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文檔簡介
1、1單效蒸發單效蒸發目的目的本章的目標包括以下幾個方面:單效蒸發過程的數學模型的發展討論和分析單效蒸發過程的性能概述各種蒸發器配置的功能2.12.1單效蒸發單效蒸發單效蒸發海水淡化系統在工業中的是非常有限的。該系統應用于航海的船只。這是因為這個系統有一個比一小的熱性能比率即:所產生的水要少于用于操作系統的加熱蒸汽。然而,了解這個過程是必要的,因為它是其他單效壓縮系統的組成元素,同樣的多效系統也是如此。這將會促進更好的理解更加復雜的系統。2
2、.1.12.1.1過程概述過程概述圖一是一個單效蒸發系統的示意圖。這個單元的主要組成是蒸發器、供給預熱器或冷凝器。蒸發器是由一個蒸發器或者冷凝器的熱交換管、一個蒸汽空間、非蒸汽水池、不凝氣體移動管、配水系統和一個除霧器組成的。供給預熱器是有一個殼體和管子的結構并且在逆流的模式中運行,是一個將濃縮蒸汽的潛熱轉移到吸入的海水量,此攝取量包括供給量和冷卻海水量。在溫度Tcw和鹽濃度Xf下的海水攝入量McwMf引入到溫度增加到Tf的預熱器的管的
3、一側。冷卻水Mcw傾回到大海。冷凝器中的冷卻水的功能是消除在蒸發器中所增加的多余的加熱蒸汽。這意味著蒸發器不能消耗所有供應熱量相反它會降低它的質量。供給海水(Mf)在冷凝器管加熱從Tw到Tf是過程中必須增加的熱性能。在冷凝器管子里的溫暖海水的所需的熱量由在蒸發器里沸騰所形成的冷凝蒸汽所提供。在蒸發器和冷凝器中的蒸汽溫度和蒸發空間的壓力是由以下控制的:——冷卻水流量,Mcw——供給水溫度,Tcw——冷凝器中的有效傳熱面積,Ac——在冷凝蒸
4、汽和循環海水之間的總體的傳熱系數,Uc因此,冷凝器有三個功能:——消除系統多余的熱量——改善過程的性能比——調整在蒸發器中的沸騰溫度供給水量是化工處理和有在抽到蒸發器之前的空氣。這個化學處理是需要避免發泡和在蒸發器里結垢的傾向。這兩個因素都有可能嚴重影響單元操作。在蒸發器中,供給水是噴射到頂部使它在成排的水平安置的管子內流淌形成薄膜。飽和加熱蒸汽的凝結和它的潛熱的釋放提供來自供給量的為水蒸氣的所需的潛熱。結果使供給水溫度Tf上升到沸騰溫
5、度Tb。Tb的大小主要是由用于控制結垢的化學性質和加熱蒸汽狀態所決定的。Md的沸騰率形成的蒸汽是由鹽分所產生的。圖2顯示是生成的蒸汽溫度Tv是小于BPE的沸點的溫度。類似的,冷凝3度的海水Xf的供給水。如公式5和圖2所示,蒸汽溫度等于Tv,這是低于BPE的沸點提升的沸騰溫度。凝汽器運行在蒸發器中形成的蒸氣,(Md)。凝結潛熱被轉移到一個質量流量率為(MflMcw)的供給海水。供給海水(Mf)被引入蒸發器;而其余部分(Mcw)被稱為冷卻水
6、,被拒絕。蒸汽被假定在一個飽和溫度等于(Tv)。冷凝器的熱負荷是由Qc=(MfMew)Cp(TfTew)=Md(6)v?其中Qc冷凝器的熱負荷,Cp的海水在恒定壓力下的比熱,M是質量流量,T是溫度,和X是蒸發潛熱。下標cw,f,d,和v表示海水冷卻,供給海水蒸發器,油氣,和冷凝蒸氣。海水的熱容量,Cp,是在平均溫度計算(TfTcw)2和鹽度Xf。該系統的整體的能量平衡Ms=MbCp(TbTcw)MdCp(TvTcw)MewCp(TfTc
7、w)(7)s?在公式7參考溫度Tcw。熱能是對每一項平均溫度的顯示的計算和對分別包括Md,Mb,Mcw項的鹽濃度為Xb,0,Xf的項。方程6是用來消除方程7中的右邊的項。這種替代降低了整體的能量平衡Mss=MbCp(TbTf)MdCp(TvTf)Mdv(8)??蒸汽溫度TY由沸騰的溫度(Tb)和沸點升高(BPE)來定義。Tb=TvBPE(9)公式9代入公式8給出Mss=MbCp(TvBPETf)MdCp(TyTf)Md(10)?v?由方
8、程10給出Mss=MbCp(TvTf)MbCpBPEMdCp(TvTf)Mdv(11)??被排除的海水流量Mb,利用方程3的關系式在方程11中消除,給出Mss=MdCp(TvTf)Md(Xf(XbXf))Cp(TvTf)Md(Xf(Xb?Xf))CpBPEMdv(12)?方程12可以簡化為Ms=Md((1Xf(XbXf))Cp(TvTf)(Xf(XbXf))CpBPE)(13)s?v?方程13在寫出了餾出物的流量比和加熱蒸汽,或性能比,
9、PR一項。給出了方程14是用來確定系統的性能比的供給和濃縮蒸汽溫度的一個函數,供給鹽度和排除鹽水,沸點升高,加熱蒸汽的潛熱和冷凝蒸氣,和水的熱容量。方程6是用于獲取冷卻水流量的特性。這種關系進行了如下的推導:McwCp(TfTcw)=MddMfCp(TfTcw)(15)?海水流量Mf是利用公式4給出的關系在上述方程中消除。得出McwCp(TfTcw)MddMd(Xb(XbXf)Cp(TfTcw)(16)?方程15進一步給出了冷卻水流量,
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