高速旋轉(zhuǎn)氣液兩相流阻力與壓力降研究與分析【開題報告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p><b>　　化學(xué)工程與工藝</b></p><p>　　高速旋轉(zhuǎn)氣液兩相流阻力與壓力降研究與分析</p><p>　　綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　21世紀(jì)將是水的世紀(jì)。20世紀(jì)初，國際上就

2、有“19世紀(jì)爭煤、20世紀(jì)爭石油、2l世紀(jì)爭水的說法?！钡?7屆聯(lián)合國大會將每年的3月22日定為“世界水日”，全球普遍存在的淡水資源緊缺問題已引起了世界各國的高度警覺。地球表面雖然 2/3 被水覆蓋，但是97％為無法飲用的海水，只有不到3％是淡水，其中又有2％封存于極地冰川之中。在僅有的1％淡水中，25％為工業(yè)用水，70％為農(nóng)業(yè)用水，只有很少的一部分可供飲用和其它生活用途。然而，在這樣一個缺水的世界里，水卻被大量濫用、浪費和污染。加之，

3、區(qū)域分布不均勻，致使世界上缺水現(xiàn)象十分普遍，全球淡水危機日趨嚴(yán)重。目前世界上100 多個國家和地區(qū)缺水，其中28 個國家被列為嚴(yán)重缺水的國家和地區(qū)。預(yù)測再過20～30 年，嚴(yán)重缺水的國家和地區(qū)將達(dá)46～52 個，缺水人口將達(dá)28～33億人。</p><p>　　我國的“水”存在兩大主要問題：一是水資源短缺，二是水污染嚴(yán)重。我國人均淡水資源占有量僅為世界平均水平的1／4、在世界上名列110位，是全球人均水資源最貧乏

4、的國家之一。我國的水污染問題極其嚴(yán)重，全國廢污水排放量大，并呈逐年上升趨勢。致使多數(shù)城市地下水受到不同程度的污染，不僅降低了水體的使用功能，進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，且嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和健康。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，人們逐漸加深了對水資源重要性的認(rèn)識，開始不斷強化自身對水資源再利用的能力，并在工業(yè)生產(chǎn)中將最初的先污染后治理轉(zhuǎn)向為邊污染邊治理和資源的綜合利用。

5、如何高效、低成本節(jié)約用水、淡化海水及處理污水已成為當(dāng)今急需解決的重要問題。在我國海水淡化已成為一種重要的淡水生產(chǎn)方式，發(fā)展海水淡化、濃鹽水綜合利用技術(shù)、海水化學(xué)資源綜合利用技術(shù)被《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006--2020年)列為“亟待科技提供支撐”的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展重點領(lǐng)域中的優(yōu)先主題以及《國家“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的重點任務(wù)。</p><p>　　目前的海水淡化方法主要集中在熱法和膜

6、法兩個方面，熱法主要有：多級閃蒸(MSF)、低溫多效(LT-MED)和壓汽蒸餾(MVC)--種技術(shù)；膜法主要是指反滲透(RO)技術(shù)，它是一種利用半透膜在壓力下允許水透過而使鹽分和雜質(zhì)截留的技術(shù)。通常情況下熱法能耗較高、設(shè)備昂貴，反滲透膜法需要維持較高的運行壓力，要求設(shè)備能夠承受較高壓力，而熱法和膜法共同面臨的一個問題是海水的淡水產(chǎn)率較低(通常50％左右)。研發(fā)一種能夠經(jīng)濟地從海水中生產(chǎn)更高比例淡水和能夠使海水化學(xué)資源綜合利用的新型海水淡

7、化技術(shù)是科學(xué)技術(shù)和時代發(fā)展的必然。</p><p>　　目前我國海水淡化的成本較高，導(dǎo)致供水市場很難打開，淡化規(guī)模也就不易擴大，從而阻礙了海水淡化的發(fā)展。因此，研究海水淡化新技術(shù)，降低海水淡化成本是解決我國海水淡化問題的關(guān)鍵。本次的研究課題主要內(nèi)容是熱法海水淡化技術(shù)的創(chuàng)新。熱能的來源廣，我們可以利用太陽能產(chǎn)熱，也可以利用現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢熱，例如煉鋼產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行海水淡化，不但解決能源問題，同時也減少了熱污染的

