熱電制冷膜蒸餾系統(tǒng)數值模擬及實驗研究.pdf

1、膜蒸餾技術是利用膜兩側的溫度差作為驅動力，使各組分中的揮發(fā)性物質由一側跨膜進入另一側的可應用在海水淡化或苦咸水淡化過程中的新技術。在新型膜蒸餾系統(tǒng)中，膜通量的大小與熱液流量、熱液溫度、半導體輸入電流以及冷卻水流量有關。鑒于課題前期已對幾種因素的影響情況進行多次實驗研究，所以本文為了節(jié)省時間并相對減少計算量，在前期實驗基礎上增加了熱液流量這個新的影響因素，利用正交實驗對系統(tǒng)膜通量與能耗進行研究分析。
　　實驗中冷腔中半導體在接通電流

2、4~5分鐘即可穩(wěn)定達到制冷效果，制冷速度相對其它制冷手段較快。由于課題組已單獨對半導體冷腔進行過研究分析，所以本文中實驗主要進行的是系統(tǒng)在冷熱容腔相結合情況下的研究。當熱液溫度由35℃上升到75℃過程中，輸入電流不變時，膜面處溫度與冷腔鋁冷壁處溫差最大可達25℃左右。當熱液溫度維持75℃不變，電流由14A~20A過程中，溫差有3℃左右的變化；冷卻水流量由600~1000L/h以及熱液流量60~200L/h過程中溫差分別在2.4℃和1.8

3、9℃左右。這個結果與單獨分析半導體冷腔時所得結果相差很大，所以本文在分析各因素變化對通量與能耗影響時以實驗所得值為準。其中能耗分析中膜通量15.072kg/(m2?h)時，能耗為1.78×104/MJ/t，而進口膜在相同工況下得出膜通量為34.26kg/(m2?h)時，能耗僅為0.8576×104/MJ/t，足見膜的質量對通量和能耗的影響也是很大的。數值模擬得到了系統(tǒng)熱腔中分水盤的開槽長度12mm、開槽寬度3mm、開槽角度60°時為最佳

4、匹配參數，并得出熱容腔內部流體的流動與溫度、速度分布情況。
　　通過實驗分析，得到了氣隙式膜蒸餾系統(tǒng)的最佳實驗組合為冷卻水流量800L/h，熱液流量80L/h，熱液溫度75℃，輸入電流14A。由實驗數據可知，當系統(tǒng)擁有最大膜通量時其能耗并不最低，經濟性也不是很好。證實了不是半導體輸入電流越大，通量就越大。同時，對系統(tǒng)及局部膜組件也進行了初步的(火用)分析，發(fā)現半導體輸入電流占系統(tǒng)(火用)耗最大，系統(tǒng)在許多方面有減小(火用)耗、提高