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间工作 & 它的运行过程如下 &
收稿日期 ! .//>B3/B33 作者简介 ! 方甲闯 !3C4.B $’ 男 ’ 硕士研究生 ’ 研究专业为人机与环境工程技术 &
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可再生能源
’++%,"$ 总第 -(. 期 %
实用技术
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双吸附床太阳能热吸附式海水淡化系统
! 海水进入蒸发器 ! 经加热盘管加热后 ! 产
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藤毅 . 固体吸附式制冷技术的概况及进展 +P#. 上海交通 大学学报 -"LL%-N$ %$M &$"&L*""N. 朱瑞琪 . 沸石 * 水吸附特性及其制冷 Y 热泵性能分析 +P#. 西安交通大学学报 -"LL"-$( %M&$(Z*Z&. 侴 乔 力 !苏 跃 红.一 种 太 阳 能 吸 附 式 空 气 取 水 器 的 原 理性试验研究 +P#. 自然杂志 -"LL(-"X %Z &$"$$*"$X.
% 海水只集中于一个容器中 ! 不与系统最热
的部件相接触 ! 从而减少了腐蚀与结垢 " 海水腐 蚀的环节较少 ! 对其他部分材料的要求不高 ! 从 而能降低防腐成本 " 尽管吸附式太阳能海水淡化系统具有许多 优点 ! 但是 ! 到目前为止仍无商业化运行的实例 " 吸附式太阳能海水淡化的下列关键技术还有待 解决 "
蒸汽进入冷凝器中冷凝 ! 形成的淡水经出水口输 送给用户 ! 释放的潜热由冷却水带走 "
淡化系统 " 单效吸附式太阳能海水淡化装置将较 高温度的浓海水和冷凝淡水排出装置! 浪费热 能 ! 非常可惜 " 为了重复利用水蒸气的凝结潜热 和更好地改善系统的性能 ! 许多研究者又提出了 多效吸附式太阳能海水淡化系统的设计)’*" 与单效吸附式太阳能海水淡化系统类似 ! 多 效系统也包括了吸附床 # 脱附床 # 蒸发器 # 热交换 器和海水预热器等几大部分 ! 但增多了蒸发器 # 海 水预热器和淡水收集器的数量 !如图 ! 所示 "
# 利用太阳能作热源 ! 不仅可以节约电能 !
而且可以应用在电力短缺的偏远地区和海岛上 " 系统既可由太阳热能驱动 ! 也可利用其它工艺的 余热驱动 "
$ 除小功率的泵以外 ! 整个机组无其他运动
部件 ! 系统运转平稳安静 "
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郑 宏 飞 - 何 开 岩 - 陈 子 乾 . 太 阳 能 海 水 淡 化 技 术 !/,. 北 京 $ 北京理工大学出版社 -$&&(.
! 一般的吸附材料所需的脱附温度较高 ! 均
在 %&’"(& ) ! 而太阳能集热装置在高温下运行 效率较低 ! 致使整个系统的效率不高 " 但随着太 阳能应用技术的日益成熟与完善 ! 当前利用热管 式真空管太阳能集热器获得 %&’"(& ) 的中温已
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自 ./ 世纪中期以来’ 海水淡化技术随着淡水 资源危机的加剧而得到了迅速发展 & 在已经开发的 一系列淡化技术中 ’蒸馏法(电渗析法 (反渗透法都 达到了工业化 (规模化生产的水平 & 但这些方法需 要以大量的燃料或电能消耗为代价 & 吸附式太阳 能海水淡化技术是一种利用太阳能提供热源实 施海水淡化的新型海水淡化技术 ’ 它具有性价比 高 (对 原 水 水 质 要 求 不 高 (对 驱 动 热 源 温 度 要 求 低等显著优势 & 因此 ’ 将太阳能集热技术与吸附 式海水淡化装置结合起来 = 利用太阳能淡化海水 ’ 无疑具有广阔的前景 & 在该装置中’装有吸附 材 料 的 吸 附 床 可 直 接吸收太阳光’太阳能集热器既是发生器!对 应于 脱 附 过 程 $ ’ 又 是 吸 附 器 ! 对 应 于吸 附 蒸 汽 过 程 $& 吸 附 过 程 和 脱 附 过 程 是 交 替 进 行 的 & 夜 间 ’ 利用白 天 被 太 阳 能 加 热 的 水 给 蒸 发 器加热’蒸发器内的海水受热蒸发’蒸汽进入 太 阳 能 集 热 器 吸 附 床中 ’ 吸 附 床 吸 附 蒸 汽 后 释放的潜热由床底背部的冷却系统带走’蒸 发器中形成的浓盐水排出装置外& 最终’吸附 床充分吸附蒸汽而达到饱和& 白天’通过太阳 能集热器的集热’ 使吸附床中的温度逐渐升 高 " 当 吸 附 材 料 表 面 的水 蒸 气分 压 大 于 冷 凝 器 中 水蒸 气的 饱 和 分 压 时 ’ 打 开 阀门 3’ 蒸 汽 进 入 冷 凝 器 中被 冷 凝 成 产 品 淡 水 & 水 蒸 气冷 凝 过 程 中 释 放 的 潜 热 ’ 由 冷 却 水 带 走 ’ 即完 成了 一 个循环过程& 为了使系统连续工作 ’ 也可将吸附床做成多 个 ’ 错开它们的吸附与脱附时间 & 图 . 所示即是 这样的一个系统O.P& 这是一个将太阳能集热器与吸附器分开的 淡化装置 ’ 集热器不再直接作为吸附床的解附热 源 ’ 而是用来加热贮热水箱中的水 ’ 装置中的 . 个 吸 附 器 解 附 !和 蒸 发 $所 需 的 热 能 全 部 由 贮 箱 水 箱 中 的 热 水 供 给 ’这 样 可 以 简 化 结 构 ’保 证 装 置能连续运行 ’ 而且可以在太阳辐射不足时和夜
实用技术
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新型吸附式太阳能海水淡化技 北京理工大学 机械与车辆工程学院 = 北京 摘
东.