8、排放。本次研究的熱法海水淡化要解決的技術(shù)難題是氣液兩相流高速旋轉(zhuǎn)流流動阻力與壓力降的關(guān)系，盡可能減少阻力的產(chǎn)生對傳熱過程的熱損失的減少有很大的意義，同時也是降低海水淡化成本的關(guān)鍵問題之一。本人所研究的課題在浙江，是個沿海城市，人口密集，工業(yè)及生活用水量較大，淡水消耗量大。浙江淡水資源污染嚴(yán)重，人均平均水資源量少，且水資源時空分布不均，是一個污染型缺水嚴(yán)重的地區(qū)。隨著浙江經(jīng)濟的發(fā)展，用水量日益增大，淡水資源的缺乏已成為當(dāng)前浙江省國民經(jīng)濟和

9、社會發(fā)展的瓶頸。作為一種新技術(shù)，海水淡化和海水利用：①可以開辟新的淡水水源；②可以通過海水替代節(jié)約淡水，是十分適用于沿海城市的先進(jìn)的造水和節(jié)水技術(shù)。</p><p>　　我國海水淡化成本較高，導(dǎo)致供水市場很難打開，淡化規(guī)模也就不易擴大，從而阻礙了海水淡化的發(fā)展。因此，研究海水淡化新技術(shù)，降低海水淡化成本是解決我國海水淡化問題的關(guān)鍵。本次的研究課題主要內(nèi)容是熱法海水淡化技術(shù)的創(chuàng)新。熱能的來源廣，我們可以利用太陽能產(chǎn)

10、熱，也可以利用現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢熱，例如煉鋼產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行海水淡化，不但解決能源問題，同時也減少了熱污染的排放。本次研究的熱法海水淡化要解決的技術(shù)難題是氣液兩相流高速旋轉(zhuǎn)流流動阻力與壓力降的關(guān)系，盡可能減少阻力的產(chǎn)生對傳熱過程的熱損失的減少有很大的意義，同時也是降低海水淡化成本的關(guān)鍵問題之一。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：</p><p>　　1.氣液兩相流

11、體在受熱管道中流動時，因壓力、溫度、流量、熱流密度和管道的幾何形狀的不同會形成各種流動結(jié)構(gòu)形式，不同的流動結(jié)構(gòu)形式具有不同的動力學(xué)和傳熱特性，因此研究氣液兩相流體流動結(jié)構(gòu)對海水淡化設(shè)備的設(shè)計與運行是十分重要的。 </p><p>　　2. 由于氣液兩相流體在流動時會產(chǎn)生阻力，引起一定的能量，所以為了減少實驗中高速旋轉(zhuǎn)流動的液體產(chǎn)生阻力所引起的能耗，我們需要研究高速旋轉(zhuǎn)的氣液兩相流流動阻力的具體產(chǎn)生原因，然后找到解

12、決方案，使其阻力減小，從而使能耗減小。</p><p>　　3. 氣液兩相流體在設(shè)備中流動存在摩擦阻力壓力降，因壓力、管道直徑、質(zhì)量流速等不同因素的影響而改變。只有真確的進(jìn)行壓力降計算才能使設(shè)備具有安全的水循環(huán)和足夠的流動壓頭，為整個流體系統(tǒng)選用合適的泵提供可靠依據(jù)，使整個系統(tǒng)既經(jīng)濟又安全的運轉(zhuǎn)。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施：</p><p>　　

13、1.通過查找資料，分析資料確定選題范圍及論文題目。</p><p>　　2.通過指導(dǎo)老師指導(dǎo)，結(jié)合調(diào)研和資料整理分析、撰寫開題報告、外文翻譯和文獻(xiàn)綜述。</p><p>　　3.根據(jù)開題報告寫作思路草擬論文提綱。</p><p>　　4.根據(jù)論文提綱進(jìn)一步查找資料，撰寫論文初稿。</p><p>　　5.根據(jù)論文初稿，收集的資料，修改成稿。&

14、lt;/p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王宏濤.真空膜蒸餾海水淡化實驗研究[D]. 北京工業(yè)出版社.2008.</p><p>　　[2] 高艷玲 呂炳南 趙立軍等，海水淡化技術(shù)評述與成本分析[J]，工程與技術(shù)，2005.2</p><p>　　[3]張靖.海水淡化發(fā)展中存在問題分析[

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