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(3)

由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同淡化海水 冷凝器作用，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。按收集太阳能的方式分类：可分为聚光型集热器和非聚光型集热器两大类。非聚光式集热器是利用热箱原理将太阳能转变为内能的设备，它的吸热体基本上为平板形状，吸热面积与采光面积近似相等；聚光型集热器利用聚焦原理，即利用光线的反射和折射原理，采用反射器或折射器使阳光改变方向，把太阳光聚集集中照射在吸热体较小的面积上，增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度。4.1 太阳能集热器的计算秦皇岛地区的平均日照是：I =700 W/m2水温由25℃升高到99℃△T =74℃集热器的面积为：A = 其中：A——集热器面积， m2Cp——水的比热， kJ/kg·℃m——水的流量， kg/hI ——太阳平辐射量，W/ m2——集热器的效率， ％ (设为 60%)——系统的热损耗， ％ (设为15%)A = = =501.4 m2考虑结构的影响，圆整为510 m24.2 太阳能集热器的结构为提高太阳能的吸收率和加热蒸汽的温度，我们的太阳能集热器采用高效整体式复合抛物型集热器的结构，该结构不仅能够提供较高的温度，同时也不需要设计跟踪装置，是集热器结垢更为简单，寿命更长。

整体式复合抛物型集热器（简称ICPC）是一种新型的集热器，它包括了CPC复合抛物聚光器、真空管和对太阳辐射的吸收率高而反射率低的光谱选择性涂层。它是将传统的CPC系统置于全玻璃真空管内，既有聚焦集热器的性能，也大大降低了对内的入射光线按理想聚光比收集到上。由于它有较大的接受角，故在运行时不需要连续跟踪太阳，只需根据接受角的大小和收集阳光的小时数，每年定期调整倾角若干次就可有效的工作。它可达到的聚光比在10以内，当聚光比在2以下时可做成固定式装置。它可接受直射太阳辐射和部分散射辐射，并能接受一般跟踪聚光器所不能接受的“太阳能周围辐射”。此类集热器的结构比较简单。

对聚光面型加工精度要求不严格，将其应用在太阳能集热器中，可以有效地降低太阳能集热器的成本。图4-1 典型CPC结构4.2.2 真空管（结构如图4—2所示）为双层，内管上电镀了特殊的选择性吸收涂层（AL—N/AL）作为吸热体。能有效吸收太阳能光线，增加了集热管的光学效率。内外层之间抽成真空，能有效防止热量通过对流方式散发出去。阳光照射或反射到真空管选择性吸收涂层，产生热量后通过肋片将热量传给热虹吸管（简称热管），热管获得热量（同时含有真空管闷晒热量）后通过冷凝段将热量传给集热介质。图4-2 真空管结构4.3 太阳能集热器的材料4.3.1 壳体材料的技术要求1.要有一定的刚度，即保形性好，露天工作要求5～10年不变形。2.耐水性好，能经受风雨的侵蚀。3.能承受冷热变化的影响。4.机械性能好，能经受运输和中等撞击。5.便于工厂化，模具化，标准化生产。鉴于以上要求，本文设计选用薄壳铸铁外壳，该种外壳采用我国传统的铁锅压铸工艺，厚度仅为3mm，可分为多块组装。其特点是便于大量生产、坚固耐用、表面光滑、不易变形，还可以回收利用，有利于环保。运输和组装方便。4.3.2 反光材料的选用目前，市场上常用的反光材料有普通镜片、高纯铝阳极化反光材料和聚酯薄膜真空镀铝反光材料三种。

综合考虑本次研究选用普通玻璃镜片。一般普通镜片厚2～3mm，其优点是耐磨性好、光洁度高、易切削加工、购买方便和使用寿命 。缺点是反光率不高、质量较大、粘贴麻烦，尤其是镜片间隙不易粘牢，特别是雨水进入容易造成反光层脱落，影响使用。4.3.3 支架材料的选用太阳能集热器的支架材料采用钢铁制作，发光镜面的托架也采用角钢制作，由钢材制成的整套支架应涂以保护漆，以防侵蚀，也可以采用静电喷塑。4.4 太阳能集热器绝热储水箱的选型4.4.1 水箱的作用和分类水箱是太阳能集热器的主要部件之一，是作为储存冷热水的装置，应具有良好的保温性能。水箱的容水量、保温性能、形结构和材料的选用将直接影响太阳能集热器的性能和运行。水箱的外形有很多种，按加工外形可分为方形水箱、圆柱形水箱和球形水箱；按水箱的放置方法可分为立式水箱和卧式水箱；按水箱是否保温分为保温水箱和非保温水箱。选择水箱的类项应因地制宜，因时制宜，因需制宜。应在保证质量，使用方便的前提下降低成本。所采用的材料应确保整机的设计寿命，水质的要求和使用性能。外形既要美观大方，又要尽量减少污染，还要节约用料。水箱的大小要配比得当，在确保性能和容水量的情况下，尽量减少表面积和进出水管连线管的数量。

