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基于太阳能回收的海水淡化能量回收设备的设计与实现引言：随着世界人口的不断增加和气候变化的影响，淡水资源日益紧缺。
海水淡化被广泛认为是解决淡水资源短缺问题的有效途径之一。
然而，海水淡化过程中的能量消耗一直是一个挑战，因此基于太阳能回收的海水淡化能量回收设备的设计与实现成为各界研究的关注点。
1. 设计目标基于太阳能回收的海水淡化能量回收设备的设计目标是通过太阳能回收装置，将海水淡化过程中产生的废热、废水转化为可再利用的能源，以降低能源成本和环境负荷。
2. 设计原理基于太阳能回收的海水淡化能量回收设备主要包括太阳能收集系统、能量转化系统和能量回收系统。
太阳能收集系统通过太阳能电池板将阳光转化为电能，为设备提供动力。
能量转化系统利用电能将海水进行蒸发、冷凝和净化处理，并将产生的废热、废水输送至能量回收系统。
能量回收系统利用废热进行加热，提供海水蒸发所需的能量，并通过适当的处理方法回收废水中的盐分和有机物，以实现能量的再利用。
3. 设计要点（1）太阳能收集系统的设计：选择高效的太阳能电池板，并将其布置在适当的位置，以最大程度地利用太阳能资源。
同时，配备适当的电池储能系统，以保证能量的稳定供应。
（2）能量转化系统的设计：选择合适的蒸发器和冷凝器，以提高热能的利用效率。
同时，优化海水净化处理过程，同时降低能量消耗和废水排放。
（3）能量回收系统的设计：通过热交换器将废热回收，用于驱动海水蒸发和盐分浓缩过程。
结合适当的技术手段，回收废水中的盐分和有机物，减少环境污染。
4. 设计实施（1）确定设备规模和能力：根据需求和可行性分析，确定设备的规模和能力。
（2）选择合适的材料和技术：选择耐腐蚀、高效能的材料和技术，以确保设备的长期运行稳定性和效率。
（3）组织设计团队：组织专业的设计团队，包括工程师、科学家和技术人员，共同进行设备的设计与实现。
（4）进行实地调研和试验：在实践中不断完善和优化设计方案，并进行实地调研和试验，以验证设备的效果和性能。
海水淡化能量回收设备的监测与诊断系统设计研究海水淡化技术在解决淡水资源短缺问题中起到了重要的作用。
随着其应用范围的不断扩大，海水淡化能量回收设备的监测与诊断系统的设计研究变得尤为关键。
本文将探讨海水淡化能量回收设备监测与诊断系统的设计，并通过分析与总结现有研究成果，提出了一种改进的系统设计方案。
首先，为了确保海水淡化能量回收设备的正常运行并提高效率，系统设计需要实时监测设备的各项工作参数。
例如，监测设备的动力系统，包括电机的转速、电压、电流等参数，可以帮助诊断设备是否存在运行故障或效率下降的问题。
此外，监测设备的传感器数据，如压力传感器、温度传感器等，可以提供设备各部分的工作状态，及时发现问题并进行修复。
其次，为了实现对海水淡化设备的全面诊断，系统设计需要采用先进的数据分析方法。
通过将监测到的实时数据与设备工作的标准值进行比对，可以判断设备是否工作正常。
同时，系统还需要提供异常报警功能，当设备出现故障或异常情况时，能够及时发出警报并指导维修工作。
此外，通过对历史数据的分析以及机器学习算法的应用，可以对设备的寿命进行预测，提前进行维护和更换。
再次，为了提高监测与诊断的效率和准确性，系统设计需要采用远程监控功能。
通过将监测设备与互联网相连，可以实现对远程设备的监控与诊断，及时掌握设备的状态信息，避免人工巡检的困难和延误。
同时，利用云计算和大数据技术，可以实现对多个设备的集中管理和分析，提高系统的整体效率。
此外，远程监控还可以节省人力和时间成本，提高效益。
最后，为了保护海水淡化能量回收设备的安全，系统设计需要考虑安全措施。
例如，采用防火墙、访问控制和数据加密等技术，保护设备和数据的安全性。
同时，设计系统时要考虑设备的防护措施，提高设备的抗干扰能力和稳定性，以应对恶劣的环境条件。
综上所述，海水淡化能量回收设备的监测与诊断系统设计是保证设备正常运行和提高效率的关键。
通过实时监测设备参数、采用先进的数据分析方法、远程监控以及安全措施的应用，可以提高设备的运行效率，并及时发现和解决设备故障，保障海水淡化设备的可靠性和稳定性。
科技成果——膜法海水淡化关键设备能量回收装置成果简介近年来海水淡化技术的快速发展及其成本的大幅降低，使越来越多的国家和地区开始考虑利用淡化水作为第二水源，以缓解日益严峻的淡水危机。
目前可用于工业规模的海水淡化方法反渗透技术的发展速度最快，成本的降幅也最大。
其原因主要在于膜性能的不断提高和高效能量回收装置的广泛使用。
能量回收装置作为反渗透海水淡化系统的必备设备之一，对大幅降低淡化系统的运行能耗，进而降低产水成本至关重要。
正位移式能量回收装置近年来备受市场青睐，其产品市场占有率也呈逐年快速增长的发展趋势，淡化系统本体吨水电耗也由80年代的8.0kWh降低到约2.0kWh。
