基于温差函数的低温多效蒸发海水淡化过程热力学分析_丁涛

第59卷第5期化工学报Vol.59No.52008年5月JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)May2008研究论文基于温差函数的低温多效蒸发海水淡化过程热力学分析丁涛,王世昌(天津大学化工学院,化学工程联合国家重点实验室,天津300072)摘要:从分析低温多效蒸发海水淡化过程的不可逆性出发,建立了海水加热和蒸发以及冷凝器海水预热过程的火用损失关系;导出了反映低温多效蒸发过程热力学效率的不可逆温差函数,为分析、评价过程的热力学效率提供了新的工具;并在温差函数的基础上研究讨论了蒸发器总效数、冷凝器端差、首效加热蒸汽温度和相对热容率等关键因素对低温多效蒸发海水淡化过程热力学效率的影响,为过程的优化、提高过程的能量利用率指明了方向。关键词:低温多效蒸发;海水淡化;热力学分析;温差函数中图分类号:TQ028.61文献标识码:A文章编号:0438-1157(2008)05-1077-06ThermodynamicanalysisofLT-MEDdesalinationprocessbasedontemperaturedifferencefunctionDINGTao,WANGShichang(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,StateKeyLaboratoryofChemicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Thetemperaturedifferencefunction(TDF)reflectingthethermodynamicefficiencyinthelow-temperaturemulti-effectdistillation(LT-MED)processeswasdeveloped,whichprovidedaconvenienttooltoanalyzetheirreversiblebehaviorandevaluatethethermodynamicefficiencyofthissystem.BasedonTDF,theeffectsofseveralkeyfactors,includingthetotalnumberofeffectsofevaporator,theterminaltemperaturedifferenceofcondenser,theheatingsteamtemperatureinthefirsteffectandtheratioofthermalcapacities,onthethermodynamicefficiencyofLT-MEDwereinvestigated.Theresultsshowedthattheexergylossincreasedwithincreasingterminaltemperaturedifferenceofcondenser,increasingheatingsteamtemperatureinthefirsteffectandincreasingratioofthermalcapacities,butdecreasedwithincreasingthetotalnumberofeffectsofevaporator.Keywords:LT-MED;desalination;thermodynamicanalysis;temperaturedifferencefunction2007-11-20收到初稿,2008-02-18收到修改稿。联系人:王世昌。第一作者:丁涛(1978—),男,博士研究生。引言近年来,海水淡化事业在我国得到了越来越多的重视与发展。在河北黄骅、天津泰达等地相继建立了日产能力达到万吨的大型海水淡化装置,而一些规模更大的淡化工程项目也正在建设和规划中。Receiveddate:2007-11-20.Correspondingauthor:Prof.WANGShichang.E-mail:jiswang@tju.edu.cn在国家发展和改革委员会、国家海洋局和财政部联合发布的《海水利用专项规划》中更明确提出了到2010年我国海水淡化能力要达到800000～1000000m3·d-1的目标。目前,在我国的海水淡化市场采用的主要是反渗透和低温多效蒸发技术。反渗透技术由于其过程无相变、耗能低的优点,在国际淡化市场上日益成为发展的主流;而低温多效蒸发过程则在水电联产、低位热能利用等领域有着其他技术不可比拟的优势,也是目前最有发展前途的淡化技术之一。对于有相变发生的热法淡化技术,过程是否节能一向是影响造水成本的关键性因素,而实现节能的最有效手段则在于最大限度地优化