30℃
8 T =25℃
a1
6
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口空气温度对系统蒸发能效的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, tw,1=60℃)
蒸发结晶器入口空气温度升高，系统蒸发能效升 高
蒸发结晶器入口空气温度对热泵COP的影响远大 于对回热器热量回收率的影响
对于系统蒸发能效，最佳水汽比随着入口空气温
新老研究生交流会
01 背景介绍
02 理论分析
ONTEN TS
03 求解结论
04 心得规划
01 背景介绍
污染严重减排形势严峻
新疆 西藏
黑龙江
吉林
甘肃 青海
内蒙古
宁 夏
辽宁
河北 北京
山西
山东
四川 云南
陕西 河南
江苏
贵州
湖北 湖南
安徽
上海
浙江 江西
福建
广西 广东
海南
2013年，工业废水排放量209.8亿吨，占废水总 排放量的30.2%；
02 理论分析
蒸发结晶器
建立理论模型
回热器
热泵系统
mw,1 mw,2 me ma a,2 a,1 mw,1hw,1 mw,2hw,2 mehe ma ha,2 ha,1
Sgen,e ma sa,2 sa,1
mw,2 sw,2 mw,1sw,1 me se 0
cop Qk
W
03
换热效率与目标函数
温度℃
70
65
△ He
60
55
废水
50
湿空气
45
△ Tmin≥0
40
△H
35
e,ai
30
△H
e,wi
25
0
100 200 300 400 500 600
焓值 kJ/kg
空气-水焓温图
换热效率：
e
max( He H e,ai
, He H e,wi
)
r
max( Hr H r,ai
5.4 40℃
5.1
4.8
35℃
4.5 30℃
4.2 T =25℃
a1
3.9
3.6
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口空气温度对热泵COP的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, tw,1=60℃)
最低点温度对系统能效的影响
系统蒸发能效 (kg/kWh)
18
16
14
40℃ 12
35℃ 10
mL,2 ma a,2 a,3 mw,1 hw,3 hw,2 mL,r hL,r ma ha,2 ha,3
sgen,r ma sa,3 sa,2 mw,1 sw,3 sw,2 mL,r sL,r 0
01
02
h2 h3
h2 h1
Qk mw,1 hw,1 hw,3
1
2
4
5
3
回热器
核心概念
利用饱和湿空气在不同
温度下含湿量的不同来携带
或释放水分
电镀 废水
结晶盐
冷凝水
热泵工质
空气
废水
冷却水
1.压缩机 2.热泵冷凝器 3.膨胀阀 4.蒸发结晶器 5.空气干燥器
热泵空气干燥—蒸发结晶电镀废水耦合处理系统流程图
系统特点
1、热泵系统回收潜热 2、不受浓度影响 3、结晶金属盐回收再利用 4、凝结水回收利用 5、实现零排放
对于系统蒸发能效，最佳水汽比随着入口废水温
度的升高而升高
最低点温度对系统能效的影响
回热器热量回收率 (%)
COP
70
30℃
60
T =25℃ a1
35℃
40℃
50
40
30
20
10
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口空气温度对回热器热量回收率的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, tw,1=60℃)
度的升高而升高
循环倍率K 循环倍率K
高低点温度对系统循环倍率的影响
120
T =50℃
100
w1
80 55℃
60 60℃
40 65℃
20
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口废水温度对循环倍率的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, ta,1=30℃)
70 40℃
60 35℃ 30℃
50 T =25℃
最高点温度对系统能效的影响
系统蒸发能效 (kg/kWh)
18 T =50℃
w1
16
55℃
60℃
14 65℃
12
10
8
6
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口废水温度对系统蒸发能效的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, ta,1=30℃)
蒸发结晶器入口废水温度升高，系统蒸发能效降 低
蒸发结晶器入口废水温度对热泵COP的影响远大 于对回热器热量回收率的影响
蒸发结晶器入口废水温度对回热器热量回收率的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, ta,1=30℃)
5.4
T =50℃ w1
5.1
4.8
55℃
4.5 60℃
4.2
3.9 3.6
1
65℃
பைடு நூலகம்
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口废水温度对热泵COP的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, ta,1=30℃)
重金属污染耕地面积近2000万hm2，约占总耕 地面积的1/5，涉及全国多个省份；
2011年，《重金属污染综合防治“十二五”规划》 出台，要求到2015年，“重点区域”铅、汞、铬、 镉和类金属砷等重金属污染物的排放，要比2007
年削减15%；
电镀废水含有大量的重金属离子，成分复杂，
治理困难。
电镀废水传统处理方法
, Hr ) H r,wi
目标函数：
系统蒸发能效：
E mL W
回热器热量回收率： f Qr,w Qr ,a
循环倍率：
K mw,1 mL
03 求解结论
最高点温度对系统能效的影响
回热器热量回收率 (%)
COP
70
60
50
65℃
40 60℃
30
55℃
20
T =50℃ w1
10
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
H
L
S
转子流量计 热电偶 湿度传感器 功率变送器 高压压力表 低压压力表 热球风速仪
热泵工质 废水
湿空气 冷却水
1.补给水箱 2.水泵 3.过滤器 4.压缩机 5.填料塔 6.干燥器 7.风机 8热泵冷凝器 9.干燥过滤器 10.针阀
物理处理法
优点：实现零排放
01
缺点：能耗大，设备庞
大，投入成本高
02
化学处理法
优点：设备简单，浓度高
缺点：回用率低，污泥量大，
易形成二次污染
物理化学处理法
优点：水回用率提高
04
缺点：易形成二次污染，
污泥量大
03
生物处理法
优点：连续生产，成本较低
缺点：受环境影响大，微生物
择育难，镀种单一，二次污染
系统流程图及特点
a1
40
30
20
1
2
3
4
5
水汽比 (kg/kg)
蒸发结晶器入口空气温度对循环倍率的影响 (ηh=0.8, ηe=0.8, tw,1=60℃)
系统循环倍率随着蒸发结晶器入口废水温度的升高和入口空气温度的降低而降低
结论
8
T
RT
T
未来与展望
9
10
1
T 3 2G
5
6
RTS 7
T TG
H
4L
G
T
R
PW
PW