技术原理按照工作原理的不同，能量回收装置可分为水力透平式（或离心式）和正位移式两种类型。
水力透平式运行时通常需要经过“压力能-轴功-压力能”两步转化过程，能量回收效率相对较低，为50-75%。
而正位移式则利用浓盐水直接增压进料海水的方式回收压力能，效率高达90%-96%。
此外，正位移式能量回收装置使用过程中还具有根据运行需要灵活调节淡化系统的产水回收率的特点。
“阀控余压能量回收装置”采用正位移式工作原理，集成式水压缸和阀组相结合来实现反渗透海水淡化系统排放浓盐水余压能的回收利用。
能量回收装置采用PLC控制，易于与上位系统相耦合，控制精度和可调性都很好。
技术水平该项目经国家海洋局鉴定验收（国海鉴字[2004]003号），认为该成果达到国际先进水平。
该技术已于2004年7月7日获准国家发明专利（授权公告号CN1156334C）。
应用前景能量回收装置由于具有较高的能量回收效率，已经逐渐成为海水淡化行业中研究和开发的热点，其产品市场占有率也呈逐年快速增长的发展趋势，近年来国内海水淡化工程大多采用美国ERI公司的PX 能量回收装置。
我国在SWRO能量回收技术方面的研发起步较晚，发展比较迟缓，装置形式较单一，大都局限于双液压缸功交换式，整体水平同国际先进技术还有很大的差距，但工业化发展及应用前景较好。
海水淡化能量回收设备中的能量转化与节能改进研究海水淡化是一项重要的技术，被广泛应用于干旱地区的淡水供应。
然而，海水淡化过程中的能量消耗一直是一个挑战，因此研究能源回收设备的能量转化和节能改进是至关重要的。
首先，让我们了解海水淡化过程中的能量转化。
海水淡化设备通常采用反渗透技术，该技术通过高压将海水推动通过过滤膜，从而使盐分和其它杂质被滤除。
然而，这个过程需要投入大量的能量来产生高压。
传统上，这种能量来自于燃煤发电厂或核电站等传统能源。
然而，这些能源需要消耗大量的自然资源，并会产生污染物和温室气体。
为了改进能量转化的效率，并实现能源回收，研究人员正在探索使用可再生能源来驱动海水淡化设备。
太阳能是最常见的可再生能源之一，可通过光伏板把太阳能转化为电能。
然而，由于海水淡化过程需要稳定的电力供应，单纯的光伏板电能供应是不够可靠的。
因此，结合光伏板和电池的混合系统被广泛研究和应用。
光伏板将日光转化为电能，然后将其存储在电池中，以供给海水淡化设备。
这种混合系统不仅可以实现能量的高效转化，还能够在夜间或低光照条件下提供持续的电力供应。
除了太阳能，风能和潮汐能也被用于海水淡化设备的能源回收。
通过安装风力发电机或潮汐发电机，可以将风力或潮汐能转化为电能，从而驱动海水淡化设备。
这种方式不仅提供了稳定的能源供应，还可以减少对传统能源的依赖，降低碳排放和环境污染。
另一方面，为了进一步提高能源利用效率，节能改进也是必不可少的。
在海水淡化过程中，有几个关键的环节可以进行节能改进。
首先是预处理阶段，即将海水中的大颗粒和悬浮物去除。
采用高效的预处理技术，如多介质过滤器和破碎过滤器，可以减少过滤膜的堵塞，从而降低能耗。
其次是反渗透阶段，即将海水通过反渗透膜滤除盐分和杂质。
这个阶段通常需要较高的压力，以推动海水通过膜。
然而，高压会产生能量损失。
为了降低能耗，可以采用低能耗反渗透膜，减小膜的阻力，从而降低所需的压力。
同时，优化反渗透系统的设计，如合理选择膜元件和优化流体力学设计，也可以降低能耗。
A#毕业设计开题报告题i:海水淡化余压能量回收装置设计学生姓名：XXX学号：XXXXXXXXXX专业：机械设计制造及其自动化指导教师：_________XXXX（工程师）______________2011年3月16日1.文献综述1.1海水淡化系统的发展背景及现状地球绝大部分被水覆盖，但能够供人类使用的却很少。
而且随着全球经济的迅速发展，人们对淡水资源的需求越来越大，缺水成为世界范围内的问题。
发展海水淡化技术是解决水资源短缺的重要途径。
反渗透技术是20世纪50年代发展起来的一项膜分离技术，是近年来发展速度最高、产品水成本下降最快的海水淡化技术，具有物料无相变、能耗低、设备简单、可在常温下操作等特点。
经过近半个世纪的研究开发，反渗透已经发展成为一种成熟的膜分离技术。
从膜、组件到工艺已日趋成熟，已广泛的应用于海水或苦咸水淡化、电子、石油化工、食品、环境工程等各个领域。
随着海水淡化技术的发展，反渗透已成为所有海水淡化方法中最具竞争力的脱盐技术之一，但其产品水成本与传统的市政供水相比较仍较高。
反渗透系统中的能耗约占海水厂总运行费用的75%,而且随着社会的发展能量成本还在增加，减少系统能耗已成为降低反渗透淡化运行成本的有效方法之一。
在淡化系统中，反渗透膜组件排出的浓盐水仍有很高的压力，如能回收这部分能量来增压进料海水，则系统能耗将大幅度降低，为了降低能耗，余压能量回收装置已成为淡化系统中必不可少的关键设备⑶。
本文主要以海水淡化水缸设计为主研究海水淡化系统的降低成本的一些方法。
