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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:1672—6987(2006)03—0245—03
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:B
TheEffectofNozzleShapeofSeawaterDesaitedEquipmentUsed
inSmallShiponSeawaterDesalination
FANJun-ling,JIANGHui-qiongz
(1,CollegeofElectromechanicalEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266042,China;
2.QingdaoInspectionInstituteofBoilerandPressureVessel,Qingdao266015,China)
Abstract:Theeffectofnozzleshapeofseawaterdesaltedequipmentusedinsmallship
onseawaterdesalinationiSstudied.Theresultsshowthatnozzlewithmoreholeshas
thehighestefficientanddesalinatingrationinseawaterdesalination.Buttheseawater
flowingspeedofnozzleexithaslittleeffectondesalinationratio.
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15～25℃,被加热后的
海水温度可达到3O～35℃,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:2005—11一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.2Movingdeviceofmeasuringtemperature
2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A—m/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247
12
10
8
6
q
4
2
O
O5Ol00l5O200250300
Z/mm
(a)
050100l50200250300
Z/mm
(c)
4
宝2
×
O
12
lO
8
6
q
4
2
0
图4At:与z的关系图
O5Ol00l50200250300
Z/lllm
(b)
O
Fig.4RelationshipbetweenAt:andZ
t0=35~C丽A
ts--10~CI◆椭圆喷咀l
I?圆形喷咀l
?:?.....
:?.?.:0i’
02468l0l2
p7m?S
图5A与’,关系图
Fig.5RelationshipbetweenAandV
0
一
×
02468l0l2l4l6
△f/℃
图6A与A关系图
Fig.6RelationshipbetweenAandAt
5Ol00l50200250300
mm
(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,1998:26—45.
[2]岳德隆.蒸发与结晶[M].北京:化工出版社,1988:24—38.
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