超声波露点法海水淡化技术 (2)优秀课件.ppt

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1、超声波露点法海水淡化技术第1页，本讲稿共18页第2页，本讲稿共18页2.得到热量之后得到热量之后的雾化液滴迅速的雾化液滴迅速蒸发蒸发1.超声波的雾化超声波的雾化作用：海水经过作用：海水经过超声波的雾化作超声波的雾化作用形成微米级液用形成微米级液滴滴4.采用露点凝结技术：采用露点凝结技术：实现在低温度下进实现在低温度下进行冷凝行冷凝,最终实现能最终实现能耗的低消耗和产水率耗的低消耗和产水率的提高的提高3.由于水分子团簇尺寸由于水分子团簇尺寸的变小的变小,有利于传热有利于传热和传质的进行和传质的进行,提高提高了系统的运行温度了系统的运行温度,大大降低了待蒸发大大降低了待蒸发海水的热容量海水的热容量

2、第一章：超声波露点法海水淡化技术简介第一章：超声波露点法海水淡化技术简介第3页，本讲稿共18页超声波雾化过程超声波雾化过程第一节：超声波雾化技术第一节：超声波雾化技术超声波雾化技术原理：运用了超声波在液体传播过程中的空化效应。将海水雾化成微米级液滴将海水雾化成微米级液滴,极大的降低了海水的尺寸极大的降低了海水的尺寸,增加了海水与换热器的接触面积增加了海水与换热器的接触面积;并且雾化液滴尺寸均匀并且雾化液滴尺寸均匀,能够达到微米级能够达到微米级,有利于传热传质的进行有利于传热传质的进行,从而提高了蒸发器的换热效率。从而提高了蒸发器的换热效率。超声波雾化作用优点 第4页，本讲稿共18页第二节：第二

3、节：1.露点蒸发海水淡化技术发展历程简介露点蒸发海水淡化技术发展历程简介 国内天津大学王世昌国内天津大学王世昌教授在露点蒸发的研究教授在露点蒸发的研究和实践中取得了和实践中取得了突破性进展突破性进展1999 年年9月美国月美国内务部开发局发布了内务部开发局发布了脱盐于水净化研发脱盐于水净化研发计划最后报告计划最后报告 1988 年由年由 W F Albers 等人正式提出等人正式提出,是由太阳能蒸馏淡化是由太阳能蒸馏淡化技术发展而来的技术发展而来的2001 年年 5 月美国国会月美国国会越发重视露点蒸发越发重视露点蒸发淡化技术，美国淡化技术，美国Arizona大学人员已取得了大学人员已取得了一

4、些令人鼓舞的成果一些令人鼓舞的成果第5页，本讲稿共18页过程几乎在常压下进行过程几乎在常压下进行,无须使用真空系统无须使用真空系统,降低了对设备强度的要求降低了对设备强度的要求操作温度一般在操作温度一般在 90以下以下,由于较低的操作温度由于较低的操作温度,所以可以使所以可以使用某些性能适宜且较廉价的高分子材料用某些性能适宜且较廉价的高分子材料蒸发和冷凝的过程温度梯度方向保持一致蒸发和冷凝的过程温度梯度方向保持一致,使得热使得热利用方式更合理利用方式更合理整个过程在常压下进行整个过程在常压下进行,能够利用低品位热源能够利用低品位热源,例如太例如太阳能、地热能以及工业废热等低位热能阳能、地热能以

5、及工业废热等低位热能露点凝结设备的结垢倾向小露点凝结设备的结垢倾向小,不易形成强烈的汽液夹带不易形成强烈的汽液夹带,从而避免了使用通常沸点下剧烈蒸发不可缺少的汽液分离部从而避免了使用通常沸点下剧烈蒸发不可缺少的汽液分离部件件v露点一词来源于英文露点一词来源于英文“Dewvaporation”,露点凝结淡化工艺作为一种新的淡化露点凝结淡化工艺作为一种新的淡化技术技术,与与 多级闪蒸多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏、多效蒸馏(MED)、和反渗透、和反渗透(RO)等传统蒸馏法海水淡化等传统蒸馏法海水淡化技术相比技术相比,有以下独特优势和特点：有以下独特优势和特点：独特优势和特点第二节：第二节：2.露点蒸

