30吨日多效蒸发太阳能海水淡化蒸发器设计毕业论文+开题报告+外文翻译+文献综述.doc

蒸汽进入下一效(在低温多效蒸馏工艺中，多效蒸发器单一的蒸发凝结制水单元称为“效”)蒸馏器后冷凝成为纯水，冷凝时释放的潜热又用于下一效海水蒸发。多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。 废酸液采用外循环三效减压浓缩的方法将稀酸蒸出并冷凝回收，先进入三浓缩分离器，达到一定的容量后，进入三效蒸发器通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过冷凝器回收成为稀盐酸进入液封槽，经初步浓缩的废酸再通过酸泵到二效浓缩分离器与二效蒸发器，通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过三效换热冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，经二次浓缩的废酸再通过酸泵到一效浓缩分离器与一效蒸发器经生蒸汽加热，在一效浓缩分离器内进行三次蒸发，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过二效蒸发器冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，再通过酸泵排出，可以与新酸混合一起使用。

⑥海鸟眼睛的盐腺，能把喝下去的海水中的盐分排出，据此人们就能把地球上占总水量97％的海水进行淡化。研究认为陆行鲸有时饮用海水，有时饮用淡水。水是动植物体内和人的身体中不可缺少的物质,可以说,没有水就没有生命的存在.另外,人类生活中的衣食住行都离不开水.工农业生产中也不能离开水,水是工农业生产的重要原料.在农业生产中消耗的淡水量占人类消耗淡水总量的60%—80%,工业上也要用大量的水进行生产.另外,水在内河与海洋运输上也起着重要作用.在自然界中淡水量不到水总量的1%.据21世纪城市水资源国际学术研讨会透露,联合国已经把我国列为世界上13个最缺水的国家之一,目前我国人均用水量是世界人均用水量的30%左右.人类现在用水量越来越大,且污染也越来越严重,这就要求我们要保护水资源.。

到2000年，这个数字已经翻了一倍。根据统计，每天生产1．3 x 10 m的淡化水，每年需要消耗原油1．3亿t。除去这笔燃料的费用，其带来的温室效应、空气污染等问题更为严重。因此，利用清洁能源如太阳能等来进行海水淡化，必将受到人们的青睐。1.2 海水淡化的发展概括1.2.1 国外发展应用概括目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水，建成的海水淡化厂达一万多座，平均每日淡化水生产能力约四千万吨。据统计，海水淡化系统与生产量以每年10％以上的速度在增加。亚洲国家如日本、新加坡、韩国、印尼与中国等也都积极发展或应用海水淡化作为替代水源，以增加自主水源的数量。全球生产的淡化海水约80％用于饮用水，解决了一亿的供水问题，即世界上平均每60人当中就有一人靠淡化水生活。尤其在中东地区和一些岛屿地区，淡化水在当地经济和社会发展中发挥了重要作用。以色列70％的饮用水源来自于海水淡化水，2005年日产海水淡化水量达73．8万立方米；阿联酋饮用水主要依赖海水淡化水，2003年日产海水淡化水量546．6万立方米；意大利西西里岛500万居民，2005年日产海水淡化水量为13．5万立方米，约占全部可饮用水源的15％～20％。

目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。全国第一座日产淡水500吨的大型反渗透海水示范工程于1997年11月在嵊泗建成，年。国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所所长李琳梅介绍，反渗透、低温多效和多级闪蒸是国际上已商业化应用的主流海水淡化技术，目前，我国自主研发的低温多效蒸馏海水淡化技术与反渗透海水淡化技术已成功应用于日产万吨级海水淡化工程，整体技术指标与国际接轨，多套海水淡化装置出口国外。

大家知道，地球上的面积被水覆盖，然而却很少有人知道这么大的水量中可被人类利用的淡水总量只占地球上总水量的十万分之三，占淡水总蓄量的 0。大家知道，地球上的面积被水覆盖，然而却很少有人知道这么大的水量中可被人类利用的淡水总量只占地球上总水量的十万分之三，占淡水总蓄量的0.34%。在河北建设的日产水量18000吨的“亚海水”脱盐装置是国内最大的使用海水淡化膜的反渗透装置。

