利用缸套冷却水进行海水淡化装置设计designofseawaterdesalinationdeviceusingcyli
摘 要摘 要海水淡化装置是从海水中获取淡水的装置，舰船上常用的是蒸馏法和反渗透法。舰船的航行和船员的生活都需要大量的淡水。现实情况是，船舶远航时，依靠自身携带的淡水是有限的，而且水储存时间过久后就会变质，满足不了船员的生活用水和有关设备使用的要求。为了增大船舶的续航力和海上自持力，改善船员的生活条件，现代船舶大都装备了海水淡化装置。 船舶海水淡化装置作为船舶的辅助装置，对船舶的航行起到了重要的作用。 本文基于真空蒸馏法，设计一种新型海水淡化装置，可以利用船舶的废弃余热，高效节能。该装置利用船舶柴油机的缸套冷却水作为海水蒸发器的热源，海水在设计的蒸发器中与缸套冷却水换热蒸发，进入板式冷凝器中冷凝成淡水。关键字海水淡化，缸套冷却水，蒸发器，冷凝器
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1应用现状 1
1.2.2研究现状 1
1.3海水淡化主要原理 2
1.3.1蒸馏法 2
1.3.2反渗透(RO)法 2
1.4海水淡化装置 2
1.4.1沸腾式海水淡化装置 2
1.4.2压汽式海水淡化装置 5
1.4.3多级闪发式海水淡化装置 5
1.4.4热泵式海水淡化装置 6
1.4.5反渗透海水淡化装置 6
1.4.6电渗析海水淡化装置 7
第二章 蒸发器的选型和设计 9
2.1热交换器的选型 9
2.2热交换器的设计 12
2.3冷凝器的选型 18
2.4冷凝器的设计 20
2.5 泵的选型 23
2.5.1泵的选型原则 24
第三章 影响海水淡化装置的因素 27
3.1影响水质的因素 27
3.2影响造水量的因素 28
总结与展望 30
致 谢 31
参考文献 32
绪论
1.1选题的目的和意义
海水淡化装 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
置，是一种从海水中制取淡水的装置。通常来说，淡水就是含盐量低于1g/L的水。不论是船舶的航行还是船员的生活，都离不开大量的淡水。实际情况是船舶航行携带的淡水数量有限，无法满足实际需求。这种情况下，海水淡化装置就发挥出它巨大的作用。现役的大中型船舶大都安装了海水淡化装置，从而增强了自身的续航力。通常情况下，一艘大型舰船的每天但是需求量约为200吨。
一般情况下，以柴油机作为主机的船舶，排出的废气的温度很高，可以达到300～400℃。作为冷却介质的缸套冷却水的温度也较高，可以达到80～90℃。在柴油机燃烧柴油所发出的热量中，仅有30％40％的热量转化为有效功，而冷却水和废气所带走的热量分别为15％35％和25％45％。从利用船舶装置的节能方面看，回收这些热量是非常重要的途径。利用船舶的缸套冷却水来进行海水淡化，一方面节约了大量的热量，另一方面也节约了一定的资源。
1.2国内外研究现状
1.2.1应用现状
目前，比较常见的海水淡化装置大多采用蒸馏法。其中，单效蒸馏装置和多级闪蒸装置，是小容量船舶和大容量船舶的典型代表。渗透膜技术是后来出现的技术，为海水淡化提供了更多的选择。反渗透技术的日趋成熟，使得这种设计的维修性和可靠性得到了提高。除此以外，因为较小的尺寸和优秀的性能，成为了各国海军的首选。随着技术的不断发展和积累，海水淡化的装置越来越成熟，可靠性和经济性不断提高。在改进海水淡化装置方面，成功地进行了结构的改变和强化传热的研究。通过组合不同的结构，使装置变得更为紧凑，提高效率，实现系统的最优化设计。除此之外，市场上反渗透海水淡化技术的装置也得到了认可。，但是这种装置也存在缺点，就是昂贵的反渗透膜和繁杂的维护保养。因此，这种装置还不可能大规模的使用。