目前夹芯板使用的板芯材料主要有酚醛泡沫、硬质聚氨酯、聚苯、挤塑聚 、三聚酯和岩棉等，而酚醛泡沫具有的优异防火保温性能，是其他材料所无法替代的，例如：酚醛泡沫的保温性是聚苯的2倍多，防火性能上也比聚氨酯要高，而且聚氨酯燃烧的时候会释放大量含 的浓烟，对环境造成很大污染。彩钢夹芯板使用的板芯主要有酚醛泡沫、聚苯、挤塑聚苯乙烯、硬质聚氨酯、三聚酯和岩棉等，而酚醛泡沫具有优异的防火保温性能，是其他材料无法替代的，例如:酚醛泡沫的保温效果是聚苯的2倍多，防火性能上也比聚氨酯要高，聚氨酯燃烧时会释放含氰化氢的浓烟。目前彩钢夹芯板使用的板芯主要有酚醛泡沫、聚苯、挤塑聚苯乙烯、硬质聚氨酯、三聚酯和岩棉等，而酚醛泡沫具有优异的防火保温性能，是其他材料无法替代的，例如：酚醛泡沫的保温效果是聚苯的2倍多，防火性能上也比聚氨酯要高，聚氨酯燃烧时会释放含氰化氢的浓烟。

组合式水箱的单体小而圆，睡得进出形式是低进高出，使用时既可用顶水法，又可用落水法。闷晒式热水器采用复合水箱最为普及，用于闷晒式组合水箱的结构尽量使接受阳光面积大些，从而提高热性能，连接管要连接牢固，且能承受两个水箱的容水重量。接受阳光面的吸热涂层尽量选用吸热较好的材料或高效选择性涂料。组合水箱的连接方式要尽量避免产生存水死角、死气水角和水阻，水箱端盖尽量成型为球面体，提高水箱的承压能力。开口式储水箱的结构和性能：开口式水箱的结构是在水箱上设有连通大气的出口。开口式水箱的优点是水箱内不承压，并可确保正常使用。开口式水箱用薄料、制造简单、成本低、使用寿命长，使用时，一般为落长法。用顶水法时，排气口需要增加排气管。当热水管弯曲较多时，顶水法无法使用。水箱的进出口应设在水箱一端的下方，出口应设在另一端的上方，排气口应设在水箱的顶端。排气口既是进出气口，又是溢流口。循环储水箱的结构和性能：循环储水箱是在开口式水箱里加装热交换器和补水控制阀，使成本低廉的水箱可以得到承压式使用的目的，并具备出口封闭式水箱的优点，它的缺点是：水质差、易使热交换器内沉积污垢。封闭式储水箱的结构和性能：封闭式储水箱是水箱上设有进、出水口。

它的优点是用水方便、即开即用、用后自动补水。4.5 本章小结本章进行的是太阳能集热装置的设计与选用，首先进行了集热器的计算然后依据结果选择了集热器的结构、材料及绝热储水箱。结论淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，当今社会淡水资源日益匮乏，为了增加淡水的供应，除了采用常规的措施，比如就近引水或跨流域引水之外，一条有利的途径就是进行海水（或苦咸水）的淡化。本次设计为30吨/天的产量，属于小型海水淡化装置，目的主要是应用于海岛或干旱缺水地区，解决饮用水问题。通过对现阶段市场里蒸发装置的深入分析，最后选用了在目前和未来都有着良好的发展前途的多效蒸发海水淡化技术作为设计对象。设计中对各种机构进行了性能的分析和计算，最终选用三效蒸发作为本次设计的依据。通过工艺流程系统的分析，并根据分析结果，设计中选用降膜竖管蒸发器，可以相应的增大体积，并且使得操作更加可靠，还可以防止因体积过小而出现的汽液分离不完全现象。设计中使用节流阀，使得蒸发器内的压力得以控制，从而保质保量的完成任务。这些措施大大提高了运行的安全性。本次设计所研究的内容是对海水淡化的进一步深入研究和设计，具有重要的理论意义和实用价值。

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因此，解决淡水供应不足是我国面临的一个严峻问题。 为了增大淡水的供应，除了采用常规的措施，比如就近引水或跨流域引水之外，一条有利的途径就是就近进行海水或苦咸水的淡化，特别是对于那些用水量分散而且偏远的地区更适宜用此方法。对海水或苦咸水进行淡化的方法很多，但常规的方法，如蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，都要消耗大量的燃料或电力。据报道，截至1990 年，全世界已安装的海水淡化装置的产水能力为13，000，000立方米／天。到2000年，这个数字已经翻了一倍。淡化水的迅速增加，就会产生一系列的问题，其中最突出的就是能源的消耗问题。据估计，每天生产13，000，000立方米 的淡化水，每年需要消耗原油I．3亿吨。即使人们支付得起这笔燃料的费用，但地球的温室效应、空气污染等也告示人们必须谨慎从事。因此，寻求用太阳能来进行海水淡化，必将受到人们的青眯。论文综述中国太阳能海水淡化技术的研究，走过了近 25年的历史，取得了可喜的成绩。综观整个研究过程，基本可分为3个阶段。第一阶段在上世纪整个 80年代至90年代初期。这个阶段是中国太阳能海水淡化技术研究的起步阶段．也是中国太阳能热利用研究的起步阶段。

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