聚光直热加湿除湿太阳能淡化系统的性能研究

本文研究了一种基于菲涅耳透镜聚光和多级回热的加湿除湿太阳能海水淡化系统.建造一个小型的太阳能海水淡化装置,并利用一种自设计的圆弧形菲涅尔透镜为该系统聚光直接加热.介绍了四级淡化系统的结构原理,装置通过三级等温加热的方式为系统供能。文中依据系统各部分能量的关系,建立对应的数学关系.室外实验测得,装置的最大产水量为1.5 kg/h,系统的性能系数为0.73。     

斜坡太阳能烟囱增湿-除湿海水淡化系统实验研究

详述了一种新型的斜坡太阳能增湿-除湿海水淡化系统的结构和运行原理,并搭建了实验装置模拟该系统性能。通过改变加热板加热功率,研究系统参量对斜坡式增湿-除湿海水淡化系统的影响。实验研究结果表明:斜坡式增湿-除湿海水淡化系统能够稳定产水。在一定工况下,产水量比不采用冷凝器除湿的烟囱海水淡化系统能提高52.1%。随着加热功率增加,日淡水产量增加,但是热损和烟囱出口湿空气损失也会增加,导致日淡水产量增速降低。当加热功率为500 W时,系统日淡水产量为11.9 kg·m~(-2)·d~(-1),系统效率为15.9%,盖板表面热损为50.9 W·m~(-2)。     

空心塑料球堆积床空气加湿传质系数的测定

对增湿除湿型太阳能海水淡化装置中填充空心塑料小球作为堆积床的传质系数进行了实验测试,并与其他材料堆积床的传质系数进行了比较。介绍了测试装置的结构和工作过程,给出了传质系数随不同运行参数的变化关系。实验结果表明,该空心塑料小球由于具有较大的润湿表面和内部具有储水多孔材料,因而具有较高的蒸发传质系数。在系统冷却水和喷淋温度分别为25℃和80℃时,传质系数比使用方木条时提高了约8%。实验结果还说明,喷淋量及循环风量对传质系数的影响一般是正向的,喷淋量及风速增加,传质系数将增加,但风速达到一定程度后,增加循环风量使传质系数增加幅度变小。     

漂浮式太阳能海水淡化膜单元结构研究

提出了微聚光直接蒸发海水实现淡化过程的概念,并在漂浮式透明膜板内的微结构中实施,即利用薄膜内部空腔,实现高效太阳能聚光,让太阳光直接加热并蒸发由亲水材料送入腔内的海水,实现海水淡化过程。它的最大优势就是将太阳能集热器与海水淡化器合二为一,漂浮于海面上,省却了土地成本,并可用非金属材料制造。本文对淡化膜中聚光产水单元的结构进行了优化设计,对其聚光过程进行了仿真分析,给出了太阳光不同入射角度下的聚光效率。并在样品结构中进行了稳态的实验验证,证明该装置最高温度可以达到70℃,产水量可以达到1.67 g/h,实现太阳能转化效率37.4%。     

激淋降膜蒸发多效紧凑式海水淡化装置的研究

基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有三效回热性能的紧凑式小型海水淡化装置,用电加热水箱模拟热源对该装置进行了实验测试.实验结果表明,由于在本蒸馏系统中采用了多项降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,因而装置有较高的产水率.在供热水温度为75℃、系统内部压力为15kPa时,产水率达到110kg/h。对影响产水率的主要因素作了探索与分析,给出了合理的取值范围.     

除湿换热器系统冬季采暖加湿性能研究

本文在上海典型冬季工况下,测试了太阳能驱动的除湿换热器系统的采暖加湿性能。同时针对再生热水温度、再生热水流量和再生风量等三个影响再生过程的重要因素进行了实验研究。结果表明,除湿换热器系统在冬季工况下可以有效实现采暖加湿,并在热水温度为40℃,流量为0.4 kg/s,再生风量为400 m~3/h的工况下达到最佳送风状态。此时送风含湿量为5.15kg/s,系统热力学性能系数(COP_(th))达到1.78。同时,针对冬季环境含湿量的变化提出了不同的风量控制策略,实现送风温湿度和系统性能的最优化。     

