Диссертация (1095009)
Текст из файла
2Оглавлениестр.Оглавление ....................................................................................................................... 2 Введение ........................................................................................................................... 4 ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования............................ 10 1.1 Потребность в автономных опреснительных установках малойпроизводительности .................................................................................................. 10 1.2 Обзор способов опреснения и водоподготовки ...............................................
15 1.3 Направление развития малогабаритных дистилляторов с механическойкомпрессией пара ...................................................................................................... 31 1.4 Выводы по главе 1 ............................................................................................... 40 ГЛАВА 2. Расчетно-теоретическое исследование ..................................................... 42 2.1 Принципиальная схема ВТД ..............................................................................
42 2.2 Энергетический баланс ВТД .............................................................................. 48 2.3 Теплоотдача при фазовых превращениях воды в условиях разреженияпарового пространства .............................................................................................. 55 2.4 Математическая модель процесса выхода ВТД на установившийся режимработы ......................................................................................................................... 61 2.5 Выводы по главе 2 ............................................................................................... 71 ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование ............................................................
72 3.1 Разработка и создание экспериментального стенда ........................................ 72 3.2 Методика проведения эксперимента................................................................. 77 3.3 Определение погрешности результатов эксперимента ................................... 78 3.4 Энергопотребление экспериментального стенда ВТД .................................... 80 3.5 Характеристики ДВН типа РУТС при работе в составе ВТД ........................ 81 33.6 Теплоотдача при прогреве массы воды в свободном объеме на вертикальныхтрубах в условиях вакуумирования парового пространства ................................
83 3.7 Выход ВТД на установившийся режим работы ............................................... 85 3.8 Выводы по главе 3 ............................................................................................... 89 Заключение .................................................................................................................... 90 Перечень сокращений и условных обозначений ....................................................... 92 Список литературы .......................................................................................................
95 4ВведениеАктуальность темы исследования. Пресная вода – важнейший природныйресурс, мировое потребление которого исчисляется миллиардами тонн ежедневно.От доступности и качества пресной воды напрямую зависит здоровье иблагосостояние населения Земли.Потребность в пресной воде сегодня высока, как никогда прежде. Запоследние полвека ее общее потребление утроилось, а орошаемые водой площадиувеличились вдвое. Дефицит пресной воды становится одним из факторов,оказывающих влияние на глобальное экономическое развитие.
По самымоптимистичным прогнозам, к 2050 г. мировое потребление воды в областисельского хозяйства увеличится на 20% как в зонах с неконтролируемым поливом,так и на искусственно орошаемых территориях.Возрастаетпотребностьвмобильныхавтономныхопреснительныхустановках малой производительности для использования в частных сельскиххозяйствах и быту. В таких установках нуждаются отдаленные регионы с низкойплотностью населения и неблагоприятной для передачи и распределения преснойводы и электроэнергии инфраструктурой.Высокая востребованность малогабаритных обессоливающих установокимеет место и на водном транспорте, нуждающемся в восполнении запасов чистойводы для обеспечения работы энергетической установки и для удовлетворениябытовых нужд команды и пассажиров.Совершенствование опреснительной техники с целью снижения затрат напроизводство пресной воды в первую очередь направлено на повышениеэнергоэффективности систем, что соответствует мировым тенденциям порациональномупотреблениюэнергетическихресурсовииспользованиюальтернативных источников энергии.Повышение качества опреснительной техники зависит в том числе и отприменения современных средств автоматизированного проектирования на базе5математических моделей, детально описывающих происходящие в системепроцессы.В связи со всем вышесказанным крайне актуальной является задачаразработки новых энергоэффективных мобильных опреснительных установок иматематического описания протекающих в них процессов.Степень разработанности темы исследования.
Вопросы разработок новыхи модернизации существующих опреснительных установок с механическойкомпрессией пара рассмотрены широким кругом исследователей, среди которыхможно выделить как отечественных – Г.Я. Лукин, В.Н. Слесаренко, А.С. Седлов,Л.В. Мелинова, С.М. Токарев, так и зарубежных – H.T. El-Dessouky, R.
