鼓泡蒸發式太陽能海水淡化裝置的試驗研究
摘要：基于鼓泡蒸發和露點蒸發機理，設計建造了一臺綜合利用太陽能的鼓泡蒸發式海水淡化裝置，并對該裝置進行了鼓泡蒸發試驗。試驗對裝置的穩態蒸發性能進行了研究，給出了裝置在特定的運行溫度和壓力，不同的鼓氣量和引風量下的產水率、耗電當量及經濟性能系數。結果表明，由于在裝置中采用了鼓泡蒸發技術，并對蒸汽進行了引風的強制對流措施，從而提高了裝置的產水率，使裝置具備較高的經濟性能系數。
關鍵詞：太陽能海水淡化；鼓泡蒸發；引風；露點蒸發
中圖分類號：P747+.14 文獻標識碼：A 文章編號：1000-3770(2010)08-0075-005
目前人工海水淡化方法已經有數十種。工業上采用的主要有多級閃蒸、反滲透、多效蒸發等[1]。這些方法都要以消耗大量的燃料或電力為代價。如何降低淡水制備的能耗或如何利用自然綠色能源是目前世界淡水制備發展的重要方向之一。
太陽能海水淡化最直接的想法就是利用太陽能加熱海水，或者利用太陽能發電為裝置提供電力驅動。基于此思想設計而成的盤式太陽能蒸餾器因其結構簡單，取材方便而被大量的研究和推廣。進而產生出多種配以降膜蒸發和低溫多效等技術的低溫太陽能海水淡化的系統和方法。
多級閃蒸及多效蒸發技術的運用，在提高海水淡化效率的同時，卻投入了大量噴淋及裝置內部抽真空的功耗[2-4]。實際上無論是噴淋形成降膜還是裝置抽真空都是為了強化海水的傳熱傳質效率。鼓泡傳熱傳質作為一種低功耗的強化傳熱傳質技術，將其運用于太陽能海水淡化領域可以在提高海水淡化效率的同時降低功耗。
研究在充分認識鼓泡蒸發的強化傳熱傳質優勢基礎上，分析和總結前人理論和試驗研究成果，設計了一臺具有鼓泡蒸發，強制對流等強化傳熱傳質過程的太陽能海水淡化裝置，并對之進行了鼓泡蒸發試驗研究，給出了影響鼓泡蒸發量的各參數的試驗關系。
1 試驗部分
1.1 鼓泡蒸發式海水淡化基本原理
鼓泡傳熱傳質是利用氣液相平衡原理，將氣體通入液體中并使之形成氣泡，氣泡在液體中因浮力作用而上升過程中，在氣液接觸面形成邊界層，由于氣液兩相存在溫差和分壓差，從而實現氣液相之間傳質傳熱。其作為一種強化傳熱傳質技術在化工領域有著廣泛的運用。由此衍生出了鼓泡流化床、鼓泡塔、鼓泡反應器、鼓泡流化床鍋爐、鼓泡式吸收塔等設備。
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