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300043" .- 广西卫生干部管理学院 # 广西 南宁
要 ! 论述了一种新型的海水淡化技术 % %% 吸附式太阳能海水淡化技术 & 介绍了该技术的基本原理以及系
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实用技术
从脱附床出来的蒸汽 ! 直接进入第一级蒸发 器!在那里加热管外的降膜海水 !所 产 生 的 二 次 蒸汽被输入第二级蒸发器 ! 加热第二级蒸发器管 外降膜蒸发的海水 ! 再产生的次级蒸汽输入第三 级蒸发器 ! 由此一直到最后一级蒸发器 " 最后一 级蒸发器所产生的次级蒸汽最终被送入吸附床 中吸附 ! 由此完成整个蒸汽的循环 "
其传热传质过程 !降低总系统的运行温度 ! 是设计 高效吸附* 脱附器的改进方向 "
! 吸附式太阳能海水淡化系统的特点和关键技术
与传统的海水淡化方法相比 ! 吸附式太阳能 海水淡化技术有着如下的优点 "
#太阳能的能量密度很低 ! 由太阳能转换的
热能是有限的 ! 充分利用热能 ! 重复利用水蒸气的 凝结潜热 ! 实现系统的多效运行 ! 是提高系统性能 系数的主要方向 "
统的运行过程 ’ 分析了技术特点以及存在的一些主要问题 ’ 探讨了该技术的应用领域和发展前景 & 关键词 ! 吸附式 " 海水淡化 " 太阳能 中图分类号 ! @!"!A3" 文献标识码 ! ( 文章编号 ! 31!3B>.C.!.//1 $/"B//!"B/?
! "#$ %&’()*+,(" +-*. ’(/%) &.’%/,"%+,(" +.01"(/(2D’%* E9FBGH7F:I’ JK$%* K,:IBL89 ’ KM’%* N,:I
! 产淡水效率高 ! 能量利用性能系数大 " 性
能系数是描述海水淡化系统能量输入与产出相 对大小的指标! 海水淡化装置的性能系数定义 为产淡水所需的热量与系统供给热量的比值" 性能系数大! 表明供给能量转化为淡水产量的 效率高 " 文献 !"# ! !$# 指出 ! 四效的吸附 式 海 水 淡 化装置的性能系数可达传统多效蒸馏系统七效 的水平 "
图3 太阳能吸附式海水淡化系统原理
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吸附式太阳能海水淡化系统的基本工作原理 某 些 固 体 物 质 ’如 沸 石 (活 性 炭 (氯 化 锶 (氯
化 钙 等 ’对 水 蒸 气 具 有 强 烈 的 吸 附 特 性 ’利 用 该 特性可以将这些物质做成水蒸气的吸附与脱附 床’ 再利用太阳能集热装置驱动吸附与脱附过 程 ’ 即可组成太阳能吸附式海水淡化装置 & 图 3 是太阳能吸附式海水淡化系统的示意图 &
$ 对于多吸附 * 脱附器的系统 ! 特别是吸附
过程与多效蒸馏过程相结合的系统 ! 实现系统中 各部件的协调运行 !也是提高系统效率的关键 " 因 此 ! 开发合适的自动控制系统是提高整体系统效 率的前提 "
"
结语 海水淡化技术是解决未来淡水短缺问题的主
" 许多吸附材料都是普通的化工材料 ! 廉价
易购 ! 特别是沸石和活性炭等 ! 价格非常低 ! 利用 这种材料作为吸附剂 ! 能够大大降低系统的运营 成本 " 另外 ! 沸石和活性炭都属于无毒无臭的物 质 !可完全满足环保的要求 "
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经达到较高的效率 !因此采用吸附式原理 ! 利用太 阳能进行海水淡化的技术路线重新得到人们的重 视"
"一般的吸附材料的导热系数都较低 ! 致使 在吸附 * 脱附器中的传热传质过程受到限制 " 因 此 ! 设计高效的吸附 * 脱附器是系统的关键 ! 强化
要途径之一 " 吸附式太阳能海水淡化技术具有节 能 # 环保的特点 ! 而且系统结构简单 # 海水不与系 统最热的部件相接触 ! 从而减少了腐蚀与结垢的 危害 !这是其他海水淡化装置无法比拟的优点 " 相 信在不久的将来 ! 吸附式太阳能海水淡化技术将 会作为一项成熟的技术为人类服务 "