气波蒸汽再压缩机制及含盐废水处理工艺

The vapor recompression technology in multi-effect disillation(MED) process has the remarable energy-saving superiority for saline wastewater treatment. But the state-of-the-art mechanical vapor recompression (MVR) technology has the bottleneck of designing centrifugal compressors, while the thermal vapor recompresion (TVR)technology has limit of low supercharging efficiency,as hinder further application of vapor recompression technology for saline water treatment.Aimed to reduce the difficulty of designing vapor compressors and to enhance the supercharging efficiecy, a novel gaswave vapor recompression mechanism is proposed based on a wave rotor with driving steams super-expansion and condensation,moving shocks superheating and supercharging.By means of theories and experiments,the study will be performed systematically as follows: (1)The superheating and supercharging mechanism of moving shocks with steam spontaneous condensation of non-equilibrium thermodynamic processes; (2)The periodic interaction of moving shocks,expansion waves and contact faces with real gas effect,and development of feasible wave-diagram with shock superheating and supercharging at proper inlet/outlet conditions; (3)New structure study of superheating and supercharging wave rotor devices based on the proposed creative wave-diagram; (4)Thermodynamic modeling of the WVR supercharging and superheating device, and the whole MED-WVR system, followed by thermal performance evaluations. The results of this research will enrich the theory of wave vapor recompression technology,and lay a solid foundation for its industrial application.

蒸汽再压缩多效蒸发（MED-VR）技术处理含盐废水，节能效益好，潜力巨大。然而，现有机械蒸汽再压缩（MVR）技术存在着蒸汽压缩机开发瓶颈，而热力蒸汽再压缩（TVR）技术又有增压效率低等突出问题，制约了MED-VR技术在盐水处理中的应用。本项研究以降低增压设备开发瓶颈和提高增压效率为目标，提出利用相变波转子完成驱动蒸汽过度膨胀冷凝、运动激波二次蒸汽制热的非定常气波再压缩（WVR）机制，从理论和实验两方面系统研究： ①伴随自发凝结等非平衡热力过程的运动激波制热效应和非定常增压机制；②含有真实气体效应的激波、膨胀波和接触面的周期性反射规律，以及气波蒸汽制热和再压缩机制的工作波图开发；③适用进出气条件和工作波图的制热增压波转子设备结构开发；④气波蒸汽再压缩多效蒸发技术的单体和整体热力学模型建立和热力性能评价。 该项研究成果可丰富和完善气波蒸汽再压缩技术的科学理论，为其投入工业应用提供坚实基础。

蒸汽再压缩多效蒸发技术处理含盐废水，节能效益好，潜力巨大。现有机械蒸汽再压缩技术存在着蒸汽压缩机开发瓶颈，而热力蒸汽再压缩技术又有效率低等突出问题，制约了该技术在盐水处理中的应用。本项研究以降低增压设备开发瓶颈和提高增压效率为目标，提出利用相变波转子完成驱动蒸汽过度膨胀冷凝、运动激波二次蒸汽制热的非定常气波再压缩（WVR）机制用于含盐污水连续蒸发处理工艺。.项目系统研究完成了伴随自发凝结等非平衡热力过程的运动激波制热效应和非定常增压机制，建立了包含真实气体效应的驱动蒸汽和被驱动蒸汽工艺参数和制热、增压特性的定量描述方法，编制完成考虑真实气体效应的水蒸汽运动激波增压、制热特性的一维非定常程序，计算结果得到真实气体效应的CFD结果初步验证。.揭示了含有真实气体效应的蒸汽激波、膨胀波和接触面等的相遇、相交、反射、透射等交互作用规律。.提出了利用多重激波增压和多重膨胀波膨胀多级气波蒸汽增压波图、激波对撞型气波增压波图和膨胀波叠加型气波引射波图，并完成相应工作波图的定量分析，确立了相应的进出气匹配条件。.开发完成三端口波转子蒸汽增压器的试验样机，并初步完成相关改造；开发完成两种新型动量交换增强型热力喷射器的试验样机以用于对比。.建立完成含有泄露等因素在内的单体宏观热力学模型，提出并建立气波蒸汽再压缩连续蒸发（MEE-WVR）工艺及工艺评价方法，设计并搭建了相应的大型试验台，实验初步验证了气波蒸汽再压缩处理含盐污水工艺的技术可行性，通过对比热力蒸汽再压缩工艺，显示出气波再压缩工艺的技术优越性和经济可行性。.该项研究对于丰富真实气体动力学、多相可压流体力学以及非定常气体波动理论有重要意义，有利于完备利用膨胀波降压、激波增压直接进行压力能传递的革新性技术基础理论。