多级海水淡化装置闪蒸室设计研究

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1、!!"辑第#$卷第%期!!!!!!水动力学研究与进展!!!!!!&’()"，*+,)#$，-+)%!!!.//0年1月!!!!!!!!2345-"63789:53:9-";<=&!!!!!!!!2>,?，.//0文章编号：#///@%$1%（.//0）/%@/0A1@/B!多级海水淡化装置闪蒸室设计研究#.姚征，!!郭淳（#)上海理工大学，上海.///A0；.)上海1/%研究所，上海.///0#）摘!要：!在大量=7:数值模拟计算的基础上，对多级海水淡化装置的闪蒸室设计中，涉及水流结构因素进行了深入的分

2、析，并提出改进的方案。改进后的方案能形成上下层水流充分交换的环流，同时又减少了流动损失。关!键!词：!海水淡化；多级闪蒸；水流结构设计；数值模拟F中图分类号：!CD/$E)%1!!!文献标识码："!"#$%&’(#)*%*"+,(’-#)*-./")0)/12*3"+(1$.#+4"#/,*-./")%*"/.+(/#+’(%*5+0*"#.9"3GH’IJ，!!K43=H>I（#)4ILM’(NLO?+P&HQIJHQLP+(&RL’IR’QISC’RHI+,+J?，&HQIJHQL.///A0，=H

3、LIQ；.)1/%5’N’Q(RHO’+P&HQIJHQL，&HQIJHQL.///0#，=HLIQ）!2"#3/0#：!"S’OQL,’SNO>S?+IOH’PQRO+(N(’,QO’SO+OH’TQO’(P,+TNO(>RO>(’LIOH’P,QNHRHQUV’(N+P;&7S’NQ,LIQOL+IS’MLR’LNW(’N’IO’S，VQN’S+II>U’(LRQ,NLU>,QOL+I+POH’P,+TPL’,S)"U+SLPL’SS’NLJI+POH’P,QNHRHQUV’(NLNW

4、(+W+N’S，THLRHRQII+O+I,?(’@S>R’OH’’I’(J?,+NN，V>OQ,N+W(+U+O’OH’’XRHQIJ’+PP,>LSV’OT’’IOH’>WW’(QIS,+T’(P,+T,Q?’(NOH(+>JHRL(R>,QOL+I)6*&7’3%"：!N’QTQO’(S’NQ,LIQOL+I；;&7S’NQ,LIQOL+I；S’NLJI+PP,+TNO(>RO>(’；I>U’(LRQ,NLU>,QOL+I#!引言气。为了避免发生这种情况，设计人员通常在闪蒸室底部设置若干排阻流板，

5、来改变下层水流的方向，大型多级卧式闪蒸蒸馏室装置（;&7）是目前促进上下流层的交换。由于流体运动的复杂性，要国内外大规模生产淡水的主要设备，它由一系列逐利用阻流板来控制水流结构，就需要对流场特性充级降压的闪蒸室串联而成。过热水在水位差作用向分了解与深入研究，光凭定性分析是远不够的。然下一级流动，靠逐级降压而保持的过热度使海水不而，正是在这点上，迄今为止的设计工作存在明显不断蒸发，产生水蒸气后冷凝成淡水（图#）。显然，要足。由于闪蒸过程是全密封的，很难对装置的内部提高闪蒸效率，就要让海水与空气充分接触。然

6、而，流进行详细的实验测试；其物理机理的复杂性又使卧式闪蒸装置内，自由面趋于水平，下层水流就很可能沿着底部直接流向下一级，从而始终接触不到空理论上定量分析困难极大。所以，以往多级闪蒸装!收稿日期：!.//.@/$@#E基金项目：!上海市科学技术发展基金资助项目（//.0#./0.）万方数据作者简介：!姚征（#A%EY），男，浙江省嘉兴市人，教授，硕士。-98水"动"力"学"研"究"与"进"展"""""""""&66-年第.期置中，闪蒸室的某些参数是依靠经验基础上的定性数#"来区分，它的定义是单元中液体体积

7、与单元体分析，而不是可靠的定量分析得到的。积之比，液体单元与气体单元的#值分别为!和6，当#值在6与!之间，单元则处在分界面上。体积函数满足方程&（#）%&’（()#）*6（!）&$方程（!）与控制方程组交替求解，求解方程（!）时要利用控制方程组解出的速度场，而求解控制方程组时，要根据方程（!）解得#函数值来确定每个单元的介质属性。用有限体积法计算时，方程（!）转化为积分方图!"多级闪蒸海水淡化装置示意图程，对每个单元来说，就是单元内液体体积的增长率近年来计算流体力学（#$%）和计算机技术的迅与通过各表

8、面进入单元的净体积流量相等，即速发展，使闪蒸室的流动特性有可能借助数值模拟方法来研究，本文的工作是在大量模拟计算的基础"#·+,-..*#/)/·0/%#1)1·01%上，对闪蒸室设计中涉及水流结构的因素进行了较深入的分析，并提出改进的设计方案。改进的目标#2)2·02%#3)3·03归结为两个，一是促使水流形成上下层流体的环流，二是尽量减少流动损失，包括湍流脉动能量的损失。式中，下标/、1、2、3分别表示单元控制体的上、下、数值计算显示，