两级气泡泵与溴化锂制冷系统耦合特性实验研究

本文搭建了两级气泡泵与溴化锂制冷系统耦合特性实验台,进行了实验研究,实验中用气泡泵代替了传统的溶液泵,以进一步提高能源的利用率。实验结果表明:1)装置运行初期,因气泡泵本身的间歇性以及气泡泵流型转换的影响,系统参数,如一次冷剂蒸汽和稀溶液流量等参数,表现出不稳定性。随着装置继续运行,当气泡泵中的流型为环状流时,系统参数趋于稳定。2)在稀溶液浓度为53%时,1740 W的加热功率对系统性能系数(COP)影响最大,超过1740 W后,增加加热功率的影响不再显著。3)在无热交换器的情况下,加热功率为1740 W,稀溶液浓度为53%,管径为9.5mm,冷凝器温度为38~42℃,蒸发器温度为15~18℃时,系统的制冷系数为0.62~0.68。     

旋流喷射乏汽回收装置性能的实验研究

针对采用旋流喷射式进水的低温乏汽回收装置的性能进行了实验研究.实验结果表明,引射系数随进水压力和进水温度的升高而降低,随进汽压力的升高而升高,基本不受出水压力的影响;阻力系数随进水压力和进水温度的升高而升高,随着进汽压力的升高而降低.采用旋流喷射进水方式使得装置的加热、引射性能有很大提高,同时使流动的阻力系数增大.     

降膜蒸发冷却器性能实验台的研制

本文研制的降膜蒸发冷却换热器性能实验台,可针对蒸发式冷却换热器的传热性能进行实验研究。实验台可进行变工况调节,换热量在15～34 kW之间;所需热水水泵的功率为0.37 kW,喷淋水水泵功率为0.15 kW;冷却空气采用变风量控制,风量介于0～2 700 m~3/h;被冷却介质采用软化去离子水,软化水器的供水量≥0.662 m~3/h。实验台可进行蒸发式冷却器冷却介质温度和流量、喷淋密度、迎面风速、环境湿球温度等参数对冷却器传热性能的影响规律研究,可获得优化的运行参数。     

余热驱动热变换器海水淡化系统性能研究

本文构建了一套余热驱动的热变换器海水淡化系统,系统的废水造水比达到0.0946,较参比系统提高49%。分析了海水温度、热源水入口温度和加热蒸汽温度的变化对系统性能的影响,结果表明随着海水温度升高,系统的废水造水缓慢减小后急速下降;随着热源水入口温度的降低,废水造水比缓慢减小后急速下降;加热蒸汽温度通过影响COP和海水蒸发器效数而影响废水造水比,在75℃时存在最佳值。热源水入口温度太低,海水温度和加热蒸汽温度太高均不利于系统的稳定。     

多效板式蒸馏淡化装置设计与研究

针对板式换热器传热系数高、设备结构紧凑、装机容量弹性大等优点,自主研制了一台2效板式蒸馏海水淡化装置,其内部换热元件采用人字形波纹板片,在板片两侧同步实现物理相变即蒸汽冷凝和海水蒸发,同时结合蒸汽热压缩技术,使装置的热能利用效率得到显著提升,减少总传热面积,降低设备投资。经测试,装置的实际产水量为33 t/d,造水比为4.7,产水水质为1.27μS/cm,各项性能均达到了预期指标。该装置的研制成功为大型板式蒸馏淡化装置的国产化提供了技术基础。     

新型甲醇化学回热与海水淡化联产系统

本文提出了一种结合甲醇化学回热循环与低温多效蒸馏海水淡化系统的新型联产系统。该系统利用化学回热循环的余热驱动海水淡化子系统,同时海水淡化生产出的淡水部分供化学回热循环所需,实现了系统水电化工联产。文中对该循环进行了热力性能研究,当注汽率为0.04、透平进气温度为1308℃的基本工况下,循环电水比为543 kJ/kg、效率为46.2%;相对同输出分产系统,节能率达到19.3%;参数敏感性分析表明注汽率对循环的影响较为显著。     

燃气机热泵的制冷性能

燃气机热泵(GEHP)是一种节能环保的空调装置。通过理论分析和实验测试研究了燃气机热泵部分负荷制冷性能。结果表明:燃气机热泵系统制冷量随着燃气机转速、蒸发器进水流量和蒸发器进水温度的提高而增加。制冷性能系数(COP)和一次能源利用率(PER)随着燃气机转速的增加而减少,随着蒸发器进水温度和进水流量的增加而增加。在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.29~1.67之间。     

