Разработка и исследование процессов теплонасосного опреснителя соленой воды

• Автор: Жернаков, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕСНЕНИЯ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 2. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
2.1 Температурный режим дистилляции
2.2 Выбор рабочего вещества теплового насоса
2.3 Тепловые процессы теплонасосного опреснителя
2.4 Процессы теплоотдачи в аппаратах
2.5 Параметры компрессора
Выводы по главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОНАСОСНОГО ОПРЕСНИТЕЛЯ
3.1 Экспериментальное исследование теплоотдачи при кипении Ю
в большом объеме в условиях свободной конвекции
3.1.1 Описание экспериментального стенда
3.1.2 Программа и методика проведения исследования
3.1.3 Обработка результатов исследования
3.1.4 Расчет максимальной относительной погрешности
Выводы по главе
3.2 Теплотехнические испытания канального испарителя в
составе лабораторного образца теплового насоса на Ю23
3.2.1 Описание лабораторного образца теплового насоса на К123
3.2.2 Программа и методика проведения испытания
3.2.3 Обработка результатов испытания
3.2.4 Расчет максимальной относительной погрешности
Глава 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТНО
4.1 Исходные данные

4.2 Принимаемые параметры
4.2.1 Тепловые нагрузки аппаратов
4.2.2 Расчет теплообменных аппаратов
4.2.3 Центробежный компрессор
4.2.4 Блок - схема расчета ТНО
4.3 Характеристики и показатели ТНО на 0,2 м3/ч дистиллята
4.3.1 Принципиальная схема ТНО
4.3.2 Результаты расчета элементов ТНО
4.3.3 Общий вид компоновки
4.4 Расчетные параметры аппаратов и компрессора ТНО на 1,0 и 10,0 м3/ч
ВЫВОДЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ №

ВВЕДЕНИЕ.
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕСНЕНИЯ
Пресная вода является одним из важнейших природных ресурсов и сырьем для различных отраслей промышленности, энергетики, муниципального водоснабжения и сельского хозяйства. Современный этап развития цивилизации характеризуется нарастающим дефицитом пресной воды [1, 11, 94].
Основными причинами сложившейся ситуации являются рост населения Земли, истощение естественных водных ресурсов, традиционно использовавшихся в качестве источников воды, и затруднение процессов естественной регенерации природных вод, антропогенные загрязнения, образующиеся вследствие глобального роста промышленности [80, 103].
Человечество использует и в процессе использования загрязняет значительно больше чистой пресной воды, чем она восполняется, н этот дисбаланс катастрофически растет [49, 87]. Специалисты ООН полагают, что к 2025 году около 5 миллиардов населения планеты будут испытывать трудности со снабжением водой хозяйственных и личных нужд [50, 123].
Для небольших стран потребление пресной воды достигает сотен миллионов тонн. Годовое потребление пресной воды развитыми странами исчисляется миллиардами кубометров [36, 58].
Пресную воду уже нельзя рассматривать как натуральный, самовосстанавливающийся, дешевый и легко доступный продукт. Наряду с нефтью или газом она вошла в число коммерческих продуктов, степень доступности и обеспеченности которыми определяет экономическое и социальное положение населения отдельных стран и регионов [35, 59, 84].
Если в 1990 году мировые опреснительные мощности обеспечивали получение 4 млн. м3 пресной воды в сутки, в 2000 году - 16 млн. м3/сут., то в 2006 году - 50 млн. м3/сут., что соответствует 10% среднегодовому темпу прироста при производительностях отдельных установок от нескольких литров до сотен тысяч м3 в сутки [66, 68].

Рис. 7. Термодинамический цикл на рабочем веществе R123 в р - i координатах.
Температура кипения рабочего вещества: to = tKOhia - 0и, °С Температура конденсации рабочего вещества: tK = tKim + 0К, °С Отношение давлений: тск = рк / р0
Температура в точке начала сжатия (точка 1): tBC и to, °С Удельный объем пара в точке 1 по ДПС: iv = f (Рь ti), м3/кг Изоэнтропная работа сжатия: ls = Î2s— М> кДж/кг Действительная работа сжатия: 1Д = ls / rjs, qs = 0
Удельная теплопроизводительность: qKs = 12s — Ъ = qo; Як = h~b, кДж/кг Удельная объемная теплопроизводительность: ql)x=: Як / ивс, кДж/м3 Переохлаждение рабочего вещества: qn = ls, кДж/кг
Удельная массовая холодопроизводительность: q0= qKs - ls+ Яп = 4ks> кДж/кг Удельная объемная холодопроизводительность: q„ = qo / ъвс, кДж/м3 Действительный коэффициент преобразования: рд = qK / 1Д Скорость звука в точке начала сжатия: ан = V(к R ТД, м/с Для R123:
Показатель адиабаты: к = 1,12 Молекулярная масса: М = 152,93 кг/кмоль Газовая постоянная: R = 54,36 Дж/(кгК)
Условия таблицы 3.1: to = 97°С, tK = 104°С, 0И = 0к = 3 К