1.2.2研究现状
多种多样的海水淡化技术，为人们探索如何实现海水淡化提供了更多的可能性。海水淡化技术成为了世界各国的研究热点，集中体现在以下方面：
新材料和新技术。材料的性能反映了海水淡化的水平。海水淡化装置的性能，同样离不开材料的影响。美国的相关研究，也验证了这一点。此外，国外出现的新型不锈钢材料，在海水淡化装置中成功应用的实例，也预示着未来的材料选择更加趋向于高级合金不锈钢。工艺技术影响和制约海水淡化技术的发展。此外，考虑到实际的应用，在闪蒸和蒸馏的装置中，可以利用纳滤技术。
控制系统的智能化。控制系统越来越趋向于智能化，传统的控制系统不能够满足现实的需求。新型的智能化的装置，最终目标就是装置的全部数字化的智能控制系统，使整个装置的可靠性和维护性达到最优状态。
1.3海水淡化主要原理
1.3.1蒸馏法
蒸馏法，一种古老的常见的海水淡化方法。它将海水加热蒸发形成蒸汽（即二次蒸汽），再将这些蒸汽引入到冷凝器中进行冷凝，从而获取淡水。用蒸馏法淡化海水，会产生水相变的过程。而水的汽化潜热很大，造成的问题就是消耗的能量变大。在用来加热海水的装置内部，可能产生结垢和腐蚀的问题。但是蒸馏法可以直接利用新蒸汽或者废汽等作为加热的工质，提高了资源的使用率。此外，产生的淡水的纯度也比较高。船舶上的缸套冷却水温度可以达到60～75℃，作为加热海水的热源非常合适。
1.3.2反渗透(RO)法
反渗透法是一种膜分离的操作，借助压力差，将海水加压到水的渗透压力以上，使海水通过半渗透膜，从海水溶液中分离出溶剂来，从而实现海水的脱盐淡化。由于它的能耗低（无相变）和占地少等优点，使得它可以连续运行，成为了大中型装置的首选。
1.4海水淡化装置
1.4.1沸腾式海水淡化装置
船用海水淡化装置有两个主要的装置：蒸发器和冷凝器。蒸发器和冷凝器都属于热交换器，进行能量的交换传递。海水的加热和沸腾都是站蒸发器中完进行，而二次蒸汽的冷凝则是在冷凝器中完成的。在蒸发器中，加热工质对原料海水进行加热。当温度达到海水的沸点，海水就会沸腾汽化，并且产生了二次蒸汽。在冷凝器中，二次蒸汽冷凝成为淡水。目前，这种真空式蒸馏法的海水淡化装置最为常见。综合起来，它具有以下的优点：
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1应用现状 1
1.2.2研究现状 1
1.3海水淡化主要原理 2
1.3.1蒸馏法 2
1.3.2反渗透(RO)法 2
1.4海水淡化装置 2
1.4.1沸腾式海水淡化装置 2
1.4.2压汽式海水淡化装置 5
1.4.3多级闪发式海水淡化装置 5
1.4.4热泵式海水淡化装置 6
1.4.5反渗透海水淡化装置 6
1.4.6电渗析海水淡化装置 7
第二章 蒸发器的选型和设计 9
2.1热交换器的选型 9
2.2热交换器的设计 12
2.3冷凝器的选型 18
2.4冷凝器的设计 20
2.5 泵的选型 23
2.5.1泵的选型原则 24
第三章 影响海水淡化装置的因素 27
3.1影响水质的因素 27
3.2影响造水量的因素 28
总结与展望 30
致 谢 31
参考文献 32
绪论
1.1选题的目的和意义
海水淡化装 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
置，是一种从海水中制取淡水的装置。通常来说，淡水就是含盐量低于1g/L的水。不论是船舶的航行还是船员的生活，都离不开大量的淡水。实际情况是船舶航行携带的淡水数量有限，无法满足实际需求。这种情况下，海水淡化装置就发挥出它巨大的作用。现役的大中型船舶大都安装了海水淡化装置，从而增强了自身的续航力。通常情况下，一艘大型舰船的每天但是需求量约为200吨。