小型水源热泵机组变工况运行实验研究

本文以自行设计、开发的水源热泵机组为例,通过实验,研究了该热泵在制热模式下,蒸发器侧供水温度和流量变化对系统的运行参数和能耗的影响规律。结果分析表明,系统耗功率随供水温度的升高而降低,随供水流量的增加而升高;提高供水温度或增加供水流量,系统制热量及供热系数均会增加,水温每升高1℃,制热系数COP平均增幅1.94%,供水流量每增加0.5m3/h,制热系数COP平均增幅6.75%,室内温度每提高1℃,制热系数COP平均降幅2.47%。     

基于平行流扁管吸附式制冷系统性能实验研究

设计了一种新型平行流铝扁管吸附床结构,搭建了吸附式制冷实验台。通过实验研究不同运行参数下的吸附式制冷系统性能差异,比较不同热源和冷源温度、换热流体流量下吸附式制冷系统COP的变化。结果表明,当冷、热源温度为10℃和60℃,换热流体流量为0.26 kg/s时,新型吸附式制冷系统COP达到最大值0.35。当冷源温度在20℃附近时,增大热源温度可有效提高吸附式制冷系统COP,并且换热流体流量越大,增加的幅度越明显;当换热流体流量在0.13~0.26 kg/s范围内时,系统COP随着冷源温度的增大剧烈下降,并且换热流体流量越小,下降趋势越显著;当热源温度在55~60℃范围内时,COP随着换热流体温度的增大明显增大,并且冷源温度越高,COP增大的趋势越明显。     

溶液除湿冷却系统的再生性能实验研究

基于以氯化锂水溶液为除湿剂的除湿冷却系统(DECS),对其溶液的再生过程进行实验研究。研究了热源温度、溶液浓度对填料塔式再生系统再生性能的影响情况,实验表明溶液浓度在20%时,空气含湿量最大增量为37.1 g/kg干空气。计算出几种工况下的传质系数,最大的传质系数为0.0072 kg/(m2·s),并得出系统有关参数对传质系数的影响,为此类再生器的性能模拟与设计提供关键性的数据。     

太阳能海水淡化系统经济性分析与研究

利用单因素分析方法,计算三效塔式太阳能海水淡化系统各个参数对太阳能海水淡化系统淡水生产成本的单因素影响值,分别给出太阳能集热系统成本、储热水箱成本、海水淡化装置成本、装置运行年消耗动力费用、设备使用年限和淡水年生产总量等参数对淡水生产成本影响的程度,明确降低淡水生产成本的方向,有助于太阳能海水淡化装置的深入研究。     

水平管降膜蒸发器传热参数空间分布模拟研究

基于分布参数方法,对低温多效海水淡化系统中的单效水平管降膜蒸发器进行三维数值模拟,分析蒸发器传热参数在不同进料海水盐度及喷淋密度下的变化及空间分布规律。模拟结果显示:蒸发器平均传热系数随进料海水喷淋密度的增加及盐度的降低均有所升高。在管内蒸汽在二管程末端完全凝结的前提下,蒸发器表观传热温差随进料海水喷淋密度的增加及盐度的降低而减小。二次蒸汽最大饱和温度降随进料海水喷淋密度的增加及盐度的降低而减小。传热量及传热系数在蒸发器内空间分布规律随喷淋密度变化而改变。     

硼酸浓度及热面倾角对沸腾换热影响的实验研究

基于搭建的加热面倾斜可调式沸腾传热实验装置,通过对比蒸馏水沸腾换热实验与实验关联式,在验证实验装置及测量方法可靠性的基础上,对不同浓度硼酸溶液在不同加热面倾斜角下的沸腾换热特性进行了实验研究和比较,获得了硼酸浓度和加热面倾斜角变化时的平均换热系数。实验结果表明,对于浓度为1.3~9.5 g/kg的硼酸溶液,换热系数随着浓度的增加而增大,但是达到5 5 g/kg后趋于平缓;相同浓度时不同倾斜角下平均换热系数最大相差8%。     

单转轮除湿空调系统夏季工况实验研究

介绍了单转轮除湿热泵空调系统,通过实验,对其系统进行了夏季工况除湿性能研究。当除湿区入口干球温度在28℃~40℃之间以温差2℃为一工况增加,温度一定时含湿量在8~20g/kg之间以2g/kg为一工况增加时,新风按20%比例与回风混合,混合风由硅胶转轮除湿后再经过热泵蒸发器冷却降温送入空调区。实验结果表明,从热泵蒸发器处理后的空气温度稳定在20℃左右,满足送风要求;从热泵冷凝器出来的空气温度为60℃左右,满足对转轮再生温度的要求;热泵机组的COP均值为2.7;硅胶转轮除湿率均值为0.32,除湿效率比较明显。