) 25 預(yù)熱器的設(shè)計(jì)與選用 25 熱流量 26 平均傳熱溫差 26 初選換熱器規(guī)格 26 其它結(jié)構(gòu)尺寸 27 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算 27 冷凝器的設(shè)計(jì)與選用 29 冷卻水量 30 冷凝器的直徑 30 淋水板的設(shè)計(jì) 30 本章小結(jié) 31第4章 太陽能集熱裝置的設(shè)計(jì)與選用 32 太陽能集熱器的計(jì)算 32 太陽能集熱器的結(jié)構(gòu) 33 聚光器 33 接收器 34 太陽能集熱器的材料 35 殼體材料的技術(shù)要求 35 反光材料的選用 35 支架材料的選用 36 太陽能集熱器絕熱儲水箱的選型 36 水箱的作用和分類 36 水箱的技術(shù)要求 36 水箱的常用的材料 37 水箱的結(jié)構(gòu)與性能 37 本章小結(jié) 38結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40致謝 42附錄1 43附錄2 46附錄3 49V第1章 緒論第1章 緒論 課題背景淡水是人類社會賴以生存和發(fā)展的基本物質(zhì)基礎(chǔ)之一。地球表面積約為5．1億km ，其中海洋面積占70．8％左右，地球上的總水量約有近14億km 。然而，含鹽度太高而不能直接飲用或灌溉的海水占地球上總水量的97％以上，僅剩的不到3％ 的淡水分布也極其不均，有3／4被凍結(jié)在地球的兩極和高寒地帶的冰川中，其余的從分布上來說，地下水也要比地表水多37倍左右。就人均占有量來說，中國在水資源方面是一個窮國。我國海岸線長，一些島嶼和沿海鹽堿地區(qū)以及內(nèi)陸苦咸水地區(qū)均屬缺乏淡水的地區(qū)。因此，解決淡水供應(yīng)不足是我國面臨的一個嚴(yán)峻問題。那些用水量分散而且偏遠(yuǎn)的地區(qū)更適合用此方法。據(jù)報(bào)道，截止1990年，全世界已經(jīng)安裝的海水淡化裝置的產(chǎn)水能力為10 10 m ／d。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天生產(chǎn)1．3 x 10 m的淡化水，每年需要消耗原油1．3億t。因此，利用清潔能源如太陽能等來進(jìn)行海水淡化，必將受到人們的青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海水淡化系統(tǒng)與生產(chǎn)量以每年10％以上的速度在增加。全球生產(chǎn)的淡化海水約80％用于飲用水，解決了一億多人的供水問題，即世界上平均每60人當(dāng)中就有一人靠淡化水生活。以色列70％的飲用水源來自于海水淡化水，2005年日產(chǎn)海水淡化水量達(dá)73．8萬立方米；阿聯(lián)酋飲用水主要依賴海水淡化水，2003年日產(chǎn)海水淡化水量546．6萬立方米；意大利西西里島500萬居民，2005年日產(chǎn)海水淡化水量為13．5萬立方米，約占全部可飲用水源的15％～20％。在海水淡化規(guī)模不斷增加的同時，海水淡化成本也逐漸降低。且在成本的組成上，運(yùn)行及維護(hù)，能源消費(fèi)和投資成本均逐年下降，目前各占總成本的1／3。1967年～1969年全國組織海水淡化會戰(zhàn)，同時開展了電滲析、反滲透和蒸餾等多種海水淡化技術(shù)方法的研究。1977年大連工學(xué)院建成了日產(chǎn)10 m3的豎管多效多級蒸發(fā)模擬裝置；1981年建成西沙200m3／d電滲析海水淡化裝置；1986年天津大港發(fā)電廠從美國引進(jìn)2臺每臺日產(chǎn)淡水3000 m3的多級閃蒸裝置，同年在西沙永興島建成日產(chǎn)200 m每立方米耗電16度的電滲析淡化站，其規(guī)模為世界之首；1997年～2000年期間，先后建成了500m3／d、1000m3／d反滲透海水淡化裝置：2003年，山東榮成R產(chǎn)10000m3級反滲透海水淡化示范工程一期5000m3／d機(jī)組建成投產(chǎn)；2004年，低溫多效海水淡化示范工程項(xiàng)目3000m3／d低溫多效海水淡化裝置在青島的黃島電廠建成。已建成投產(chǎn)的41套海水淡化裝置，主要分布在山東、遼寧、浙江、河北和天津等地。從我國實(shí)際應(yīng)用情況來看，反滲透海水淡化技術(shù)應(yīng)用于市政供水具有較大優(yōu)勢，而對于具有低品位蒸汽或余熱可利用的電力、石化等企業(yè)來說，制備鍋爐補(bǔ)給水和工藝純水，則采用低溫多效蒸餾技術(shù)。 