6、发淡化工艺独特优势和特点简介露点蒸发淡化工艺独特优势和特点简介第6页，本讲稿共18页第二章：超声波露点法海水淡化技术物理模型第二章：超声波露点法海水淡化技术物理模型主要部件主要部件物理模型物理模型超声波雾化喷嘴蒸发器太阳能集热装置冷凝器泵储水器第7页，本讲稿共18页经过超声波喷嘴经过超声波喷嘴雾化后的海水液雾化后的海水液滴滴,具有尺寸小具有尺寸小,分布分布均匀等特点。均匀等特点。超声波雾化超声波雾化喷嘴喷嘴 蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器太阳能太阳能集热装置集热装置利利用用太太阳阳能能加加热热淡淡水水进进入入蒸蒸发发室室横横管管内内部部,提提供供蒸蒸发发室室内内换换热热的的热热量量,淡淡水水温温度度

7、降降低低后后又又进进入入太太阳阳能能集集热热器器吸收太阳辐射能吸收太阳辐射能采用横管降膜蒸发器采用横管降膜蒸发器,优点有其传热优点有其传热系数数值较高系数数值较高,对于光滑管而言对于光滑管而言,横横管的传热系数为闪蒸的三倍管的传热系数为闪蒸的三倍,为竖为竖直蒸发装置的两倍。直蒸发装置的两倍。将将新新进进的的海海水水作作为为冷冷却却介介质质与与蒸蒸发发器器发发生生的的蒸蒸汽汽凝凝结结,并并实实现现海海水水的的二次预热二次预热.第一节：主要物理模型概括第一节：主要物理模型概括第8页，本讲稿共18页采用横管降膜蒸发器：采用横管降膜蒸发器：横管降膜蒸发由于传热壁面两横管降膜蒸发由于传热壁面两侧均产生相

8、变侧均产生相变,以及蒸发侧液膜的波动效果以及蒸发侧液膜的波动效果,因而传热因而传热效率高、传热温差小效率高、传热温差小,低温传热性能优良低温传热性能优良,操作稳定操作稳定另一个特点是：采用超声波喷嘴进行喷淋。经另一个特点是：采用超声波喷嘴进行喷淋。经过喷淋之后过喷淋之后雾化雾化液滴尺寸小且均匀液滴尺寸小且均匀,并且由以前并且由以前实验可以得出盐度对超声波雾化的影响因素很实验可以得出盐度对超声波雾化的影响因素很小小,从而减少了盐度对喷淋装置本身结垢的影响从而减少了盐度对喷淋装置本身结垢的影响和传热效果的影响。和传热效果的影响。蒸发器示意图蒸发器示意图第9页，本讲稿共18页冷凝器示意图冷凝器示意图

9、 湿空气进入冷凝器内湿空气进入冷凝器内,当冷凝器表当冷凝器表面温度低于湿空气的露点温度面温度低于湿空气的露点温度,水蒸水蒸气就要凝结气就要凝结,从而在冷凝器表面形成从而在冷凝器表面形成一层流动的水膜。紧靠水膜处为湿一层流动的水膜。紧靠水膜处为湿空气的边界层空气的边界层,这时可以认为与水这时可以认为与水膜相邻饱和空气层的温度与冷凝器膜相邻饱和空气层的温度与冷凝器表面上的水膜温度近似相等。表面上的水膜温度近似相等。第10页，本讲稿共18页第三章：超声波露点法海水淡化工作原理第三章：超声波露点法海水淡化工作原理海水支路海水支路 循环空气循环空气支路支路 热水支路热水支路 装置主要由以下三个支路构成：

10、装置主要由以下三个支路构成：第11页，本讲稿共18页第一节：超声波露点法海水淡化装置流程图第一节：超声波露点法海水淡化装置流程图第12页，本讲稿共18页储水器中海水储水器中海水经过蒸发凝结经过蒸发凝结的高温浓缩盐的高温浓缩盐水进行热量交水进行热量交换换,实现海水实现海水的第一次预的第一次预热之后热之后然后海水进然后海水进入冷凝器中入冷凝器中作为冷却介作为冷却介质将蒸发器质将蒸发器发生的蒸汽发生的蒸汽凝结凝结,实现海水实现海水的二次预热的二次预热,作作为蒸发过程为蒸发过程的进料。的进料。在温控装置中加热在温控装置中加热到一定温度到一定温度,通过通过水泵和流量计水泵和流量计,达达到一定温度、压力到