1.2反渗透基本原理反渗透是一种高效节能的膜技术，以压力为驱动力将进料水中的水（溶剂）和离子（或小分子）分离，从而达到纯化和浓缩的目的。
反渗透基本原理如图1T所示。
用半透膜分离浓度不同的两个水溶液，稀溶液测得水会自发的通过半透膜流入浓溶液侧，这种现象叫做渗透。
如在浓溶液侧施加压力AP,则水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过摸的净流量等于零，出现渗透平衡，浓盐水侧所施加压力称为渗透压All。
随着气候变暖和环境污染加剧，淡水资源日益紧缺；而沿海地区的工业企业对用水需求剧增，海水淡化技术越来越受到重视。
尤其沿海地区的钢铁、石化等企业，海水淡化作为淡水资源最有效的增量技术，是缓解企业用水紧缺，彻底解决企业工业用水需求的有效途径。
而低温多效蒸馏（以下简称MED ）海水淡化工艺以其操作温度低，水质含盐率低等优点，受到越来越多用水企业的青睐。
但MED 海水淡化工艺最大问题是制水成本较高，其中蒸汽热源占成本比例达到50%以上。
而钢铁、石化企业均有大量的低品质余热，如钢铁厂的高炉冲渣水及高温烟气、石化企业的炼化冷却水等。
如能将以上工业余热用作MED 海水淡化的热源，可有效降低海水淡化成本。
1工业余热来源及利用现状1.1高炉冲渣水高炉在冶炼过程中会产生大量1000℃以上的热态炉渣，炉渣中蕴含的热量高达900kJ/kg 以上。
冲渣水在冷却热态炉渣的同时，大量水汽化飘散，剩余冲渣水温在85℃左右，蕴含大量热能，但因水中含有大量矿物纤维和固体颗粒，且具有腐蚀性，难以直接利用[1]。
目前高炉冲渣水余热利用主要方式是采暖，但仅限于北方冬季使用，存在一定局限性；冲渣水余热发电技术目前仍处于研究试验阶段，绝大多数冲渣水经过冷却塔降温冷却后循环使用，大量余热资源被浪费。
1.2高温烟气钢铁生产中，烧结工艺的能耗仅次于炼铁。
烧结中会产生大量高温含尘烟气，传统处理方式是经过水冷、空冷及除尘，降至150℃左右后排入大气，不仅浪费大量电能和水资源，大量高温烟气热量也没有得到回收利用。
现阶段，高温烟气主要利用方式是通过余热锅炉产生低品位蒸汽进行余热发电。
截止目前，国内大中型烧结机大多数都已建成或在建环冷机余热发电项目，但发电效率较低，余1.一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁大连1166002.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师，辽宁大连116600余热利用海水淡化装置设计安少鹏1，张元奇2摘要：通过分析闪蒸过程的原理及影响闪蒸效率的因素参数，提出闪蒸器多种优化设计方案及适合海水淡化工艺的闪蒸器结构；在此基础上设计一套利用余热进行海水淡化的系统工艺，并提出换热及闪蒸系统设计的计算模型。
反渗透海水淡化能量回收装置的研究现状及展望摘要：本研究介绍了反渗透海水淡化能量回收装置的分类和工作原理，并重点综述了国内外的研究成果和进展，最后结合国内外研究现状分析总结了我国反渗透海水淡化能量回收装置的发展方向。
关键词：反渗透海水淡化；能量回收装置；研究1 分类和工作原理反渗透海水淡化能量回收装置按照其工作原理主要可分为液力透平式、正位移式和泵-马达式3种类型，见表1。
透平是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮或涡轮机。
透平是英文turbine的音译,源于拉丁文turbo一词,意为旋转物体。
透平的工作条件和所用工质不同，所以它的结构型式多种多样，但基本工作原理相似。
透平的最主要的部件是一个旋转元件,即转子,或称叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。
流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。
透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。
透平机械的工质可以是气体，如蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体，也可以是液体，如水、油或其他液体。
以水为工质的透平称为水轮机;以蒸汽为工质的透平称为汽轮机；以燃气为工质的透平称为燃气透平。
表1 反渗透海水淡化能量回收装置优缺点比较图1第一代与第二代回收装置的原理基于“功交换”原理的正位移式第三代能量回收装置利用流体的不可压缩性可直接实现高压盐水和低压海水间的能量传递。
系统工作时，低压海水在能量回收装置中先由高压盐水直接增压，再经过增压泵的二次增压后进入反渗透膜组件产出淡水。
上述过程是通过降低高压泵的流量来减少系统能耗。
由于其能量回收过程只需要经过“水压能-水压能”的一步转换，能量回收效率通常能达到90%以上，目前已占据反渗透海水淡化市场的主导地位，但仍存在系统集成度较低、投资成本高、需配备增压装置和盐/海水掺混等技术缺陷。