海洋中卻蘊(yùn)藏著豐富的淡水，其總量約占海水的97%，是一個最大而又穩(wěn)定可靠的淡水儲庫。大力發(fā)展海水淡化技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對緩解當(dāng)代水資源短缺、供需矛盾日趨突出和環(huán)境污染日益嚴(yán)重等系列重大的問題具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。 論文的主要內(nèi)容本文是建立在海水淡化技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，基于多效蒸發(fā)技術(shù)、太陽能集熱技術(shù)，通過對蒸發(fā)器和其他輔助裝置的工藝條件和結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算，來設(shè)計(jì)一套三效蒸發(fā)太陽能海水淡化的工藝流程和裝置。71第2章 多效（三效）蒸發(fā)未知量的估算第2章 多效（三效）蒸發(fā)未知量的估算. 多效（三效）蒸發(fā)計(jì)算的已知量秦皇島地區(qū)年平均日照數(shù)約為2489小時，約為每天6小時的有效日照淡水生產(chǎn)量：30t/d總蒸發(fā)量：D=30000kg/6h=5000kg/h海水初濃度：Xo =%海水終濃度： X3 =%濃縮比：CR =原料液進(jìn)料溫度：t0=55℃加熱水的溫度：T0=99℃冷凝器內(nèi)的壓力：PK=9KPa冷凝器內(nèi)的溫度：TK=℃各效總傳熱系數(shù)：K1=1500w/( m2℃)K3=1200w/( m2第3章 蒸發(fā)流程的設(shè)計(jì)第3章 蒸發(fā)流程的設(shè)計(jì) 蒸發(fā)流程概述蒸發(fā)是化工、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)生產(chǎn)中常用的一種單元操作，其目的主要是獲得濃縮的溶液，有時也為得到純凈的溶劑。蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)是：確定蒸發(fā)操作條件；蒸發(fā)器的形式及蒸發(fā)流程；進(jìn)行工藝計(jì)算；確定蒸發(fā)器的傳熱面積及結(jié)構(gòu)尺寸以及強(qiáng)度計(jì)算；附屬設(shè)備選型；最后用流程圖、設(shè)備圖和設(shè)計(jì)書表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和全部設(shè)計(jì)內(nèi)容。為了減少設(shè)備投資費(fèi)及操作費(fèi)用，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，為此選擇一個合理的流程、設(shè)備形式及操作條件甚為重要。蒸發(fā)器是蒸發(fā)的主要設(shè)備，它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括：使液沫進(jìn)一步分離的除沫器和使二次蒸汽全部冷凝的冷凝器。由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)形式。 此類蒸發(fā)器主要有；1. 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 2.. 懸筐式蒸發(fā)器 4. 列文式蒸發(fā)器 5. 強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器（2） 單程式蒸發(fā)器特點(diǎn)：溶液以液膜的形式一次通過加熱器，不進(jìn)行循環(huán)。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)時溶液不易成膜，熱流量將明顯下降，不適用于易結(jié)晶、結(jié)垢物料的蒸發(fā)。我們本著選用最佳蒸發(fā)器的原則選應(yīng)用較為普遍的降膜式蒸發(fā)器。設(shè)計(jì)和操作降膜式蒸發(fā)器的要點(diǎn)是使料液在加熱管內(nèi)壁形成均勻液膜，并且不能讓二次蒸汽由管上竄出。 圖3—2 降膜式蒸發(fā)器的液體分布裝置圖3—2中左邊所示的分布器是用一根有螺旋形溝槽的導(dǎo)流柱使液體均勻分布到內(nèi)管壁上；中間所示的分布器是利用導(dǎo)流桿均勻分布液體，導(dǎo)流桿下部設(shè)計(jì)成圓錐形，