远海风电与潮流能复合多功能海上平台海水淡化装置设计(附件)【字数：18612】
摘 要摘 要随着全球水资源以及能量资源开采的加剧，世界各国都在面临资源匮乏问题。但是事实上，我们可以利用的风能，潮汐能以及海水资源十分丰富。所以我们研究的风能潮汐能海水淡化技术十分有必要，这是我们未来社会发展的必然趋向，本设计的研究基础是一个应用于远海平台的海水淡化装置。相对而言反渗透技术特别有利于此种状况的应用。本文设计的基础是一个反渗透海水淡化设备，根据产水量的需求我们选择的反渗透膜是陶氏SW30-2540，它的产水量能够达到2.6m3/d，能够满足海上平台的应急需求。该种反渗透膜对进水量的要求需要达到1.4m3/h，所以所需要选择的高压泵需要达到的出水流量应该为1.4m3/h，所以高压泵选型为RK24.15HN，它能够达到出水量的需求。而反渗透膜的工作压力需求为5.5Mpa，所以我们可以求得所需要的高压泵的输入功率需求。在进行设计的时候加入了皮囊式蓄能器，它的工作压力选择液体工作压力的70％即3.85Mpa，此外，必须要设计一个轴功齿轮系统将风力机和水轮机的机械能传递到柱塞泵使得柱塞运转。在经过对机械效率损失以及泵效率进行结合计算之后，我们设计一个传动比为1:5的齿轮箱。经计算求得在风力机或水轮机进行单独工作的时候都应满足输出功率约为3kw的需求，设计选型为风力机为FT-3000G水轮机为精工-3000。关键词潮流能；风能；海水淡化；反渗透
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 本课题研究背景及意义 1
1.2 国内外风能潮汐能海水淡化现状 2
1.2.1 国外风能潮汐能海水淡化现状 2
1.2.2 国内风能潮汐能海水淡化现状 3
1.3 研究目的及研究内容 5
1.4 本章小结 5
第二章 海水淡化技术分析介绍 6
2.1 海水淡化技术介绍 6
2.1.1 多级闪蒸法海水淡化（MSF） 6
2.1.2 多效蒸馏法海水淡化（MED） 7
2.1.3 压汽蒸馏法海水淡化（MVC） 8
2.1.4 反渗透法（RO） 9
2.1.5 主要海水淡化技术比较 10
2.2 风能海水淡化利用技术 11
2.3 潮汐能海水淡化利用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
技术 11
2.4 设计思想 12
2.5 本章小结 12
第三章 风能潮汐能RO淡化系统装置设计 13
3.1 反渗透膜的分类与选择 13
3.2 蓄能器的分类与选择 15
3.3 高压泵的分类与选择 17
3.4 传动轴齿轮系统的设计选型 18
3.5 风力机以及水轮机的设计选型 19
3.6 海水预处理 21
3.7 设计缺陷 21
3.8 本章小结 22
第四章 能量损失及功率计算 23
4.1 反渗透管道压力损失计算 23
4.2 蓄能器选择及容积压力计算 24
4.3 高压泵功率计算 25
4.4 齿轮箱设计及功率损失计算 26
4.5 齿轮箱传动比设计计算 27
4.6 在单运行情况下风能与潮汐能的转速要求 28
4.7 本章小结 28
第五章 零件图绘制 29
5.1 反渗透膜绘制 29
5.2 反渗透膜防尘盖绘制 29
5.3 流量计绘制 30
5.4 驱动齿轮绘制 30
5.5 传入齿轮绘制 31
5.6 圆柱齿轮轴绘制 31
5.7 圆锥齿轮轴绘制 32
5.8 本章小结 32
总 结 33
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪 论
1.1 本课题研究背景及意义
随着现代社会的科技发展以及人口基数的不断增长，人类消耗的资源量正在逐渐扩大，水资源毫无意外是其中之一。水是我们人类发展进程中不可或缺的资源。但是，在人类文明的逐步发展下，人类对水资源的需求量正在慢慢扩大，可是水资源环境已经开始急剧的恶化，水资源匮乏问题已经成为人类社会发展过程中的主要问题。虽然我们地球表面有71％的表面被水覆盖，然而，对于我们可以开发的淡水资源（河水，地下水，湖泊）而言，在这淡水资源中能供我们使用的仅有那淡水总资源的0.3％。目前，世界上大约有80多个国家或者地区处于严重缺水的状况， 联合国所列出的13个最贫水国家之一就有我们中国。专家预计，到2025年，世界将近一半的人口将陷入缺水的状况[1]。