Semiat и др.Тем не менее при всем множестве публикаций по рассматриваемой тематике,авторы ограничиваются рассмотрением тепловых балансов опреснительныхсистем, не затрагивая нестационарные процессы. Наличие математической моделинестационарного тепломассообменного процесса кипения жидкости в гермокамереодноступенчатой дистилляционной установки с механической компрессией парапозволило бы определять зависимость параметров работы установки от времени впроцессе выхода ее на установившийся режим работы и использовать полученныеданные для повышения эффективности процесса запуска системы.Процессы переноса теплоты являются определяющими при описании работывыпарной техники. При этом процесс кипения носит сложный характер и все ещене изучен полностью несмотря на большое количество работ в этой области, в томчисле авторства таких ученых, как Н.Г.
Стюшин, Н.Н. Мамонтова, Д.А. Лабунцов,L. Schnabel, F. Giraud и др. Задача по выбору расчетных зависимостей дляопределения коэффициента теплоотдачи в условиях разрежения паровогопространства усложняется малым количеством экспериментальных данных,особенно в диапазоне температур 20…40 ºС. В доступной литературе длярассматриваемого диапазона температур приводятся данные по теплообмену нагоризонтальных плоских и оребренных пластинах, а также по теплообмену для6цилиндрических тел, использование которых не всегда представляется возможнымиз-за узкого круга рассматриваемых поверхностей теплообмена.Целью работы является улучшение эксплуатационных характеристикмобильных дистилляционных опреснительных установок и определение ихпараметров работы на пусковых режимах.Задачи исследования:1.Разработатьсхемноерешениемобильногодистиллятора,функционирующего в диапазоне температур кипения воды 20…40 ºС, способногоиспользовать альтернативные источники энергии.2.Обосновать корректность выбора расчетных зависимостей дляопределения коэффициента теплоотдачи при прогреве массы воды в свободномобъеменавертикальныхтрубахвусловияхвакуумированияпаровогопространства.3.Разработатьматематическуюмодельнестационарноготепломассообменного процесса в одноступенчатой дистилляционной установке смеханической компрессией пара.4.Создать экспериментальный стенд для исследования вакуумногодистиллятора.5.Провести серию экспериментов для подтверждения работоспособноститехнического решения и верификации расчетных зависимостей.Научная новизна:1.Разработана и экспериментально подтверждена математическаямодель нестационарного тепломассообменного процесса кипения жидкости вгермокамере одноступенчатой дистилляционной установки с механическойкомпрессией пара, позволяющая определить параметры работы и время выходаустановки на режим.2.Предложена и обоснована расчетная зависимость для определениякоэффициента теплоотдачи при прогреве массы воды в свободном объеме навертикальных трубах в условиях вакуумирования парового пространства.7Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическаязначимость диссертационной работы состоит в разработанном математическомописаниинестационарноготепломассобменногопроцессаввакуумнойодноступенчатой дистилляционной установке с механической компрессией пара,что расширяет круг рассмотренных вопросов и полученных знаний в областидистилляционных установок.Практическая ценность диссертационной работы заключается в возможностисоздания новых теплонасосных дистилляционных установок и оптимизациипараметров работы существующих систем на базе результатов экспериментальногоисследования:1.Верифицирована математическая зависимость для расчета временивыхода на режим одноступенчатой дистилляционной установки с механическойкомпрессией пара.2.Определены параметры работы двухроторного вакуумного насос-компрессоратипаРУТС,функционирующеговсоставевакуумнойдистилляционной установки с механической компрессией пара в качествеосновного средства перемещения и сжатия паров.3.Получены опытные данные по теплоотдаче при прогреве массы воды всвободном объеме на вертикальных трубах в условиях вакуумирования паровогопространства.Результаты, полученные автором в ходе выполнения работ, использованы вотчетах НИР по договору № 9344ГУ/2015 от 28 декабря 2015 г., финансируемомуФедеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействияразвитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» по теме«Разработка и исследование энергоэффективных теплонасосных дистилляционныхустановок для опреснения и водоподготовки».Методология и методы исследования.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
