水電聯(lián)產(chǎn)低溫多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)的熱力性能研究.pdf

1、本文建立了描述水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的低溫多效蒸發(fā)、熱泵和汽輪機組的數(shù)學(xué)模型，對水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不同工況下的熱力性能進行了分析，準確計算了制水的能量成本和用于海水淡化的抽汽對汽輪機組熱力性能的影響，對水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進行了全局優(yōu)化，搭建了低溫多效蒸發(fā)系統(tǒng)的實驗臺，并對該實驗系統(tǒng)的設(shè)計和熱力性能行了研究。主要內(nèi)容如下： 1.建立了完整的多效蒸發(fā)系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。多效蒸發(fā)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中考慮了鹽水沸點升高、蒸汽在除沫器和管道流動中因摩擦引起的

2、溫差損失在內(nèi)的各種熱力損失，以及溫度和濃度對模型中的各種物性參數(shù)的影響。應(yīng)用動量方程、質(zhì)量平衡方程和能量平衡方程分別建立了噴射式熱泵和吸收式熱泵的數(shù)學(xué)模型。 2.對多效蒸發(fā)系統(tǒng)和熱泵多效蒸發(fā)系統(tǒng)的熱力性能進行了分析。分析了在設(shè)計工況和變工況下，加熱蒸汽溫度、蒸發(fā)器效數(shù)、加熱蒸汽負荷等參數(shù)對多效蒸發(fā)系統(tǒng)熱力性能的影響，并對多效蒸發(fā)系統(tǒng)、噴射式熱泵多效蒸發(fā)系統(tǒng)和吸收式熱泵多效蒸發(fā)系統(tǒng)的熱力性能進行了詳細的比較分析。 3.對水

3、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制水能量成本和汽輪機組的熱力性能進行了研究。依據(jù)汽輪機組熱力系統(tǒng)變工況計算理論，計算了不同工況下汽輪機組的熱力參數(shù)，并應(yīng)用等效焓降法和循環(huán)函數(shù)法分別計算了凝汽機組和供熱機組水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制水能量成本和用于海水淡化的抽汽對汽輪機組熱力性能的影響。建立了通用性強，精度高，易于程序化的循環(huán)函數(shù)法和等效焓降法的計算分析矩陣模型，并提出了采用制水電耗量替代傳統(tǒng)的造水比指標用于準確評價水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱力性能。運用遺傳算法，對水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

4、中影響制水成本的加熱蒸汽溫度、抽汽壓力、材料價格和蒸發(fā)器效數(shù)等因素進行了優(yōu)化分析。研究結(jié)果表明水電聯(lián)產(chǎn)低溫多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)提高了汽輪機組的能源利用效率，而且能夠有效降低制水成本。 4.自行設(shè)計建立了低溫5效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)的實驗臺，對系統(tǒng)熱力性能進行了實驗研究。為了給低溫多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)的設(shè)計提供確實可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立了小型的橫管降膜蒸發(fā)實驗裝置，并對其進行了傳熱實驗。研究了冷態(tài)條件下，單效蒸發(fā)實驗裝置的傳熱管外橫管降

5、膜流動狀態(tài)的變化和液膜的波動變化對蒸發(fā)側(cè)傳熱的影響，從而明確本實驗裝置橫管降膜蒸發(fā)的最佳噴淋密度的變化范圍，并對噴淋密度、熱流密度、不凝氣以及布液器高度等對其蒸發(fā)側(cè)傳熱系數(shù)的影響進行了實驗研究。以小型裝置的實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)器間的連接方式和系統(tǒng)流程進行了設(shè)計研究，從而保證了蒸發(fā)器內(nèi)橫管降膜蒸發(fā)傳熱管壁的完全濕潤，有效降低了系統(tǒng)的熱力損失，合理提高了系統(tǒng)的熱量利用效率。不同的運行條件下，測試了多效蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的壓力和溫度分