Многокорпусная дистилляция
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( апрель 2017 г. ) |
| Опреснение воды |
|---|
| Методы |
|
Многокорпусная дистилляция или многокорпусная дистилляция ( MED ) — это процесс дистилляции, часто используемый для морской воды опреснения . Он состоит из нескольких этапов или «эффектов». На каждом этапе питательная вода нагревается паром в трубах, обычно путем распыления на них соленой воды. Часть воды испаряется, и этот пар поступает в трубки следующей ступени (эффекта), нагревая и испаряя еще больше воды. Каждый этап по существу повторно использует энергию предыдущего этапа с последовательным понижением температуры и давления после каждого этапа. Существуют различные конфигурации, такие как прямая подача, обратная подача и т. д. [1] Кроме того, между этапами этот пар использует некоторое количество тепла для предварительного нагрева поступающей соленой воды. [2]
Принципы работы
[ редактировать ]
Установку можно рассматривать как последовательность закрытых пространств, разделенных стенками труб, с источником тепла на одном конце и радиатором на другом конце. Каждое пространство состоит из двух сообщающихся подпространств: внешней части трубок ступени n и внутренней части трубок ступени n +1. Каждое пространство имеет более низкую температуру и давление, чем предыдущее, а стенки трубок имеют промежуточные температуры между температурами жидкостей на каждой стороне. Давление в пространстве не может находиться в равновесии с температурами стенок обоих подпространств. Имеет среднее давление. Тогда давление в первом подпространстве слишком низкое или слишком высокая температура, и вода испаряется. Во втором подпространстве давление слишком высокое или слишком низкая температура, и пар конденсируется. Это переносит энергию испарения из более теплого первого подпространства в более холодное второе подпространство. Во втором подпространстве энергия течет за счет проводимости через стенки трубы в более холодное следующее пространство.
Компромиссы
[ редактировать ]Чем тоньше металл в трубках и чем тоньше слои жидкости по обе стороны стенок трубок, тем эффективнее передача энергии из космоса в космос. Введение большего количества ступеней между источником и стоком тепла уменьшает разницу температур между помещениями и значительно снижает теплоперенос на единицу поверхности трубок. Подаваемая энергия используется повторно большее количество раз для испарения большего количества воды, но этот процесс занимает больше времени. Количество воды, перегоняемой на одну ступень, прямо пропорционально количеству переносимой энергии. Если транспортировка замедляется, можно увеличить площадь поверхности на ступень, т.е. количество и длину трубок, за счет увеличения стоимости установки.
Соленую воду, собранную на дне каждой ступени, можно распылять на трубы на следующей ступени, поскольку эта вода имеет подходящую температуру и давление, близкие или немного превышающие рабочую температуру и давление на следующей ступени. Некоторая часть этой воды превратится в пар, поскольку она перейдет на следующую ступень при более низком давлении, чем та ступень, из которой она пришла.
Первая и последняя ступени требуют внешнего нагрева и охлаждения соответственно. Количество тепла, отводимого от последней ступени, должно почти равняться количеству тепла, подаваемого на первую ступень. При опреснении морской воды даже первая и самая теплая ступень обычно работает при температуре ниже 70–75 °C, чтобы избежать образования накипи. [3]
Ступени с самым низким давлением требуют относительно большей площади поверхности для достижения той же передачи энергии через стенки трубы. Стоимость установки этой площади поверхности ограничивает полезность использования очень низких давлений и температур на более поздних стадиях. Газы, растворенные в питательной воде, могут способствовать снижению перепада давления, если им позволяют накапливаться на ступенях.
На первую ступень должна подаваться внешняя питательная вода. Трубы первой ступени нагреваются с помощью внешнего источника пара или любого другого источника тепла.
Конденсат (пресную воду) из всех трубок всех ступеней необходимо откачивать от соответствующих давлений ступеней до давления окружающей среды. Рассол, собранный на дне последней ступени, необходимо откачивать, поскольку его давление значительно ниже давления окружающей среды.
Преимущества
[ редактировать ]- Низкое энергопотребление по сравнению с другими термическими процессами. [2]
- Работает при низкой температуре (< 70 °C) и низкой концентрации (< 1,5), чтобы избежать коррозии и накипи.
- Не требует предварительной обработки морской воды и переносит изменения условий морской воды.
- Высокая надежность и простота в эксплуатации
- Низкая стоимость обслуживания
- Круглосуточная непрерывная работа с минимальным контролем
- Может быть адаптирован к любому источнику тепла, включая горячую воду, отходящее тепло от производства электроэнергии, промышленные процессы или солнечное отопление.
- Производите стабильно дистиллят высокой чистоты.
Недостатки
[ редактировать ]- Несовместим с источниками тепла с более высокой температурой из-за проблем с образованием накипи при испарении распыления.
- Трудно масштабировать до небольших размеров из-за сложности и большого количества необходимых деталей.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Панагопулос, Аргирис (2019). «Моделирование процесса и технико-экономическая оценка системы нулевого сброса жидкости/многокорпусного опреснения/термического сжатия пара (ZLD/MED/TVC)» . Международный журнал энергетических исследований . 44 : 473–495. дои : 10.1002/er.4948 . ISSN 1099-114Х .
- ^ Jump up to: а б Варсингер, Дэвид М.; Мистри, Каран Х.; Наяр, Кишор Г.; Чунг, Хён Вон; Линхард В., Джон Х. (2015). «Генерация энтропии при опреснении за счет отходящего тепла с переменной температурой» . Энтропия . 17 (11): 7530–7566. Бибкод : 2015Entrp..17.7530W . дои : 10.3390/e17117530 .
- ^ Панагопулос, Аргирис; Хараламбус, Кэтрин-Джоанна; Лоизиду, Мария (25 ноября 2019 г.). «Методы утилизации и технологии очистки опреснительных рассолов. Обзор». Наука об общей окружающей среде . 693 : 133545. Бибкод : 2019ScTEn.693m3545P . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.07.351 . ISSN 0048-9697 . ПМИД 31374511 . S2CID 199387639 .