鼓泡蒸发式太阳能海水淡化装置的试验研究
摘要：基于鼓泡蒸发和露点蒸发机理，设计建造了一台综合利用太阳能的鼓泡蒸发式海水淡化装置，并对该装置进行了鼓泡蒸发试验。试验对装置的稳态蒸发性能进行了研究，给出了装置在特定的运行温度和压力，不同的鼓气量和引风量下的产水率、耗电当量及经济性能系数。结果表明，由于在装置中采用了鼓泡蒸发技术，并对蒸汽进行了引风的强制对流措施，从而提高了装置的产水率，使装置具备较高的经济性能系数。
关键词：太阳能海水淡化；鼓泡蒸发；引风；露点蒸发
中图分类号：P747+.14 文献标识码：A 文章编号：1000-3770(2010)08-0075-005
目前人工海水淡化方法已经有数十种。工业上采用的主要有多级闪蒸、反渗透、多效蒸发等[1]。这些方法都要以消耗大量的燃料或电力为代价。如何降低淡水制备的能耗或如何利用自然绿色能源是目前世界淡水制备发展的重要方向之一。
太阳能海水淡化最直接的想法就是利用太阳能加热海水，或者利用太阳能发电为装置提供电力驱动。基于此思想设计而成的盘式太阳能蒸馏器因其结构简单，取材方便而被大量的研究和推广。进而产生出多种配以降膜蒸发和低温多效等技术的低温太阳能海水淡化的系统和方法。
多级闪蒸及多效蒸发技术的运用，在提高海水淡化效率的同时，却投入了大量喷淋及装置内部抽真空的功耗[2-4]。实际上无论是喷淋形成降膜还是装置抽真空都是为了强化海水的传热传质效率。鼓泡传热传质作为一种低功耗的强化传热传质技术，将其运用于太阳能海水淡化领域可以在提高海水淡化效率的同时降低功耗。
研究在充分认识鼓泡蒸发的强化传热传质优势基础上，分析和总结前人理论和试验研究成果，设计了一台具有鼓泡蒸发，强制对流等强化传热传质过程的太阳能海水淡化装置，并对之进行了鼓泡蒸发试验研究，给出了影响鼓泡蒸发量的各参数的试验关系。
1 试验部分
1.1 鼓泡蒸发式海水淡化基本原理
鼓泡传热传质是利用气液相平衡原理，将气体通入液体中并使之形成气泡，气泡在液体中因浮力作用而上升过程中，在气液接触面形成边界层，由于气液两相存在温差和分压差，从而实现气液相之间传质传热。其作为一种强化传热传质技术在化工领域有着广泛的运用。由此衍生出了鼓泡流化床、鼓泡塔、鼓泡反应器、鼓泡流化床锅炉、鼓泡式吸收塔等设备。
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