1.4 论文的主要内容本文是建立在海水淡化技术研究的基础上，基于多效蒸发技术、太阳能集热技术，通过对蒸发器和其他辅助装置的工艺条件和结构尺寸的计算，来设计一套三效蒸发太阳能海水淡化的工艺流程和装置。1.5 本章小结本章主要介绍了太阳能海水淡化的国际国内背景及历史，阐述了世界对太阳能海水淡化技术的需求，总体介绍了本论文的意义。第2章 多效（三效）蒸发未知量的估算多效（三效）蒸发计算的已知量秦皇岛地区年平均日照数约为2489小时，约为每天6小时的有效日照淡水生产量：30t/d总蒸发量：D=30000kg/6h=5000kg/h海水初浓度：Xo =3.45%海水终浓度： X3 =8.625%浓缩比：CR =2.5原料液进料温度：t0=55℃加热水的温度：T0=99℃冷凝器内的压力：PK=9KPa冷凝器内的温度：TK=43.3℃各效总传热系数：K1=1500w/( m2·℃)K2=1400w/( m2·℃)K3=1200w/( m2·℃)多效（三效）蒸发计算的未知量原料液处理量：G ， kg/h各效从海水中蒸发的蒸汽量： D1 、D2 、D3 ，kg/h各效蒸发出的蒸汽作为预热器中的加热蒸汽量：E1 、E2 、E3 ，kg/h各效蒸发出的蒸汽作为下一级蒸发器的加热蒸汽量：W1 、W2 、W3 ，kg/h加热所需热水量：D0 ，kg/h各效间的温度差：△t1、△t2 、△t3，℃未知量的估算2.3.1 估算各效蒸发量和完成液浓度原料液处理量：G=D/（1﹣X0/X1)=5000/(1﹣0.0345/0.08625)=8333.3kg/h造水比和效数的经验关系：=0.8×N=0.8×3=2.4 (其中N为有效数)第一效加热蒸发量：D0 =D/=5000/2.4=2083.3 kg/h由于蒸发过程中存在闪蒸现象，各效从海水中得到的蒸发量满足比例关系：D1 ︰D2 ︰D3 =1︰1.1︰1.2D= D1+ D2+ D3=3.3 D1D1 =1515.2kg/h D2 =1666.7kg/h D3 =1818.2kg/h各效完成液浓度： X1===4.22%X2===5.58%X2===8.625％2.3.2 估算各效溶液的沸点和有效温差度2.3.2.1 估算各效压差设各效间的压差相等则总压差：△P=P1﹣PK=80﹣9 =71KPa各效间的平均压差： △P1=△P/2 =71/2=35.5KPa则各效蒸发室的压力：P1=80KPa=80-35.5=44.5KPaPK=9KPa由各效的蒸汽压力，可以查的二次蒸汽的温度和汽化潜热：效数压力（Kpa）温度（℃）汽化潜热（kJ/kg）第一效8093.42275第二效44.578.42312第三效943.723932.3.2.2估算各效沸点升高的温度差损失各效由于沸点升高引起的温度差损失△′，根据各效二次蒸汽温度和各效完成液的浓度X1,查海水物性数据表和手册，由经验公式得到：=其中：△′a———常压下（101.3KPa）由于溶液存在引起的沸点升高，℃△′——— 操作压力下由于溶质存在而引起的沸点升高，℃f ——— 校正系数T′——— 操作压力下二次蒸汽的温度，℃r′i ———操作压力下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg得℃℃℃则℃2.3.2.3 估算各效静压升高引起的温度损失由于液体静压力而引起的沸点升高，以液层中间的压力和沸点代表整个液层的平均压力和平均温度，则由流体静力学方程的：液层的平均压力：Pav=P′+其中Pav——液层平均压力，KPaP′——液面处压力, KPa——液层平均密度，kg/m3L——液层高度,m那么：Pav1=P′+=80 + = 85.8 KPa Pav=P′+ =44.5 + =50.4 KPaPav=P′+ =9 + =15.04 KPa查手册得平均压力对应的饱和温度：Tav1=95.4℃ Tav2=81.5℃ Tav3=54.0℃那么：℃℃℃则℃2.3.2.4 估算各效流动引起得温度差损失由于液体流动阻力引起的温度差损失应该去经验值1℃则 ===1℃℃则蒸发装置的总温度差损失：℃2.3.2.5 估算有效总温差由各效二次压力级温度差损失，计算各效料液的温度ti:ti=℃℃℃各效料液的温度：t1=T+=93.4+3.57=96.97℃t2= =78.4+4.7=83.1℃t1==43.7+11.91=55.61℃那么，有效总温差：=(93.4-43.7)=29.52℃2.3.3 估算各效蒸汽量和各效蒸发水量第i效的热量恒算：其中——第i-1效给第i效的加热蒸汽量，kg/h——第i-1效的加热蒸汽冷凝潜热，kJ/kg——第i效水在温度下的气话潜热，kJ/kg——第i-1效溶液的比热，kJ/(kg℃)热利用系数可取为0.98-0.7（为质量分数表示的溶液组成变化）那么：由第i效流出的浓溶液量：则2.3.4 估算蒸发器的传热面积蒸发器传热面积：其中，——第i效的传热效率，——第i效的传热系数，℃)——第i效的传热面积，㎡——第i效的传热温差，℃℃则℃则：℃则：计算误差：误差太大，需要调整各效的有效温差2.3.5 有效温度差的再分配℃那么，第i效产生的二次蒸汽温度:℃℃℃2.3.6 重复上述计算2.3.6.1 估算各效料液的温度第i效的沸点：其中，℃假设各效相等，均为0.5℃℃℃℃那么，第i效的传热温度差：℃℃℃2.3.6.2 估算各效料液的浓度第i效浓溶液出口浓度：调整各效从海水中得到的蒸汽量比例：=1.2:1.1:1那么：2.3.6.3 各效的热量恒算第i效的热量恒算：则第i效预热器的蒸汽消耗量：由海水物性数据表查的各效预热器内的海水比热值，代入数据得到各效预热器的蒸汽消耗量：2.3.6.4 估算蒸发器传热面积℃则℃则℃则计算误差： 平均传热面积：2.3.7 计算结果数据表第i效参数123 ti（℃）81.2862.6244.01Pi（KPa）8044.59Xi（%）4.415.938.625Ei（kg/h）410368333（℃）80.361.642.9（℃）17.7217.6817.59Di(kg/h)1818.21666.71515.2Gi(kg/h)6565.14848.43333.2Wi(kg/h)1906.11594.81501.1本章小结本章通过对秦皇岛地区海水淡化数据的收集，依据多效蒸发计算的理论对该地区所需多效蒸发太阳能设备的参数进行了计算。

