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喷咀形状对小型船用海水淡化器的海水淡化影响第27卷第3期青岛科技大学Vo1.27No.3.2006年.6月JournalofQingdaoUniversityofScienceandTechnologyJun.2006文章编号:16726987(2006)03024503喷咀形状对小型船用海水淡化器的海水淡化影响范军领.姜晖琼(1.青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266042;2.青岛市锅炉和压力容器检验所,山东青岛266015)摘要:研究了喷咀形状对小型船用海水淡化器的海水淡化影响.实验表明,多孔喷咀的淡化效率高,淡化比大,喷咀出口海水流速对淡化比的影响不大.关键词:喷咀形状;海水淡化;海水淡化器中图分类号:TH693.9文献标识码:BTheEffectofNozzleShapeofSeawaterDesaitedEquipmentUsedinSmallShiponSeawaterDesalinationFANJun-ling,JIANGHui-qiongz(1,CollegeofElectromechanicalEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266042,China;2.QingdaoInspectionInstituteofBoilerandPressureVessel,Qingdao266015,China)Abstract:TheeffectofnozzleshapeofseawaterdesaltedequipmentusedinsmallshiponseawaterdesalinationiSstudied.Theresultsshowthatnozzlewithmoreholeshasthehighestefficientanddesalinatingrationinseawaterdesalination.Buttheseawaterflowingspeedofnozzleexithaslittleeffectondesalinationratio.Keywords:nozzleshape;seawaterdesalination;seawaterdesaltedequipment小型船用海水淡化器是利用船上柴油机缸套内循环水余热将海水加热,汽化成水蒸汽,再将水蒸汽冷凝成淡水.由于循环水余热为低品位热源,因此海水被加热后的温度不高.通常从海洋表面抽取的海水温度为1525,被加热后的海水温度可达到3O35,在如此低的温度下,要使海水较好地汽化,相当困难.本工作采用喷射闪蒸蒸发,即在减压的蒸发室内,使通过喷咀喷射出去的海水在低于其相应温度的饱和蒸汽压下蒸发,并对影响蒸发效果的主要因素之一喷咀的结构形式进行了探讨.1实验部分1.1装置本装置主要由加热器,蒸发室及安装在其上收稿日期:200511一O2作者简介:范军领(1973),女,助理研究员部的喷咀,汽水分离器,冷凝器,真空泵等组成,其核心部分为蒸发室及喷咀,如图1所示.由图1看出,用泵将海水从海水罐19中抽出送至加热器6,加热到所设定温度后,通过喷咀18在经过减压的蒸发室8中喷出.海水的一部分汽化,其余的海水重新回到海水罐19中.汽化形成的水蒸汽进入汽水分离器11,液滴返回海水罐19,分离后的水蒸汽进入冷凝器13,冷凝后进入汽水分离器12,泵将冷却水罐14中的冷却水输送到冷凝器13.为使系统保持一定的负压,将不凝性的空气排出,用真空泵17从汽水分离器12的上方抽真空.蒸发室内温度由安装在蒸发室上部的温度计9测量,蒸发室内压力由压力表1O测量.海水自喷咀喷出后在蒸发室内各处的温度用图2所示的安装在蒸发室上的移动测温装置测246青岛科技大学第27卷1.截止阀2.电动机3.离心泵4.热水罐5.流量计6.加热器7.排气阀8.蒸发室9.