我国的水资源总量大概是2.9万亿m3，虽然这个量很大，但是对于我们这个人口大国而言我们的人均的水资源量仅仅有2200m3。随着社会的发展，尤其是工业的发展，对于地下水以及湖泊淡水的污染特别严重，城市同样是淡水污染的源头之一，城市的污水排放处理不及时对地下水的污染十分巨大。由于化石能源特别是煤炭能源的大规模开发利用，对生态环境造成了严重破坏。大量耕地被占用，水资源污染严重，二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和有害重金属排放量大，臭氧及细颗粒物等污染加剧[2]。除此之外，我国的淡水资源分配有着很大的不平衡性，东部季风气候区域水资源较丰富，西北非季风气候内陆区域水资源紧张，西北内陆仅占全国水资源总量的4.64％[3]。
综上所述，水资源的问题一定是社会未来发展的重大问题，积极开发新能源是发展路上必不可少的一部分。而对于新能源的开发，我们人类已经有了几十年的研究历程。其中，主要开发的新能源是太阳能，风能以及海洋能。地球表面71％的面积被海洋所覆盖，其中蕴含的各类资源都比较丰富，海水可以说是取之不竭的资源，蕴含的海洋能也是蕴含量巨大的可再生能源[4]。此外，海上的风能资源同样是十分巨大的。东部沿海陆地、及近岸海域风能资源丰富，其可发量约为10亿千瓦。主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省、市[5]。目前海上海洋能和风能的主要应用就是发电以及海水淡化。对于远离陆地的小岛或者浮台而言。海水淡化是解决水资源问题的重要途径之一，应用反渗透海水淡化对于缓解沿海城市的水资源匮乏问题，尤其是对于深海岛屿或者海上平台具有重大作用。
1.2 国内外风能潮汐能海水淡化现状
1.2.1 国外风能潮汐能海水淡化现状
近年来随着科学技术的发展，人类对于潮汐能与风能的使用有了很快的进步。其中美国和日本作为当今世界的两个科技大国，这两个国家在海水淡化技术发展上相对而言比较成熟，他们的海水淡化装置在全球市场的比率份额已经达到了30％。而且现如今人类对于海水淡化的利用发展已经正在向大规模化发展，海水淡化技术已经成为人类在短期中最有效的方法了。截止到2004年全球已有130多个国家应用海水淡化技术，海水淡化日产水量约3775万m3。以色列70％的淡水资源来自于海水淡化，2005年以色列的日产海水淡化水量达到了73.8万m3。目前世界最大的反渗透海水淡化厂是以色列南部地中海岸工业区的阿什凯隆海水淡化厂，日产淡水能够达到33万m3。澳大利亚在前几年也同样建设了一个日产淡水量几乎能够达到15万吨的风能海水淡化工程。在19世纪的时候，船上就有了通过火源加热船用的蒸馏器来制取淡水。在第二次世界大战的时候，海水淡化技术有了强大的改变，这主要是为了解决修建在干旱军事地区的淡水需求问题。所以，在世界大战结束之后，许多国家开始重视水源淡化的发展技术，开始了大量的研究事宜。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 本课题研究背景及意义 1
1.2 国内外风能潮汐能海水淡化现状 2
1.2.1 国外风能潮汐能海水淡化现状 2
1.2.2 国内风能潮汐能海水淡化现状 3
1.3 研究目的及研究内容 5
1.4 本章小结 5
第二章 海水淡化技术分析介绍 6
2.1 海水淡化技术介绍 6
2.1.1 多级闪蒸法海水淡化（MSF） 6
2.1.2 多效蒸馏法海水淡化（MED） 7
2.1.3 压汽蒸馏法海水淡化（MVC） 8
2.1.4 反渗透法（RO） 9
2.1.5 主要海水淡化技术比较 10
2.2 风能海水淡化利用技术 11
2.3 潮汐能海水淡化利用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
技术 11
2.4 设计思想 12
2.5 本章小结 12
第三章 风能潮汐能RO淡化系统装置设计 13
3.1 反渗透膜的分类与选择 13
3.2 蓄能器的分类与选择 15
3.3 高压泵的分类与选择 17
3.4 传动轴齿轮系统的设计选型 18
3.5 风力机以及水轮机的设计选型 19
3.6 海水预处理 21
3.7 设计缺陷 21
3.8 本章小结 22
第四章 能量损失及功率计算 23
4.1 反渗透管道压力损失计算 23
4.2 蓄能器选择及容积压力计算 24
4.3 高压泵功率计算 25
4.4 齿轮箱设计及功率损失计算 26