第3章 蒸发流程的设计3.1 蒸发流程概述蒸发是化工、轻工、食品、医药等工业生产中常用的一种单元操作，其目的主要是获得浓缩的溶液，有时也为得到纯净的溶剂。为充分利用热能，生产上普遍采用多效蒸发。蒸发装置的设计任务是：确定蒸发操作条件；蒸发器的形式及蒸发流程；进行工艺计算；确定蒸发器的传热面积及结构尺寸以及强度计算；附属设备选型；最后用流程图、设备图和设计书表达设计者的设计思想和全部设计内容。一项好的蒸发装置设计，除了必须要满足工艺要求以外，还要合理利用热能，降低蒸发过程的能耗，以便提高蒸汽利用的经济性。为了减少设备投资费及操作费用，提高设备生产能力，为此选择一个合理的流程、设备形式及操作条件甚为重要。3.2 蒸发装置的设计3.2.1 蒸发器的形式工业上为了适应各种不同的需要，发展了多种形式的蒸发器。蒸发器是蒸发的主要设备，它主要由加热室和蒸发室组成。它的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分汽化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸汽，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器和使二次蒸汽全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需要真空装置。由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构形式。

对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两大类：循环型蒸发器特点：溶液在蒸发器中循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度，操作稳定。此类蒸发器主要有；1. 中央循环管式蒸发器2.. 悬筐式蒸发器 3.外加热式蒸发器 4. 列文式蒸发器 5. 强制循环式蒸发器单程式蒸发器特点：溶液以液膜的形式一次通过加热器，不进行循环。优点：溶停留时间短，故特别适用于热敏性物料的蒸发，温度差损失较小，表面传热系数较大。缺点：设计和操作不当时溶液不易成膜，热流量将明显下降，不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。此类蒸发器主要有：1. 降膜式蒸发器 2.. 升膜式蒸发器 3. 刮板式蒸发器 4. 升—降膜式蒸发器这些蒸发器的结构不同，性能各异，均有各自的特点和适用场合。我们本着选用最佳蒸发器的原则选应用较为普遍的降膜式蒸发器。降膜式蒸发器如图 3—1所示，其工作原理是：原料液由加热室顶部加入，经分离分布后，沿管壁呈膜状向下流动，汽液混合物由加热管底部排出进入分离室，完成液由分离室底部排出。设计和操作降膜式蒸发器的要点是使料液在加热管内壁形成均匀液膜，并且不能让二次蒸汽由管上窜出。

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