船用废热真空制淡/制冷/制冰系统机理及热动力学研究

Seawater desalination and air-conditioning and refrigeration have become necessary equipment for shipping, and is large family of shipping energy consume, these composing prodigious proportion of shipping cost. Realize desalination and air-conditioning and refrigeration integration is the best choice, this can save largr ship space and energy and management cost. Simultaneous Freon refrigeration on ship has been ranked as phase-out technology, search more environmental protection and energy saving refrigeration technology is urgent affair, as well as one of the shipping energy saving and decrease emission taches. This task intend base on predecessor research achievements, study on key technology of natural refrigerant seawater vacuum distillation desalination/refrigeration/ice(SVDDRI): .1) Present logical microcosmic annotations for SVDDRI base on its microcosmic mechanism; .2) Obtain thermokinetics characteristic and maths expression of heat and mass transfer for SVDDRI, then illustrate its macroscopical mechanism; .3) Found and experiment validate the thermokinetics theory computation modeling of SVDDRI, analyse and reveal characteristic parameter diversification discipline during SVDDRI, demonstrate the complexity and creativity of SVDDRI adjust and control mechanism; .4) Analyse the energy consumption, forecast and calculate the energy saving and decrease emission effect on the SVDDRI process, afford theory thereunder for practicality applications. .This research possess significant theory and practice two-tier significance.

海水制淡、空调及冷冻冷藏成为船舶必备设备，也是船舶耗能大户，占船舶运输成本的很大比例。实现制淡、制冷/冰和空调三合一，成为最好选择，可大量节约船舶空间、能耗和管理成本。同时，船舶氟利昂制冷/冰已经列为逐步淘汰技术，寻找更环保、更节能的制冷/冰技术成为当务之急，也是船舶节能减排关键环节之一。本课题拟在前人研究基础上，进行天然工质海水真空蒸馏制淡/制冷/冰（SVDDRI）的关键技术基础研究：1）在研究SVDDRI微观机理的基础上，对其给出合理的微观诠释；2）获得SVDDRI热动力学特性和传热传质数学表达，阐明其宏观机理；3）建立SVDDRI的热动力学理论计算模型并实验验证，分析并揭示SVDDRI过程中各种特性参数的变化规律，论证SVDDRI调控机理的复杂性和创新性；4）对SVDDRI过程进行能耗分析及其节能减排效果的预测推算，为实际应用提供理论依据。.本项目的研究具有重要的理论与实践双重意义。

本课题研究的是一种海水真空制淡及制冷（冰）一体化技术及装置，采用环保且价格低廉的工质——海水，可以替代传统的氟利昂制冷（冰）技术，同时实现海水制冷兼制淡，做到一机两用且机组可大可小，适用于海边地区建筑供冷及制淡水、海洋船舶上空调及制冷等用途，可大量节约船舶空间、能耗和管理成本，在当今提倡节能环保的背景下，技术和市场前景广阔。主要完成如下工作：以真空热动力学知识为基础，分别以淡水以及海水为研究对象，研究真空蒸馏制淡、制冷/冰的机理，揭示其分子动力学以及热物性；针对海水由液相表面蒸发为汽相、流动迁移、凝结的全过程，从质量与能量守恒原理、热动力学原理和气体动力学原理出发，首次建立完整海水真空制淡、制冷/冰一体化的动力学理论计算数学模型，分别以淡水和海水为例进行了理论计算，得出海水真空制冷/冰的主要特性参数值；科学地定量描述其过程规律，对真空制淡、制冷/冰一体化过程进行理论分析，剖析热动力学各参数间的影响因素，推导海水温度随真空度及时间的变化函数，首次在国内获得海水真空制淡、制冷/冰一体化技术性能数据及其机理的诠释，并确定影响海水真空制淡、制冷/冰一体化过程中温度变化的各种参数，其中系统压强、水初始温度、汽液交界面面积和外界热源是影响海水真空制淡、制冷/冰过程中水温度变化的主要因素；结合实验以及理论计算研究的结果，着重进行能耗分析，以寻找合理配置提高系统能源利用效率；同时，对其节能减排的效果进行预测算，为船舶海水真空蒸馏制淡、制冷/冰一体化技术设备开发提供理论依据。