摘要: 基于多級(jí)增濕和分級(jí)冷凝原理，設(shè)計(jì)搭建了一臺(tái)新型利用太陽(yáng)能的多級(jí)增濕海水淡化裝置，實(shí)驗(yàn)研究了噴水溫度、不同的空氣循環(huán)方式、分級(jí)冷凝對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)水率和熱耗的影響變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，由于采用了分級(jí)冷凝和多級(jí)增濕技術(shù)，系統(tǒng)產(chǎn)水率提高了25% ～ 50%，產(chǎn)水熱耗得以降低。

關(guān)鍵詞: 多級(jí)增濕; 分級(jí)冷凝; 太陽(yáng)能海水淡化

中圖分類號(hào): TK519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1002 － 6339 ( 2012) 01 － 0020 － 04

0 引言

常規(guī)海水淡化方式，如低溫多效、多級(jí)閃蒸、反滲透、壓汽蒸餾等，以化石燃料為能源，容易走入“能源換水源”的怪圈。太陽(yáng)能應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域，在一定程度上可以解決能源與水源間的矛盾，是海水淡化技術(shù)重要發(fā)展趨勢(shì)之一。為解決傳統(tǒng)太陽(yáng)能蒸餾器存在蒸發(fā)慢、凝結(jié)慢、回?zé)岵畹葐?wèn)題［1 － 3］，太陽(yáng)能增濕海水淡化技術(shù)采用強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)、改善回?zé)岬却胧?，產(chǎn)水率有較大提升，有著良好的發(fā)展前景。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)增濕淡化技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。

美國(guó)學(xué)者Al － Hajaj 等人［4 ～ 5］設(shè)計(jì)一種環(huán)形通道式的增濕淡化裝置，采用木質(zhì)蜂窩濕膜作為蒸發(fā)填料，空氣增濕效果得到有效提升; 張旭朋等［6］設(shè)計(jì)了一種利用鼓泡進(jìn)行增濕的太陽(yáng)能淡化裝置，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究; 美國(guó)學(xué)者Hamieh B M［7］設(shè)計(jì)了一種露點(diǎn)蒸發(fā)海水淡化裝置，系統(tǒng)的回?zé)嵝Ч玫搅孙@著提高; 德國(guó)學(xué)者E． Chafik［8］采用冷凝器分級(jí)冷卻蒸汽，相比于內(nèi)回?zé)嵫b置，分級(jí)冷凝可將冷凝和蒸汽回?zé)崂猛耆蛛x開來(lái)，回?zé)釡囟雀菀卓刂? 代彥軍［9］指出蒸發(fā)器入口海水溫度和冷卻水溫度是影響系統(tǒng)性能的重要參數(shù); 原郭豐等［10］建立了閉式增濕減濕海水淡化各部分的熱力過(guò)程數(shù)學(xué)模型。

目前回?zé)崂靡廊皇切⌒蜔岱ǖb置研究的重點(diǎn)。本文在綜合分析國(guó)內(nèi)外水膜增濕淡化裝置的基礎(chǔ)上，針對(duì)單級(jí)冷凝存在的回?zé)岷屠鋮s沖突的矛盾，結(jié)合分級(jí)冷凝技術(shù)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)兩級(jí)水膜增濕的分級(jí)冷凝回?zé)岷Ｋb置，并以太陽(yáng)能為熱源，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

1． 1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及工作原理

本實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示，主要由水膜加濕器、冷凝器、水泵、風(fēng)機(jī)及管路組成，本裝置采用海水預(yù)熱的閉合回路的空氣循環(huán)系統(tǒng)( Closed － air，Water －h(huán)eated cycle，簡(jiǎn)稱CA － WH) 。實(shí)驗(yàn)所需熱海水由太陽(yáng)能真空管集熱器提供。本裝置的冷凝系統(tǒng)采用外置式分級(jí)冷凝回?zé)?，將回?zé)岷屠淠h(huán)節(jié)完全分離，便于冷卻流量的控制，具體方法是: 于主冷凝器前安裝前置冷凝器，前置冷凝器主要用于提高冷卻水溫，為下一級(jí)加濕器提供熱水; 主冷凝器對(duì)濕空氣進(jìn)行充分的冷卻，增大淡水產(chǎn)量。

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