多級增濕太陽能海水淡化的實驗研究

更新時間：2012-05-03 10:01 來源：節能技術作者: 閱讀：2540

摘要: 基于多級增濕和分級冷凝原理，設計搭建了一臺新型利用太陽能的多級增濕海水淡化裝置，實驗研究了噴水溫度、不同的空氣循環方式、分級冷凝對系統產水率和熱耗的影響變化規律。研究結果表明，由于采用了分級冷凝和多級增濕技術，系統產水率提高了25% ～ 50%，產水熱耗得以降低。

關鍵詞: 多級增濕; 分級冷凝; 太陽能海水淡化

中圖分類號: TK519 文獻標識碼: A 文章編號: 1002 － 6339 ( 2012) 01 － 0020 － 04

0 引言

常規海水淡化方式，如低溫多效、多級閃蒸、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。太陽能應用于海水淡化領域，在一定程度上可以解決能源與水源間的矛盾，是海水淡化技術重要發展趨勢之一。為解決傳統太陽能蒸餾器存在蒸發慢、凝結慢、回熱差等問題［1 － 3］，太陽能增濕海水淡化技術采用強化傳熱傳質、改善回熱等措施，產水率有較大提升，有著良好的發展前景。

國內外學者對增濕淡化技術進行了相關研究。

美國學者Al － Hajaj 等人［4 ～ 5］設計一種環形通道式的增濕淡化裝置，采用木質蜂窩濕膜作為蒸發填料，空氣增濕效果得到有效提升; 張旭朋等［6］設計了一種利用鼓泡進行增濕的太陽能淡化裝置，并進行了實驗研究; 美國學者Hamieh B M［7］設計了一種露點蒸發海水淡化裝置，系統的回熱效果得到了顯著提高; 德國學者E． Chafik［8］采用冷凝器分級冷卻蒸汽，相比于內回熱裝置，分級冷凝可將冷凝和蒸汽回熱利用完全分離開來，回熱溫度更容易控制; 代彥軍［9］指出蒸發器入口海水溫度和冷卻水溫度是影響系統性能的重要參數; 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程數學模型。

目前回熱利用依然是小型熱法淡化裝置研究的重點。本文在綜合分析國內外水膜增濕淡化裝置的基礎上，針對單級冷凝存在的回熱和冷卻沖突的矛盾，結合分級冷凝技術，設計了一臺兩級水膜增濕的分級冷凝回熱海水淡化裝置，并以太陽能為熱源，對系統性能進行了實驗研究。

1 實驗裝置

1． 1 實驗系統及工作原理

本實驗裝置如圖1 所示，主要由水膜加濕器、冷凝器、水泵、風機及管路組成，本裝置采用海水預熱的閉合回路的空氣循環系統( Closed － air，Water －heated cycle，簡稱CA － WH) 。實驗所需熱海水由太陽能真空管集熱器提供。本裝置的冷凝系統采用外置式分級冷凝回熱，將回熱和冷凝環節完全分離，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，為下一級加濕器提供熱水; 主冷凝器對濕空氣進行充分的冷卻，增大淡水產量。

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