11、一定温度、压力和流速的海水进入和流速的海水进入超声波雾化喷嘴超声波雾化喷嘴,在在压缩空气的作用下喷压缩空气的作用下喷射成微米级的雾滴射成微米级的雾滴,并在热空气作用下并在热空气作用下在蒸发室中蒸发。在蒸发室中蒸发。第二节：第二节：三个支路三个支路详细解说详细解说海海水水支支路路第13页，本讲稿共18页进料海水经超声进料海水经超声波雾化喷嘴被均波雾化喷嘴被均匀分布到蒸发器匀分布到蒸发器的顶排管上的顶排管上,在在管子上形成液膜管子上形成液膜,在重力作用下沿在重力作用下沿顶排管子以薄膜顶排管子以薄膜形式均匀向下流形式均匀向下流动动海水吸收蒸海水吸收蒸发管内蒸汽发管内蒸汽的汽化潜热的汽化潜热而产生部分

12、而产生部分蒸发。形成蒸发。形成蒸汽的雾滴蒸汽的雾滴,扩散到空气扩散到空气中实现空气中实现空气的增湿过程的增湿过程,通过排出的通过排出的空气带走空气带走而未及时蒸而未及时蒸发的雾滴集发的雾滴集合成浓缩海合成浓缩海水水,从蒸发从蒸发室的下端排室的下端排出并收集。出并收集。第14页，本讲稿共18页 室外空气经风机室外空气经风机和过滤器处理之和过滤器处理之后后,流经换热器预流经换热器预热后热后,在空气加热装在空气加热装置中加热置中加热,在此加热在此加热到所需的出口温到所需的出口温度度,经过压缩机处理经过压缩机处理后后,通过阀门、压通过阀门、压力表和流量计改力表和流量计改变空气的流量和变空气的流量和压力

13、压力,通过空气分通过空气分配至蒸发室配至蒸发室 与喷射的海水雾滴与喷射的海水雾滴蒸发成水蒸气进行蒸发成水蒸气进行热质交换热质交换,经过蒸发室经过蒸发室之后气体实现加湿后之后气体实现加湿后,到达冷凝器到达冷凝器,流经冷凝流经冷凝器的过程实现降温器的过程实现降温除湿除湿,得到淡化水进行得到淡化水进行冷凝回收冷凝回收 循环空气支路循环空气支路 同时空气经过真空泵抽至蒸同时空气经过真空泵抽至蒸发室内得到循环利用发室内得到循环利用 第15页，本讲稿共18页经过太阳能加热的经过太阳能加热的淡水从蒸发室上端淡水从蒸发室上端进入横管内部进入横管内部提供蒸发室内换热提供蒸发室内换热的热量的热量,与管外的空与管外

14、的空气进行热量交换气进行热量交换,循环利用循环利用,以便节约能源。以便节约能源。温度降低之后进入温度降低之后进入太阳能集热器太阳能集热器,吸收吸收太阳辐射能太阳辐射能,热水支路热水支路第16页，本讲稿共18页第四章：超声波露点法海水淡化技术前景展望第四章：超声波露点法海水淡化技术前景展望 这项技术的发展不但可以弥补严重这项技术的发展不但可以弥补严重的淡水缺乏和不足的淡水缺乏和不足;海水在雾化过程中海水在雾化过程中能够释放大量负离子可以更有效的提能够释放大量负离子可以更有效的提高海水淡化水的质量高海水淡化水的质量;而且超声波法露而且超声波法露点蒸发海水淡化过程中不需要加热到点蒸发海水淡化过程中不需要加热到很高的温度就能够进行很高的温度就能够进行,对节约能源、对节约能源、保障国家经济与环境安全以及人民的保障国家经济与环境安全以及人民的身体健康起到了重要的现实意义。身体健康起到了重要的现实意义。第17页，本讲稿共18页第18页，本讲稿共18页