正位移式能量回收装置根据其核心部件结构形式的不同又可分为阀控式和旋转式。
海水淡化高压泵与能源回收技术的结合研究海水淡化是解决淡水资源短缺问题的重要手段之一。
而高压泵与能源回收技术的结合在海水淡化中发挥了重要的作用。
本文将就海水淡化高压泵与能源回收技术的结合研究展开探讨，并分析其应用前景和发展方向。
首先，海水淡化高压泵在海水淡化过程中起到了关键的作用。
由于海水中含有高浓度的盐分，使得淡化海水变得十分困难。
高压泵通过施加高压力将海水压力达到逆渗透膜的要求，使水分子逆向渗透，从而实现海水的脱盐。
高压泵的设计和工作参数的选择对海水淡化装置的性能和经济效益影响巨大。
其次，能源回收技术的应用可以有效降低海水淡化过程中的能源消耗。
目前，大部分海水淡化厂使用的能源来自外部电网，其中能量损耗相当大。
能源回收技术可以通过回收废热、压力能等形式的能源来减少外部能源的依赖，从而提高海水淡化过程的能效。
在海水淡化高压泵与能源回收技术结合研究中，有几个关键问题需要解决。
首先是高压泵的优化设计。
研究人员需要考虑高压泵的结构参数、工作参数以及材料的选择，以实现高效、稳定的海水淡化效果。
其次是能源回收技术的创新与改进。
研究人员可以通过热交换器、凝汽器等方式，将废热转换成可再利用的能源，从而提高能源利用效率。
此外，还需要解决高压泵和能源回收系统之间的协调问题，以确保两者的良好配套。
海水淡化高压泵与能源回收技术的结合在实际应用中已经取得了一定的成果。
一些高压泵制造商已经开始研发能够更好配合能源回收系统的高压泵。
同时，一些能源回收技术也在海水淡化设备中得到了推广和应用。
这些成果的取得为海水淡化行业的可持续发展提供了技术支持。
未来，海水淡化高压泵与能源回收技术的结合还有很大的发展空间。
一方面，研究人员可以进一步提高高压泵的效率和可靠性，降低其能耗。
另一方面，能源回收技术也可以在废热利用、压力能转换等方面进行技术创新，增加能源回收效果。
此外，随着新能源技术的不断发展，如太阳能和风能等，可以进一步探索将这些新能源与海水淡化高压泵相结合，减少对传统能源的依赖。
海水淡化能量回收技术在岛屿水资源供应中的应用研究海水淡化能力回收技术在岛屿水资源供应中的应用研究摘要：随着全球人口的增长和气候变化的影响，岛屿地区面临着严重的水资源短缺问题。
海水淡化技术被广泛应用于解决这一问题，但其能耗高、对环境影响较大等问题限制了其进一步发展。
海水淡化能量回收技术作为一种新兴的技术，在提高能效的同时减轻了对环境的负面影响，为岛屿水资源供应提供了重要的解决方案。
本文对海水淡化能量回收技术在岛屿水资源供应中的应用研究进行了综述，并探讨了其未来发展的趋势。
1.引言岛屿地区由于资源有限和环境的特殊性，面临着严重的水资源供应问题。
传统的淡化海水技术主要依靠热能进行蒸发和冷凝，耗能较高，难以满足岛屿地区水资源供应的需求。
因此，海水淡化能量回收技术的出现被认为是一种解决方案，既能提高能效，又能减少对环境的负面影响。
2.海水淡化能量回收技术的原理海水淡化能量回收技术主要利用了海水淡化过程中的废热、废水以及海水泵送过程中的压力能的回收。
其中，废热回收主要通过热交换器实现，将海水淡化过程中的高温废热用于加热或蒸发，从而提高能效；废水回收则可以通过膜技术进行处理，将废水中的杂质去除后再次利用；压力能回收主要通过逆渗透膜工艺中的能量回收装置实现，将泵送海水时产生的压力能转化为电能供应给系统。
3.海水淡化能量回收技术在岛屿水资源供应中的应用3.1 提高能效海水淡化能量回收技术能够回收废热、废水和压力能，使能源利用效率大幅提升。
例如，通过废热回收，在传统海水淡化设备的基础上，再生海水的温度可以得到提高，从而减少了能量的消耗。
此外，利用压力能回收装置，可以将原本会被浪费的压力能有效地转化为电能，为设备供电，进一步减少了能量的消耗。
3.2 减轻环境负担传统海水淡化技术在海水抽取和废水排放等过程中对环境造成了一定的损害。
而海水淡化能量回收技术通过废热和废水的回收利用，减少了对环境的负面影响。
废热回收技术可以降低设备的排放温度，减少对周围海域生态系统的影响，废水处理则可以有效减少污染物的排放。
海水淡化能量回收设备的工程实践与应用案例研究海水淡化是解决淡水资源短缺问题的重要手段之一，而海水淡化能量回收设备的工程实践与应用案例研究则是对海水淡化技术的一种探索和创新。
本文将对海水淡化能量回收设备的工程实践与应用案例进行研究和分析，并探讨其在解决淡水资源短缺方面的潜力和前景。
随着全球人口的不断增加和经济的快速发展，淡水资源变得日益匮乏。
而海水淡化技术具有可持续发展、稳定供水的优势，因而备受关注。
然而，海水淡化技术也面临能源消耗高、成本昂贵等问题。
为了解决这些问题，海水淡化能量回收设备的研发和应用逐渐成为研究的热点。
海水淡化能量回收设备是指通过回收海水淡化过程中消耗的能量，以提高海水淡化系统的能效和经济性。
