Русская версия English version

Исследование работы термической опреснительной установки с контактным испарителем и компрессией паровоздушной смеси

М.В. Козлова, А.В. Банников, С.А. Банникова

Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 5, сс. 21—30

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Одной из глобальных проблем современности является дефицит пресных водных ресурсов. Опреснение морских и солоноватых вод является перспективным вариантом решения данной проблемы. Наиболее распространенными технологиями опреснения являются термические (дистилляция) и баромембранные (обратный осмос и нанофильтрация) процессы. При проектировании станций деминерализации с обратноосмотическими установками необходимо принимать во внимание ряд ограничений, связанных с более высокими требованиями к предварительной подготовке воды, поступающей в установку. Применение термических опреснительных установок позволяет получать пресную воду более высокого качества, а к предварительной подготовке воды для такого типа установок предъявляются менее жесткие требования. Однако в процессе работы опреснителей данного типа на поверхностях нагрева образуется накипь, которая негативно влияет на эффективность работы установок. Менее интенсивно накипь образуется в установках с контактными испарителями, поскольку в таком случае процесс испарения происходит в объеме. В связи с этим разработка тепловых схем таких установок и исследование их работы является актуальной задачей.

Материалы и методы. Поставленные задачи решены с использованием методов экспериментальных исследований процессов тепломассообмена и балансовых расчетов энергетических установок.

Результаты. Разработана тепловая схема термической опреснительной установки с контактным испарителем с компрессией паровоздушной смеси. Составлены тепловой и материальный балансы, на основе которых определены затраты энергии для получения 1 м3 пресной воды. Доказано определяющее влияние температуры опресняемой воды в зоне барботажа на производительность опреснительных установок с контактным испарителем. Получена поправка, позволяющая при расчете цикла работы установки учесть исходную соленость воды и рассола.

Выводы. В результате анализа полученных результатов установлено, что увеличение температуры воды в зоне барботажа позволяет повысить производительность установки, повышение температуры осушки паровоздушной смеси приводит к снижению энергопотребления опреснителя. Введение поправки, учитывающей соленость исходной воды и рассола, позволяет повысить точность расчета увлажнения воздуха до 15 %. 

Список литературы на русском языке: 

1. Sivamani S. Flow energy analysis of reverse osmosis unit in seawater desalination plant with energy recovery device // International Journal of Advanced Research. – 2022. – Vol. 10, No. 12. – P. 381–388.

2. Соколов П.С., Козлова М.В., Банников А.В. О применении и реализации гигроскопического метода опреснения для деминерализации морских и солоноватых вод // Энергосбережение теория и практика: труды Х Междунар. школы-семинара молодых ученых и специалистов, Москва, 19–23 октября 2020 г. – Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2020. – С. 93–98.

3. Мизин А.И., Сокирко Т.И. Обзор методов опреснения морской и солесодержащей воды // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 12. – С. 58–68.

4. Исследование влияния процесса накипеобразования в теплообменниках предварительного подогрева дистилляционной опреснительной установки на эффективность их работы / Е.В. Благин, А.А. Шиманов, М.Ю. Анисимов и др. // Вестник Международной академии холода. – 2019. – № 2. – С. 37–42.

5. Sokolov P.S., Kozlova M.V., Bannikov A.V. Hygroscopic method application and realization for demineralization of sea and salted water // Journal of Physics: Conference Series: 3, Moscow, 19–23 октября 2020 г. – Moscow, 2020. – P. 1–7.

6. Гриценко А.Н., Стрекалов С.Д. Энергоэффективные установки опреснения минерализованной воды // Междунар. науч. журнал «Альтернативная энергетика и экология». – 2015. – № 7(171). – С. 108–115.

7. Слесаренко В.Н. Дистилляционные опреснительные установки. – М.: Энергия, 1980. – 248 с.

8. Пат. на полезную модель № 194759 U1 Российская Федерация МПК C02F 1/04. Паровоздушная опреснительная установка: № 2019128616: заявл. 11.09.2019: опубл. 23.12.2019 / А.В. Банников, П.С. Соколов, М.В. Козлова.

9. Прохоров В.И. I-d-диаграммы влажного воздуха для переменных давлений. – М.: Книга, 1973. – 30 с.

10. Липин В.А. Методы оптимизации: учеб. пособие. – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2022. – 47 с.

11. Сорокин М.Н., Ануфриева К.С. Расширение множества центральных композиционных планов // Известия МГТУ МАМИ. – 2015. – Т. 2, № 1(23). – С. 40–48.

12. Данилов-Данильян В.И. Водные ресурсы: мир и Россия // Доклад о человеческом развитии в Российской Федерации за 2017 год: Экологические приоритеты для России. – М.: Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации, 2017. – С. 147–172.

13. Козлова М.В., Соколов П.С., Банников А.В. Исследование влияния реальных физических свойств влажного воздуха на точность расчета тепломассообменных процессов // Вестник ИГЭУ. – 2020. – Вып. 4. – С. 5–13.

Ключевые слова на русском языке: 
термическое опреснение, контактный испаритель, барботаж, соленость воды, рассол, пресная вода, цикл работы установки
Ключевые слова на английском языке: 
thermal desalination, contact evaporator, bubbling, salinity, brine, fresh water, operation cycle of the unit
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2024.5.021-030
Количество скачиваний: 
35