杭州純水設(shè)備解讀：海水淡化；主動(dòng)真空；余熱；太陽能
關(guān)鍵詞：海水淡化；主動(dòng)真空；余熱；太陽能
引言
目前，柴油機(jī)以其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)國(guó)內(nèi)外船舶的主動(dòng)力推進(jìn)裝置的主體。然而，柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)提供能量的過程中，雖功率高，但柴油機(jī)發(fā)生大量的熱能仍未被完全利用。以型號(hào)為MA N12K98ME/MC柴油機(jī)為例，柴油機(jī)發(fā)生的能量?jī)H50%熱量用于動(dòng)力裝置做功，其中主機(jī)的缸套冷卻水的溫度高達(dá)353K80℃）[1]目前的研究和應(yīng)用尚未對(duì)這部分的能量進(jìn)行有效利用，杭州純水設(shè)備而近規(guī)范大氣壓下飽和溫度的缸套冷卻水，對(duì)于海水淡化來說具有較高的利用價(jià)值。
1方法的可行性
太陽能是天然能源，零利息而來源廣泛，雖效率低，但其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
由Sharma和Goswami提出的一個(gè)在理論和實(shí)驗(yàn)上設(shè)計(jì)了一個(gè)太陽能真空脫鹽的系統(tǒng)[2]
真空脫鹽系統(tǒng)中，真空的蒸發(fā)器中，大氣壓力的作用下，地面的海水因虹吸作用，經(jīng)管道自發(fā)流入到蒸發(fā)器中。蒸發(fā)器的海水受太陽能輻射能，受熱緩慢蒸發(fā)濃縮。
濃縮的海水自上而下的流入鹽水罐中，而低溫海水與高溫濃縮海水進(jìn)行熱交換，加強(qiáng)換熱減少系統(tǒng)的熱損失。同時(shí)，蒸汽通過管翅式冷凝器中，發(fā)生的蒸汽壓力梯度，使蒸汽向冷凝器自發(fā)流動(dòng)[2]最后通過管路輸送至淡水罐中儲(chǔ)存。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明與他開發(fā)的模型預(yù)測(cè)所吻合。
此基礎(chǔ)上，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)行耦合主機(jī)余熱，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的系統(tǒng)。
2系統(tǒng)工作原理
圖三 系統(tǒng)原理示意圖
將濃縮鹽水柜和淡水柜設(shè)置在機(jī)艙，甲板上利用鋼架結(jié)構(gòu)將海水淡化單元抬高至離淡水柜距離10m位置，蒸發(fā)器中發(fā)生主動(dòng)真空，真空度很高的情況下，可使海水的沸點(diǎn)降低至40℃，這大大減少了常壓下將海水加熱至沸騰的熱量。
首先將要進(jìn)行淡化的海水經(jīng)海水泵由舷外泵入管道內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行期間，閥A3關(guān)閉的海水經(jīng)A4泵向太陽能預(yù)熱器，這個(gè)過程中，海水還要與冷凝器中的二次蒸汽發(fā)生熱交換，蒸汽冷凝的同時(shí)，又對(duì)進(jìn)口海水進(jìn)行了預(yù)熱，減少了系統(tǒng)對(duì)外界的熱損失。而后經(jīng)過太陽能的再次加熱，送入具有一定真空度的蒸發(fā)器中，蒸發(fā)器中，海水又經(jīng)過主機(jī)缸套水的繼續(xù)加熱，保證蒸發(fā)器里的海水能繼續(xù)被加熱而沸騰。發(fā)生的蒸汽被冷凝后送往淡水柜儲(chǔ)存。
發(fā)生真空的操作：機(jī)艙內(nèi)的淡水和濃縮鹽水收集柜要與大氣相通，這樣才干順利的使淡水和濃縮鹽水在重力的作用下流下來，高架上部的蒸發(fā)器和冷凝器要保證密封與絕緣。要使該系統(tǒng)產(chǎn)生真空，開啟系統(tǒng)之前。關(guān)閉所有的閥門。首先將所有的管道住滿相應(yīng)的液體。然后打開閥A3A 1向蒸發(fā)器和冷凝器充入海水，要保證海水全部將蒸發(fā)器和冷凝器充滿，打開截止閥A1目的使之前留在蒸發(fā)器內(nèi)的空氣全部排出。將蒸發(fā)器和冷凝器中充溢海水之后關(guān)閉閥A1A 3隨后打開閥A2A 5使水在重力的作用下自行流下，蒸發(fā)器上部便形成了一個(gè)穩(wěn)定的真空。隨后打開閥A4A 6系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒[3]該系統(tǒng)中，要保證蒸發(fā)器中有水沒過主機(jī)缸套水的換熱管路。
3結(jié)語
船舶上除主機(jī)之外還有很多船用設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生很大的余熱，這些可以依照一定方法加以利用。該系統(tǒng)中，可以在進(jìn)入蒸發(fā)器之前加裝一個(gè)三通閥，交替或一并向系統(tǒng)供熱。
采用主動(dòng)真空的利用太陽能和余熱的真空沸騰式海水淡化系統(tǒng)，大氣和重力的自然作用下，通過平衡供應(yīng)管路和排出管路中的靜水壓強(qiáng)和大氣壓力發(fā)生一個(gè)穩(wěn)定的真空，且自然地保持真空，降低了制造真空的額能量。海水的預(yù)熱由經(jīng)過再次加熱的主機(jī)缸套冷卻水提供，蒸發(fā)器中保持海水繼續(xù)沸騰的熱量由太陽能提供，提供給該系統(tǒng)的能量會(huì)大大降低。但此系統(tǒng)的制造工藝簡(jiǎn)單，真空易于維持，制造淡水的利息很低，該系統(tǒng)可以與船舶其它設(shè)施余熱相耦合，可操作的空間很大。杭州純水設(shè)備采用此系統(tǒng)可一定水平上降低污染和船舶的營(yíng)運(yùn)利息，減少對(duì)外界的排放，減輕污染。
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