目前主要采用的能量回收方式包括热能回收、压力能回收和化学能回收等。
下面将分别介绍这些能量回收方式在海水淡化领域的工程实践与应用案例。
第一种能量回收方式是热能回收。
海水淡化过程中产生了大量的热能，这些热能如果得不到合理利用将浪费掉。
因此，研究人员提出了热能回收技术，通过回收热能来降低能源消耗。
例如，利用多效蒸发器将海水在每个效应器中进行再次蒸发，从而提高热能利用效率。
这种技术在中国、新加坡等地的海水淡化工程中得到了广泛应用。
第二种能量回收方式是压力能回收。
压力能是海水淡化过程中常见的能量形式，利用压力能回收技术可以将压力能转化为电能或其他形式的能量，提高系统的能效。
例如，可以采用压力交换装置将高压海水流与低压海水流进行交换，以回收压力能。
这种技术在沙特阿拉伯等地的海水淡化项目中得到了成功应用。
第三种能量回收方式是化学能回收。
化学能回收主要是指通过化学反应将海水中的溶解物质转化为有用的化学能，进而提高系统的能效。
例如，利用盐水电池将盐水中的离子通过电化学反应转化为电能。
这种技术在美国加州的海水淡化项目中得到了应用，取得了显著的能量回收效果。
总结来说，海水淡化能量回收设备的工程实践与应用案例研究对于解决淡水资源短缺问题具有重要意义。
基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备设计与实现海水淡化是一项关键的技术，能够将咸水转化为淡水，为缺水地区提供可持续的淡水资源。
然而，传统的海水淡化技术通常消耗大量能源，从而限制了其广泛应用的可能性。
为了解决这一问题，基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备应运而生。
声能转换技术利用水中的声波能量，将其转化为机械或电能，为海水淡化过程提供所需的能源。
这种技术的核心是压电材料，当受到声波作用时会产生电位差。
利用这一原理，我们可以设计一种能够将声波能量转化为电能的装置，从而为海水淡化过程供能。
在设计和实现基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备时，需要考虑以下几个关键因素。
首先，需要选择合适的压电材料。
压电材料的特性对于能量转换效率至关重要。
常用的压电材料包括二氧化钛、锆钛酸铅等。
其次，设计合适的声波接收器件。
声波接收器件应具备高灵敏度和宽频响特性，能够捕捉到宽频谱的声波信号。
常用的声波接收器件包括压电传感器、半导体传感器等。
接下来，是能量转换的电路设计。
声波转换成电能需要合适的电路设计和元件选用。
可以采用整流电路和能量储存装置，将压电材料产生的交流电能转换成直流电能，并储存以供海水淡化设备使用。
此外，还需要设计功率管理电路，以确保能量的高效利用。
在实际应用中，基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备可以与传统的海水淡化装置相结合，共同工作。
通过将压电装置与海水淡化装置进行耦合，可以在淡化过程中实现能量回收，提高能源利用效率。
基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备具有许多优势。
首先，它利用了环境中存在的声波能量，无需额外能源供给，减少了对传统能源的依赖。
其次，声波能量广泛存在于自然环境中，如海洋、河流等，因此可以在许多地区广泛应用。
此外，基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备具有较高的能量转换效率和环境友好性。
然而，基于声能转换技术的海水淡化能量回收设备也存在一些挑战。
首先，技术的可行性和可靠性需要进一步验证和提高。
反渗透海水淡化的能量回收装置摘要:反渗透海水淡化在能耗方面占有很大的优势，能量回收是降低海水淡化成本的重要措施。
本文简要介绍了目前几种常用的能量回收方式，对其进行比较，并说明采用能量回收的重要性。
关键词：反渗透海水淡化能量回收1概述当今社会，能源需求和环境压力的急剧上升决定了发展核电等清洁能源成为必然选择。
按照既定规划，“十二五”期间，我国将迎来新一轮核电站建设高峰期。
日本福岛核事故后，我国暂停审批核电项目，但我国能源消耗的增长较快，发展非化石能源是大势所趋，随着核电技术水平的不断提高以及核安全保证能力的提升，以及适宜大规模建设发电等特点，核电依然是清洁能源的重要选择。
我国大部分核电站建在沿海，沿海地区可利用的淡水资源非常紧张，海水淡化技术的采用在很大程度上缓解了淡水需求。
在海水淡化技术的应用过程中，降低能耗、节省能源、减少制水成本的处理方式是最为人们所关注的。
反渗透海水淡化（SWRO）具有设备投资省、能耗低、建设期短、占地面积少、对设备材质要求低等特点。
其在能耗方面占有很大的优势，无能量回收装置的反渗透海水淡化的能量消耗约为8~10 kW·h/ m3，采用能量回收装置能耗可降到3~4.5kW·h/ m3。