一般情况下，以柴油机作为主机的船舶，排出的废气的温度很高，可以达到300～400℃。作为冷却介质的缸套冷却水的温度也较高，可以达到80～90℃。在柴油机燃烧柴油所发出的热量中，仅有30％40％的热量转化为有效功，而冷却水和废气所带走的热量分别为15％35％和25％45％。从利用船舶装置的节能方面看，回收这些热量是非常重要的途径。利用船舶的缸套冷却水来进行海水淡化，一方面节约了大量的热量，另一方面也节约了一定的资源。
1.2国内外研究现状
1.2.1应用现状
目前，比较常见的海水淡化装置大多采用蒸馏法。其中，单效蒸馏装置和多级闪蒸装置，是小容量船舶和大容量船舶的典型代表。渗透膜技术是后来出现的技术，为海水淡化提供了更多的选择。反渗透技术的日趋成熟，使得这种设计的维修性和可靠性得到了提高。除此以外，因为较小的尺寸和优秀的性能，成为了各国海军的首选。随着技术的不断发展和积累，海水淡化的装置越来越成熟，可靠性和经济性不断提高。在改进海水淡化装置方面，成功地进行了结构的改变和强化传热的研究。通过组合不同的结构，使装置变得更为紧凑，提高效率，实现系统的最优化设计。除此之外，市场上反渗透海水淡化技术的装置也得到了认可。，但是这种装置也存在缺点，就是昂贵的反渗透膜和繁杂的维护保养。因此，这种装置还不可能大规模的使用。
1.2.2研究现状
多种多样的海水淡化技术，为人们探索如何实现海水淡化提供了更多的可能性。海水淡化技术成为了世界各国的研究热点，集中体现在以下方面：
新材料和新技术。材料的性能反映了海水淡化的水平。海水淡化装置的性能，同样离不开材料的影响。美国的相关研究，也验证了这一点。此外，国外出现的新型不锈钢材料，在海水淡化装置中成功应用的实例，也预示着未来的材料选择更加趋向于高级合金不锈钢。工艺技术影响和制约海水淡化技术的发展。此外，考虑到实际的应用，在闪蒸和蒸馏的装置中，可以利用纳滤技术。
控制系统的智能化。控制系统越来越趋向于智能化，传统的控制系统不能够满足现实的需求。新型的智能化的装置，最终目标就是装置的全部数字化的智能控制系统，使整个装置的可靠性和维护性达到最优状态。
1.3海水淡化主要原理
1.3.1蒸馏法
蒸馏法，一种古老的常见的海水淡化方法。它将海水加热蒸发形成蒸汽（即二次蒸汽），再将这些蒸汽引入到冷凝器中进行冷凝，从而获取淡水。用蒸馏法淡化海水，会产生水相变的过程。而水的汽化潜热很大，造成的问题就是消耗的能量变大。在用来加热海水的装置内部，可能产生结垢和腐蚀的问题。但是蒸馏法可以直接利用新蒸汽或者废汽等作为加热的工质，提高了资源的使用率。此外，产生的淡水的纯度也比较高。船舶上的缸套冷却水温度可以达到60～75℃，作为加热海水的热源非常合适。
1.3.2反渗透(RO)法
反渗透法是一种膜分离的操作，借助压力差，将海水加压到水的渗透压力以上，使海水通过半渗透膜，从海水溶液中分离出溶剂来，从而实现海水的脱盐淡化。由于它的能耗低（无相变）和占地少等优点，使得它可以连续运行，成为了大中型装置的首选。
1.4海水淡化装置
1.4.1沸腾式海水淡化装置
船用海水淡化装置有两个主要的装置：蒸发器和冷凝器。蒸发器和冷凝器都属于热交换器，进行能量的交换传递。海水的加热和沸腾都是站蒸发器中完进行，而二次蒸汽的冷凝则是在冷凝器中完成的。在蒸发器中，加热工质对原料海水进行加热。当温度达到海水的沸点，海水就会沸腾汽化，并且产生了二次蒸汽。在冷凝器中，二次蒸汽冷凝成为淡水。目前，这种真空式蒸馏法的海水淡化装置最为常见。综合起来，它具有以下的优点：
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