摘要: 基于多(duo)級(ji)增濕和(he)分級(ji)冷凝原理，設計搭(da)建了一(yi)臺新型利(li)用太陽能的(de)多(duo)級(ji)增濕海水淡化裝(zhuang)置，實驗研究(jiu)了噴水溫(wen)度、不(bu)同的(de)空(kong)氣循環方式、分級(ji)冷凝對系統(tong)產水率和(he)熱耗的(de)影(ying)響變化規律。研究(jiu)結果表明，由于采用了分級(ji)冷凝和(he)多(duo)級(ji)增濕技(ji)術，系統(tong)產水率提(ti)高了25% ～ 50%，產水熱耗得以降低(di)。

關鍵詞: 多級(ji)增濕(shi); 分級(ji)冷凝(ning); 太陽能海(hai)水淡化

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

0 引言

常規海水淡(dan)(dan)化(hua)方式，如低溫(wen)多效、多級閃蒸、反(fan)滲(shen)透、壓(ya)汽蒸餾等，以化(hua)石燃料為(wei)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)，容易走入“能(neng)(neng)(neng)源(yuan)換水源(yuan)”的怪(guai)圈(quan)。太陽能(neng)(neng)(neng)應(ying)用(yong)于(yu)海水淡(dan)(dan)化(hua)領域，在一定程度(du)上(shang)可(ke)以解決能(neng)(neng)(neng)源(yuan)與(yu)水源(yuan)間的矛盾(dun)，是海水淡(dan)(dan)化(hua)技術重要發(fa)展(zhan)趨勢之一。為(wei)解決傳(chuan)統太陽能(neng)(neng)(neng)蒸餾器(qi)存(cun)在蒸發(fa)慢(man)、凝結慢(man)、回熱(re)(re)差等問題［1 － 3］，太陽能(neng)(neng)(neng)增濕(shi)海水淡(dan)(dan)化(hua)技術采用(yong)強化(hua)傳(chuan)熱(re)(re)傳(chuan)質、改善回熱(re)(re)等措施，產水率有較大提升，有著良好的發(fa)展(zhan)前景。

國內外學者對(dui)增濕淡(dan)化技術進行了相關(guan)研究。

美國(guo)(guo)學者Al － Hajaj 等人(ren)［4 ～ 5］設計一種(zhong)環形通道式的增濕(shi)淡化裝(zhuang)置，采用(yong)木(mu)質蜂窩濕(shi)膜(mo)作為蒸(zheng)發(fa)填料，空氣增濕(shi)效果(guo)得到有(you)效提(ti)(ti)升; 張(zhang)旭朋(peng)等［6］設計了(le)一種(zhong)利用(yong)鼓泡進行(xing)增濕(shi)的太陽能(neng)淡化裝(zhuang)置，并(bing)進行(xing)了(le)實驗研究; 美國(guo)(guo)學者Hamieh B M［7］設計了(le)一種(zhong)露點蒸(zheng)發(fa)海(hai)水(shui)(shui)(shui)淡化裝(zhuang)置，系統(tong)的回熱(re)(re)(re)效果(guo)得到了(le)顯著提(ti)(ti)高; 德國(guo)(guo)學者E． Chafik［8］采用(yong)冷(leng)凝器(qi)分(fen)級冷(leng)卻蒸(zheng)汽，相(xiang)比(bi)于內回熱(re)(re)(re)裝(zhuang)置，分(fen)級冷(leng)凝可將(jiang)冷(leng)凝和蒸(zheng)汽回熱(re)(re)(re)利用(yong)完全(quan)分(fen)離(li)開來，回熱(re)(re)(re)溫(wen)度更(geng)容易控制; 代彥軍［9］指出蒸(zheng)發(fa)器(qi)入(ru)口海(hai)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)度和冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)溫(wen)度是影(ying)響(xiang)系統(tong)性能(neng)的重(zhong)要參數; 原郭(guo)豐等［10］建立了(le)閉式增濕(shi)減濕(shi)海(hai)水(shui)(shui)(shui)淡化各部分(fen)的熱(re)(re)(re)力過(guo)程數學模型。

目(mu)前回(hui)(hui)(hui)熱利用依(yi)然是小型(xing)熱法淡(dan)(dan)化(hua)裝(zhuang)置研究的(de)(de)(de)重點。本文在綜合(he)分(fen)析國內外水膜(mo)增濕(shi)淡(dan)(dan)化(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)基礎上，針(zhen)對單級冷(leng)凝(ning)存在的(de)(de)(de)回(hui)(hui)(hui)熱和冷(leng)卻沖突(tu)的(de)(de)(de)矛盾，結(jie)合(he)分(fen)級冷(leng)凝(ning)技術，設(she)計了一(yi)臺兩級水膜(mo)增濕(shi)的(de)(de)(de)分(fen)級冷(leng)凝(ning)回(hui)(hui)(hui)熱海(hai)水淡(dan)(dan)化(hua)裝(zhuang)置，并(bing)以太陽能(neng)為熱源，對系(xi)統性能(neng)進行了實驗研究。

1 實驗裝置

1． 1 實驗系統及工作(zuo)原理

本實驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)如圖1 所(suo)示，主要由水膜(mo)加濕(shi)器(qi)(qi)、冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)、水泵、風機及管路組成，本裝(zhuang)置(zhi)采用海水預熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)閉合回路的(de)(de)(de)空氣循(xun)環系統( Closed － air，Water －heated cycle，簡稱CA － WH) 。實驗(yan)所(suo)需熱(re)(re)(re)海水由太(tai)陽能真空管集熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)提供。本裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)系統采用外置(zhi)式(shi)分級冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)回熱(re)(re)(re)，將回熱(re)(re)(re)和(he)冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)環節完全分離，便于冷(leng)(leng)(leng)卻流量(liang)(liang)的(de)(de)(de)控制，具(ju)體方法是: 于主冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)前(qian)(qian)安裝(zhuang)前(qian)(qian)置(zhi)冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)，前(qian)(qian)置(zhi)冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)主要用于提高(gao)冷(leng)(leng)(leng)卻水溫，為下(xia)一級加濕(shi)器(qi)(qi)提供熱(re)(re)(re)水; 主冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)對濕(shi)空氣進(jin)行充(chong)分的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)卻，增大淡水產量(liang)(liang)。

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