图1-1为反渗透海水淡化的操作成本分项，图1-2为电力消耗成本分项。
由此可见，能耗在运行成本中占有很重要的份额，大约占制水总成本的30%左右。
2能量回收方式由于海水的含盐量高，渗透压大，反渗透淡化海水需要提供较高的工作压力（约5.8~8.0MPa）。
如标准海水的含盐量约为35000mg/L，反渗透装置的给水压力约需要 6.0 MPa。
反渗透淡化海水时，一级反渗透装置水的回收率一般为35~55%，即高压浓盐水的排放量可占进水流量的45~65%，这部分浓盐水排出反渗透装置时尚有约5.6~5.8 MPa的压力。
如果直接排放，一方面比较浪费，另一方面也较危险。
在浓盐水的排放管线上安装能量回收装置，把占55%左右的高压浓水的能量加以回收，大大降低了能源的浪费，同时降压后的浓盐水排放更安全。
膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置设计说明书膜法海水淡化加压与能量回收一体化装置主要内容简介本装置是基于如下现实,即膜法海水淡化能量回收装置经过几十年的发展,由水力透平机方式向功交换式发展,回收效率已经由60%提升到95%以上,且核心技术已基本为国外企业所控制。
如果系统没有结构性的改变,能量回收装置的成本降低和效率提高已经接近顶点,其差异性仅3-5%。
因此,将高压泵、增压泵和能量回收装置作为一个整体系统来考量,能提高整个系统的效率5-15%,降低系统总造价30%以上,是我国膜法海水淡化技术自主创新,赶超国际先进水平的关键和发展方向。
本方案是要研发和制造出一种自主创新、自主制造的低成本、高效和高可靠性的反渗透膜法海水淡化系统中集成高压与增压泵功能的高效能量回收装置SM-2500,即单台机组日产水2500吨,建立相应的测试平台,对该机组进行调试和不断改进与优化,以达到工业化应用的标准;并以该机组为单元,设计出日产10000吨淡水的系统解决方案。
本方案将通过一对海水活塞缸同时完成高压海水泵、增压泵及能量回收装置的三大功能,采用液压驱动来补充海水淡化所需能量,采用液-液交换实现压力能的回收。
该方案的关键创新点在于,用液压加压技术(泵效90%)替代离心加压技术(泵效80%),并和能量回收装置共用缸体设备,由此带来整体能效的提高和成本的降低。
本集成加压功能的高效能量回收装置,装置与目前国外最先进的高压海水泵+压力交换能量回收装置+增压泵的海水淡化系统相比,具有如下特点: 1、加压及能量回收系统的成本降低20%以上,日产2500吨水的设备价格低于200万元。
2、海水反渗透单元的电耗降低10%以上,达到吨水电耗2.0-2.5kwh,达到或超过国际先进水平。
3、系统可靠性提高,维修成本低。
4、系统适应性强,负荷调节灵活。
由此可带来两大优势,一是该系统能和风能、太阳能等不稳定的能源供应相结合;二是可降低白天负荷,大量使用夜间低谷电,调节整个电网运行效率。
基于声波能转换技术的海水淡化能量回收设备设计与实现1. 引言随着世界范围内淡水资源的日益短缺，海水淡化成为了一种重要的解决方案。
然而，目前的海水淡化技术仍存在能量回收效率低下的问题。
本文将介绍一种基于声波能转换技术的海水淡化能量回收设备的设计与实现，旨在提高能量回收效率，减少能源消耗。
2. 设备原理基于声波能转换技术的海水淡化能量回收设备主要由两部分组成：声波发生器和能量回收器。
声波发生器利用电力将能量转换成声能，而能量回收器则将声能转换回电能。
该设备的工作原理是将海水通过声波发生器进行声能转化，然后通过能量回收器将声能转化为电能，实现能量的回收和循环利用。
3. 设备设计3.1 声波发生器设计声波发生器的设计需要考虑以下几个方面：声波发生的频率、振动源的类型和材料选择。
- 频率：根据海水淡化的需求，声波发生器的频率一般选择在10 kHz到100 kHz之间。
- 振动源：根据声波发生的要求，可以选择压电陶瓷、磁致伸缩材料等类型的振动源。
- 材料选择：振动源的材料需要具备良好的机械强度和耐腐蚀性能，同时也需要考虑成本和可持续性。
3.2 能量回收器设计能量回收器的设计需要考虑以下几个方面：能量转换效率、材料选择和电路设计。
- 能量转换效率：能量回收器的关键是能够高效地将声能转化为电能。
因此，合适的能量转换机制和材料的选择至关重要。
- 材料选择：能量回收器的材料选择需要具备良好的声波传导性能和电能转换效率，例如聚合物材料、压电材料等。
- 电路设计：能量回收器的电路设计需要考虑到海水特殊的电导性质，以及振动源输出的电能的规律性和稳定性。
4. 设备实现4.1 原型设计与制造为了验证设备的性能和效果，我们将设计和制造一个小型原型。
原型的制造过程包括振动源的组装、能量回收器的制作以及外部电路的设计。
在制造过程中，需要测试和调整各个部件的性能，以保证设备的可靠性和稳定性。
4.2 实验室测试与验证制造完成后的原型设备将在实验室中进行各项测试和验证。