4.5 齿轮箱传动比设计计算 27
4.6 在单运行情况下风能与潮汐能的转速要求 28
4.7 本章小结 28
第五章 零件图绘制 29
5.1 反渗透膜绘制 29
5.2 反渗透膜防尘盖绘制 29
5.3 流量计绘制 30
5.4 驱动齿轮绘制 30
5.5 传入齿轮绘制 31
5.6 圆柱齿轮轴绘制 31
5.7 圆锥齿轮轴绘制 32
5.8 本章小结 32
总 结 33
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪 论
1.1 本课题研究背景及意义
随着现代社会的科技发展以及人口基数的不断增长，人类消耗的资源量正在逐渐扩大，水资源毫无意外是其中之一。水是我们人类发展进程中不可或缺的资源。但是，在人类文明的逐步发展下，人类对水资源的需求量正在慢慢扩大，可是水资源环境已经开始急剧的恶化，水资源匮乏问题已经成为人类社会发展过程中的主要问题。虽然我们地球表面有71％的表面被水覆盖，然而，对于我们可以开发的淡水资源（河水，地下水，湖泊）而言，在这淡水资源中能供我们使用的仅有那淡水总资源的0.3％。目前，世界上大约有80多个国家或者地区处于严重缺水的状况， 联合国所列出的13个最贫水国家之一就有我们中国。专家预计，到2025年，世界将近一半的人口将陷入缺水的状况[1]。我国的水资源总量大概是2.9万亿m3，虽然这个量很大，但是对于我们这个人口大国而言我们的人均的水资源量仅仅有2200m3。随着社会的发展，尤其是工业的发展，对于地下水以及湖泊淡水的污染特别严重，城市同样是淡水污染的源头之一，城市的污水排放处理不及时对地下水的污染十分巨大。由于化石能源特别是煤炭能源的大规模开发利用，对生态环境造成了严重破坏。大量耕地被占用，水资源污染严重，二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和有害重金属排放量大，臭氧及细颗粒物等污染加剧[2]。除此之外，我国的淡水资源分配有着很大的不平衡性，东部季风气候区域水资源较丰富，西北非季风气候内陆区域水资源紧张，西北内陆仅占全国水资源总量的4.64％[3]。
综上所述，水资源的问题一定是社会未来发展的重大问题，积极开发新能源是发展路上必不可少的一部分。而对于新能源的开发，我们人类已经有了几十年的研究历程。其中，主要开发的新能源是太阳能，风能以及海洋能。地球表面71％的面积被海洋所覆盖，其中蕴含的各类资源都比较丰富，海水可以说是取之不竭的资源，蕴含的海洋能也是蕴含量巨大的可再生能源[4]。此外，海上的风能资源同样是十分巨大的。东部沿海陆地、及近岸海域风能资源丰富，其可发量约为10亿千瓦。主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省、市[5]。目前海上海洋能和风能的主要应用就是发电以及海水淡化。对于远离陆地的小岛或者浮台而言。海水淡化是解决水资源问题的重要途径之一，应用反渗透海水淡化对于缓解沿海城市的水资源匮乏问题，尤其是对于深海岛屿或者海上平台具有重大作用。
1.2 国内外风能潮汐能海水淡化现状
1.2.1 国外风能潮汐能海水淡化现状
近年来随着科学技术的发展，人类对于潮汐能与风能的使用有了很快的进步。其中美国和日本作为当今世界的两个科技大国，这两个国家在海水淡化技术发展上相对而言比较成熟，他们的海水淡化装置在全球市场的比率份额已经达到了30％。而且现如今人类对于海水淡化的利用发展已经正在向大规模化发展，海水淡化技术已经成为人类在短期中最有效的方法了。截止到2004年全球已有130多个国家应用海水淡化技术，海水淡化日产水量约3775万m3。以色列70％的淡水资源来自于海水淡化，2005年以色列的日产海水淡化水量达到了73.8万m3。目前世界最大的反渗透海水淡化厂是以色列南部地中海岸工业区的阿什凯隆海水淡化厂，日产淡水能够达到33万m3。澳大利亚在前几年也同样建设了一个日产淡水量几乎能够达到15万吨的风能海水淡化工程。在19世纪的时候，船上就有了通过火源加热船用的蒸馏器来制取淡水。在第二次世界大战的时候，海水淡化技术有了强大的改变，这主要是为了解决修建在干旱军事地区的淡水需求问题。所以，在世界大战结束之后，许多国家开始重视水源淡化的发展技术，开始了大量的研究事宜。
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