船用多級閃發(fā)海水淡化裝置熱力分析.pdf

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1、第39卷第1期2010年2月船海工程SHlP&0CEANENGINEERINGVoL39No．1Feb．2010IX)I：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．045船用多級閃發(fā)海水淡化裝置熱力分析陳金增，李光華(海軍工程大學(xué)船舶與動力學(xué)院，武漢430033)摘要：針對某船用多級閃發(fā)海水淡化裝置，建立熱力分析模型，分析裝置熱效率的影響岡素。指出提高效率的措施并進(jìn)行熱力分析，通過加裝海水預(yù)熱器【旦l收濃海水的熱量，可顯著提高裝置的熱效率，計(jì)算證明，裝置熱效率町提高22％，具有良好的節(jié)能效果。關(guān)鍵詞：艦船；海水淡化；

2、多級閃發(fā)(MSF)中圖分類號：U674．7；P747文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7953(2010)01—0151—02大中型艦船都裝備有海水淡化裝置。艦船海水淡化方法主要有蒸餾法和反滲透法，反滲透法岡使，咐操作簡單在艦艇上獲得較廣應(yīng)用，主要用來提供艦員生活用水『1]。對于蒸汽動力艦船，由于熱源充足，動力設(shè)備對淡水的水質(zhì)要求高，主要采用蒸餾法f2]，蒸餾法又分為多效蒸餾和多級閃發(fā)。艦船海水淡化裝置由于受重量尺寸的限制，目前一般采用單效蒸餾，多級閃發(fā)裝置的級數(shù)一般少于四級。1船用三級閃發(fā)海水淡化裝置某船用三級閃發(fā)裝置系統(tǒng)組成見圖l。圖1

3、三級閃發(fā)海水淡化裝置系統(tǒng)流程圖裝置由三級閃蒸器、給水泵、淡水泵、濃海水泵、外部加熱器以及噴射器組成，熱源及噴射器工作流體為蒸汽，給水泵將舷外海水泵人閃蒸器的冷凝器中作為冷卻水冷卻閃發(fā)得到的蒸汽，蒸汽凝結(jié)即為產(chǎn)品水。海水吸收蒸汽的熱量后進(jìn)入噴收稿日期：2009-04-16修回日期：2009—07—12作者簡介：陳金增(1966一)：男，碩士，副教授。研究方向：艦船海水淡化及節(jié)能研究。E-mail：jinzengchen@163．com射器中作為冷卻水冷卻蒸汽，溫度得到進(jìn)一步提高，然后進(jìn)入外部加熱器吸熱成為過熱水。由于外部加熱器中的海水壓力較高

4、，過熱水不會蒸發(fā)，從外部加熱器fl；來的過熱水噴人低壓閃蒸室，部分閃發(fā)，獲得蒸汽，蒸汽向上流人冷凝器被海水冷凝得到淡水，依靠兩級噴射器保證i級閃發(fā)室壓力逐級降低，實(shí)現(xiàn)逐級閃發(fā)。濃海水依靠i級閃蒸器的壓差存系統(tǒng)中流動，最后未蒸發(fā)的濃海水被濃海水泵抽排到舷外，冷凝獲得的淡水依靠壓差由一級流至三級，最后被淡水泵抽送到淡水柜。2三級閃發(fā)裝置熱力分析為分析計(jì)算方便，假設(shè)：①裝置無熱量損失；②海水濃度變化較小，忽略海水比熱的變化；③水蒸汽在噴射器中膨脹按等熵過程處理。裝置第i級產(chǎn)水量q砌為：螄i一半‰(￡i--ti+1)(1)裝置總產(chǎn)水量q捌為：3g蒯

5、一∑‰(2)i—l第i級蒸發(fā)器能量守恒方程為：卜1i(‰一∑‰)otj—q—i+(‰一∑帥)f∥it—1’—_、i—li=l(3)第i級冷凝器能量守恒方程為：‰o(￡斗1一ti)一q礎(chǔ)i(4)外部加熱器吸收的熱量為：Q=幻。一‰o(tj—tz)(5)空氣噴射器能量守恒方程為：‰o(to—tco)一(q懈一g，，ly)A3(6)】5】第1期船海工程第39卷噴射器引射系數(shù)‘3]m為：m一0．25+1．6X(肚2／世1)+15．8X(肚2／△^1)2。(7)m一盟q懈式中：‰、o、A、￡——質(zhì)量流量、水的質(zhì)最定壓熱容、汽化潛熱及溫度；△^z——被

6、引射流體在噴射器進(jìn)出口狀態(tài)的比焓差；Ah-——工作流體在噴射器進(jìn)出口狀態(tài)的比焓差；下標(biāo)b、C、d、g、j、s——濃海水、冷卻海水(上水)、產(chǎn)品水、噴射器工作蒸汽、閃蒸器進(jìn)水、加熱蒸汽。對于船用三級閃發(fā)淡化裝置，加熱蒸汽壓力0．25Mt’a，環(huán)境海水溫度30℃，i級閃蒸器中的真空度分別為916、925、938hPa汞柱，噴射器工作蒸汽壓力1．2MPa。計(jì)算結(jié)果與運(yùn)行參數(shù)比較見表1。表1計(jì)算結(jié)果與運(yùn)行參數(shù)比較3結(jié)果分析三級閃發(fā)裝置效率不高，分析其原因，主要在于兩方面：一是裝置級數(shù)少，未能充分利用加熱蒸汽的熱量；二是海水濃縮比較小，濃海水吸收的熱

7、量全部損失。為提高裝置的效率，可以考慮加裝海水預(yù)熱裝置，或?qū)夂ＫM(jìn)行部分循環(huán)利用。采用海水預(yù)熱裝置，回收濃海水熱量，若使水溫度提高5℃，濃海水排放溫度約為38℃，蒸汽耗量將降低至1500kg／h，效率可提高22％。具有顯著的節(jié)能效果。采用濃海水循環(huán)利用，將濃海水的一半即27．3t／h作為上水，結(jié)合29．2t／h舷外海水，則可提高上水溫度至36℃，而此時(shí)上水含鹽量略有上升，至35．6rag／kg(標(biāo)準(zhǔn)海水為35．0nag／kg)，對產(chǎn)水水質(zhì)不會有大的影響，蒸汽耗量可屁著降低。參考文獻(xiàn)I-1]CHENJINZENG。LIGuANGHUAMar

8、inereverseosmosisdesalinationplant-acasestudy[J]．Desalina—tion，2005，174：299-303．E2]陳金增，黃素