第15期2020年5月No.15May ，2020海水淡化工艺及能量回收装置的优化选择林华，张学俊（浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316021）摘要：文章简述了全球及我国淡水资源的形势，介绍了海水淡化工艺的发展并通过对比总结出不同工艺的优缺点，研究了反渗透法海水淡化工艺中的能量回收装置及其优缺点，并以枸杞乡自来水厂为例，结合该厂的地理条件、规模大小等因素对能量回收装置进行优化选择。
关键词：海水淡化；能量回收；优化选择中图分类号：G642文献标志码：A 江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information基金项目：浙江省教育厅科研项目；项目编号：Y201942560。
作者简介：林华（1989—），男，浙江舟山人，助理实验师，学士；研究方向：电气工程。
——以枸杞乡自来水厂为例引言当今世界，随着经济的不断发展，能源却在以前所未有的速度被消耗掉，从而出现了许多不可再生资源短缺的现象。
以淡水资源为例，全世界约有30%的人生活在严重缺水的地区。
淡水资源的短缺主要原因除了经济的快速发展、工业化水平的提高带来用水量的增加之外，淡水资源在地域上极其不均衡的分布、大量水源被人类的生活及工业活动所污染以及节约用水意识淡薄等也是重要的原因［1］。
淡水资源日益紧缺在我国也是一个普遍的现象，同时也是我国在经济快速发展过程中必须面对的问题。
我国的淡水资源总量其实很大，但人均可利用的少，人均水平据世界平均水平还有很大差距。
据统计我国严重缺水的城市有100多个，而且在地域上分布及其不均，从地区省份上看，内陆的省份尤其是西北部地区淡水资源紧缺的现象极其严重［2］。
由此可见，我国是属于干旱、严重缺水的国家。
1海水淡化工艺的发展内陆地区一直以来降雨量少，水资源比较匮乏，但是近年来，伴随着经济的不断增长，许多沿海城市对淡水的需求量急剧上升，也出现了淡水资源短缺的情况。
对面海水资源丰富但是淡水资源不断匮乏的现状，海水淡化项目不断被摆上台面进行论证。
利用潮汐能回收的海水淡化设备设计与实验研究海水淡化是一项重要的技术，可以将海水转化为淡水，以满足全球日益增长的淡水需求。
然而，现有的海水淡化技术通常需要大量的能源投入，对环境造成负面影响。
利用潮汐能回收的海水淡化设备设计与实验研究成为了一个新的解决方案，可以节约能源，减少对环境的破坏。
设计一套利用潮汐能回收的海水淡化设备需要考虑以下几个方面：能量收集、海水处理和实验研究。
首先，潮汐能是一种可再生能源，可以通过潮汐发电机收集并转化为电能。
通过安装潮汐发电机，设备可以自行收集能源，减少对外部能源的依赖。
在设计中，应选择合适的潮汐能转换系统，并确定其与淡化设备的连接方式，以充分利用潮汐能量，并将其转化为电能以驱动设备的运行。
其次，海水处理是海水淡化设备的核心部分。
传统的海水淡化技术通常使用逆渗透膜或蒸馏技术，但在利用潮汐能回收的海水淡化设备中，我们可以考虑采用新的处理方法。
例如，利用潮汐能推动离子交换、电渗透或行星齿轮等新型技术，可以使能源利用更加高效，并提高淡化效果。
此外，设备应具备自洁功能，以防止海洋生物附着和污染。
最后，为了验证设计的可行性和性能，实验研究是必不可少的。
实验应包括模拟实验和实地试验。
首先，通过建立适当的模型和实验平台，对设备进行运行性能和能源利用率等方面的实验研究。
其次，选择一个合适的实验场地，比如海洋、海湾或试验池，进行实地试验，以验证实验结果的可靠性和稳定性。
实验研究的目的是为设计和优化设备提供数据支持，为进一步的应用和推广奠定基础。
除了设计和实验研究，还有一些其他的考虑因素。
例如，设备应具备可靠的控制系统，能够根据海水的水质变化和能源供应情况进行自动调节和优化。
此外，设备的运行应具备可持续性和环境友好性，尽量减少对海洋生态系统的干扰。
综上所述，利用潮汐能回收的海水淡化设备设计与实验研究是解决能源和环境问题的一种创新方案。
通过收集潮汐能并将其转化为电能，设计能够高效淡化海水的处理系统，并进行相关的实验研究，可以实现能源节约和环境保护的目标。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)1 引言1.1 反渗透海水淡化技术的发展及现状海水淡化是科学家们多年来不断进行研究的技术课题。
随着水资源危机的加剧，海水淡化技术得到迅速发展。
在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都已经达到工业规模化生产的水平。
最早的淡化方法有两种：冷冻法和蒸馏法。
冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。
这两种方法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。