温度计1O.压力表11.汽水分离器12.汽水分离器13.冷凝器14.冷却水罐15.淡水罐16.真空阀17.真空泵18.喷嘴19.海水罐圈1实验装置Fig.1Experimentaldevice量.该装置的移动横梁上装有3支热敏温度计,转动手柄,使螺杆旋转,横梁便可上下移动,测出所设定点的温度,横梁的最大行程为300mm.喷咀的流量及冷凝下来的淡水量用流量计测量.1.手柄z.蒸发室盖3.螺杆4.喷咀5.移动横梁6.热敏温度计图2移动测温装置Fig.2Movingdeviceofmeasuringtemperature2喷咀的结构形式从便于加工和实用的角度出发,选用多孔,椭圆和圆形3种形式的喷咀.喷咀的流道长度及流通截面积均相等,故当输入的流量相同时,由喷咀出来的海水流速相等.3种喷咀的结构见图3.3结果分析与讨论3.1海水汽化效果通过改变蒸发室的温度t,即改变温差At一t.一t,其中t.为喷咀出口处海水的温度,以及改变喷咀出口处流速,测定出海水自喷咀喷出后,三距喷咀出口端面垂直距离Z处(见图2)的海水温度t:,求得At一t一t,以为纵坐标,以Z为横坐标得出与Z的关系,如图4所示.由图4看出,当喷咀出口处海水流速V相同时,的值无论是大还是小,在距喷咀出口端面Z处,的值均以多孔喷咀的值为最小;当相同时,厂的值无论是大还是小,在距喷咀出I=1端面Z处,的值也以多孔喷咀的值为最小.说明多孔喷咀的汽化效果最好;而且随着V及的增大,的下降速度仍是以多孔喷咀为最快,说明多孔喷咀的汽化效率提高最明显.由于蒸发室的温度一般是由环境决定,故要提高,应尽量提高喷咀出口处的海水温度t.,增强汽化效果.3.2海水淡化比通过改变喷咀出口处海水流速V及温差,分别测得在不同V及下的海水淡化量及喷咀流量G,求得淡化比Am/C,得到A与V的关系,见图5.A与t的关系,见图6.图5,图6中的粗实线表示理论上的淡化比A,即假设海水从喷咀喷出后失去的热量.100用于海水的汽化后得到的理论淡化水量M与喷咀流量G之比为.7,:M/G:CP?(.一)/L式中:海水的定压比热,kJ?(kg?oC)L海水的汽化潜热,kJ?kg-.由图5看出,当一定时,多孔喷咀的淡化比值比其他喷咀的高.流速V变化时,淡化比A变化很小,说明流速V对淡化比的影响很小,图5中当V很小时,有时出现多孔喷咀的淡化比值高于理论淡化比值A是一种假象,这是由于海水蒸发时液滴被带入蒸汽中的缘故.由图6看出,海水淡化比A与成正比.与图5同样原因,有第3期范军领等:喷咀形状对小型船用海水淡化器的海水淡化影响247121086q42OO5Ol00l5O200250300Z/mm(a)050100l50200250300Z/mm(c)4宝2O12lO86q420图4At:与z的关系图O5Ol00l50200250300Z/lllm(b)OFig.4RelationshipbetweenAt:andZt0=35C丽Ats-10CI椭圆喷咀lI?圆形喷咀l?:?.:?.?.:0i02468l0l2p7m?S图5A与,关系图Fig.5RelationshipbetweenAandV0一02468l0l2l4l6f/图6A与A关系图Fig.6RelationshipbetweenAandAt5Ol00l50200250300mm(d)时出现的多孔喷咀的淡化比值高于理论淡化比值也是一种假象.4结论在喷咀出口处海水速度,相同的条件下,多孔喷咀,椭圆喷咀及圆形喷咀3种喷咀中,以多孔喷咀的淡化效率最高,并且随着喷咀出口处海水速度,的增大及蒸发室温度与喷咀出口处海水温差值t.的增大,多孔喷咀的淡化效率提高更加明显,多孔喷咀的淡化比最大,但喷咀出口处海水速度,的改变时海水淡化比影响很小.参考文献Eli国家质量技术监督局.GB15O-1998钢制压力容器s.北京:中国标准出版社,1998:2645.2岳德隆.蒸发与结晶M.北京:化工出版社,1988:2438.3朱自强.化工热力学M.北京:化工出版社,1982:15卜154.42O8642O2O8642O,