海水淡化压缩-喷射复合型热泵热经济性研究.pdfVIP

9824 海水淡化压缩一喷射复合型热泵的 热经济性研究 龚晓波 顾兆林冯 霄 茄永章 贾德金 (眄鸯交通大学化工学院) (河南油田设计院 摘 要 根据“节能”和“经济”两项原则，设计出用于海水淡化工艺的新型压缩喷射复合泵{复合热泵通过 消耗--4,部分电能，又利用部分工作蒸汽，甚至废热蒸汽，从而大大降低了运行费用，在“节能”和“经济” 方面，取得了比压缩式和喷射式两种热泵都更为合理的教罂． 一、引 言 近年来，随着人口的迅速增长、工她的蓬勃发展，淡水供应问题已成为世界关注的中 心． 海水的淡化和海水直接利用作为解决水源危机的重要途径，日益受到各国重视，多级 闪蒸、多效蒸发、热泵蒸发、太阳能蒸馏和瞑蒸馏等蒸馏脱盐方法在实践中都行之有效． 用于海水蒸发的热泵蒸发器主要有喷射式热泵和机械压缩式热泵．蒸汽喷射式热泵 投资少，可以利用废热蒸汽，但性能COP系数较低，操作费用高；机械压缩式热泵运行费 用少，但在大流量、高压比的情况下，需实行多级压缩，设备投资较大． 本文介绍一种用于海水淡化的压缩一喷射复合唰热泵，并研究其热经济性． 二、基本结构及工作原理 压缩一喷射复合型热泵的结构如图1所示． 它由机壳7和转子构成．在机壳』：装有高压蒸汽进口5、高压蒸汽室4、低压蒸汽进口 16、低压蒸汽室17、叶片扩压器lo、叶片凋流器12和蜗壳9．转子分为左右两个部分．左 侧为高压侧，转轴上装有圆形平衡盘3和旋转圆盘11，旋转圆盘上又裴有导风轮l5，在旋 转圆盘的外缘和机壳之间，沿圆周片向等距离地开一组高压蒸汽拉伐尔喷管8；右侧为低 压蒸汽侧，主要部件为叶轮14，在叶轮进口的前部还装有导风轮17．在高压蒸汽侧旋转圆 盘和低压蒸汽侧叶轮之间有绝热层13． 低压蒸汽从低压蒸汽室经导风轮进入叶轮，压力和动能被提高，从叶轮出来的气流经 调流叶片调节方向，以使之尽量与喷管中喷出 的高速气流方向一‘致而提高混台效率．高压蒸 汽从高压蒸汽章经导风轮进入高压蒸汽舱，旋 转圆盘并不能使高压蒸汽的动能有多少提高， 相反．存设计圆盘上的喷管时，使喷管的中jD线 与转轴心线在空间垂直，在中心线与转子外缘 交点处，中心线与圆周速度自1向之问的夹角人 于90。，并根据蒸汽喷H{前后的压力差千【j转子外 缘的速度u。设计的蒸汽喷管的形状．使Ⅳ，。≤ 【j。，方向和u。相反．如闰2所示。高压蒸汽流经 拉伐尔喷管，产生超音速的蒸汽流．根据动量矩 定理，周向速度分量∥。。产牛方向和转轴驱动力 矩方向一致的动量矩．可以驱动叶轮，并减少电 机的功率．高压蒸汽形成的超音速气流与叶轮 出口处的低压蒸汽进行动量混台．然后进入叶 图1复合窜热泵装置图 片扩雎器增压，最后进入蜗壳．j；磊髫l。∑害磊≤茹1‘亨兰毒赢高 由此要墨苎宝竺警琶的竺点在于：；：i孑叠，8五蕊f_。竺妻+j。嗣流芸片 (】)蒸汽喷射泵中低压蒸汽的初速度一般l 叶轮1s～导面轮 3一绝热层14 为零，冈此被抽吸的过程巾涡流损失人．而复台。6 低压藏汽进“17一一低压蒸汽室 型热泵的蒸汽动量混合过程中，低压楚汽由于透平增压，提高J’压力和动能，减少了混合 损失． (2)在常规蒸汽喷射泵中，上作蒸汽压力一般在2～ 型热泵有效地利用了j二作蒸汽的作功能力，减少_厂电功率消 耗，节省r电能． 它也有不利因素： (1)需额外输入电能． (2)增加了复台泵这样一个部件．增大了投资费用． 同2喷管出u速度三角彤