30吨船舶海水淡化装置结构与系统设计

作     者：李成富 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邱庆刚

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：船舶海水淡化系统 低温多效海水淡化 系统设计 数值模拟 

摘      要：水平管降膜蒸发技术是一种高效的节能换热技术,在够小温差条件下充分利用相变释放或吸收的潜热能,显著提升系统的换热性能,加之其对热源品质要求不高,能够充分利用工业余热等低品位热源,因而被广泛应用于海水淡化系统、石油化工系统、空调制冷系统、低品位余热利用系统等领域。在环保压力越来越大的今天,研究和发展高效节能的换热技术对社会经济发展有重要意义。在远洋船舶系统中,淡水对船员生活和船舶的运行至关重要,而由于船体航运能力及成本限制,远洋船舶不适于携带大量的淡水,因此如何合理的利用船舶动力装置的余热进行海水淡化,为远洋船舶提供稳定且持续的淡水供给。本文根据某特定远洋船舶的运行参数,提出了一套适用的船舶的单效蒸馏法海水淡化装置。设计了海水淡化系统中的蒸汽发生器、多效蒸发器及冷凝器等装置,运用水平管降膜技术设计海水淡化装置的核心部件蒸发器,已改善目前通用的海水淡化机存在的易结垢,效率低的问题,根据设计参数,对系统中需要的零部件进行选型。利用Fluent软件对已经设计好的多效蒸发器内部的换热管进行数值分析,验证系统设计的合理性。对换热管束中的局部进行建模和网格划分后,对降膜铺展过程进行数值模拟分析。研究因素包括水平管管径、管间距大小、喷淋密度大小以及顺排布管和叉排布管之间的差异。研究发现:随着喷淋密度的增加,管外液膜厚度逐渐增加;随着管径的增加,液膜厚度逐渐减小;随着管间距的增加,液膜厚度逐渐减小,水平管间的重力作用促进了液膜的动能积聚;最后对顺排布管和叉排布管方式进行分析,得出叉排布管方式的换热性能更为优异。