蒸馏法，即将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。
这个过程与海水制盐的过程相似，其相异的地方是人类要攫取的是淡水。
蒸馏法海水淡化技术利用热能将海水转化为优质淡水，它又分为低温多效、多级闪蒸和压汽蒸馏三种技术。
蒸馏法海水淡化技术是最早投入工业化应用的淡化技术。
蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大等优点，是当前海水淡化的主流技术，占海水淡化技术总市场份额的57%以上。
反渗透海水淡化法是二十世纪六十年代后期发展起来的一项新技术。
渗透是一种物理现象，当两种含有不同浓度盐类的水，如用一张只让淡水通过而不让盐分通过的“半透膜”隔开，就会发现含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，直到两边含盐浓度相等为止。
然而，要完成这一过程需要很长时间，这一过程也称为自然渗透。
但如果在含盐量高的水侧，试加一定压力，其结果可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。
如果压力再加大，可以使水向相反方向渗透，而盐分剩下。
因此，反渗透淡化法，就是在有盐分的水中（如原水），施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是反渗透淡化法的原理。
反渗透主体设备主要由高压泵、反渗透膜、能量回收三部分组成。
在足够高压力的情况下，除水分子外，水中其他矿物质、有机及各种离子几乎都被拒之于膜外，并被高压水流冲出。
渗透到另一面的水即是安全、卫生、纯净的水。
反渗透法最大的优点是节约能源，生产同等质量的淡水它的能源消耗仅为蒸馏法的140。
随着海水淡化技术的发展，反渗透已成为所有海水淡化方法中最具竞争力的脱盐技术之一，因此从1974年以来，世界上的发达国家不约而同地将海水淡化的研究方向转向反渗透法。
但其产品水成本与传统的市政供水相比较仍较高。
反渗透系统中的能耗约占海水厂总运行费用的75%，而且随着社会的发展能量成本还在增加，减少系统能耗已成为降低反渗透淡化运行成本的有效方法之一。
在淡化系统中，反渗透膜组件排出的浓盐水仍有很高的压力，如能回收这部分能量来增压进料海水，则系统能耗将大幅度降低，为了降低能耗，余压能量回收装置已成为淡化系统中必不可少的关键设备1.2反渗透基本原理反渗透是一种高效节能的膜技术，以压力为驱动力将进料水中的水（溶剂）和离子（或小分子）分离，从而达到纯化和浓缩的目的。
反渗透基本原理如图1-1所示。
用半透膜分离浓度不同的两个水溶液，稀溶液测得水会自发的通过半透膜流入浓溶液侧，这种现象叫做渗透。
如在浓溶液侧施加压力△P，则水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过摸的净流量等于零，出现渗透平衡，浓盐水侧所施加压力称为渗透压△II。
渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度，而与膜本身无关。
如在浓溶液侧施加大于渗透压的外压△P，就能使水分子透过半透膜向稀溶液侧扩散渗透，上述现象是反渗透的基本原理。
在实际操作中，为了提高透过水量，所加的外压一般都达到渗透压差的若干倍。
2 海水淡化缸材料的选择2.1 玻璃钢玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即现为强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。
以玻璃纤维或其制品作为增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓为玻璃钢。
由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。
质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。
可以代替钢材制造机械零件和汽车、船舶、压力容器外壳等。
2.1.1 玻璃钢的力学性能玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其他材料无法比拟的。
玻璃钢质轻而高强的性能，来源于较低的树脂密度以及玻璃纤维的高抗伸强度（普通钢材的5倍以上）。
玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。
从高树脂含量的玻璃毡制品到低树脂含量的玻璃钢缠绕制品，玻璃钢的密度只有普通碳钢的14～15，比铝还轻13左右。
复合材料的力学性能具有明显的方向性，这是与金属材料不同的。
金属材料，不论在任何方向，强度和弹性模量几乎完全相同。
而对于木材、玻璃钢等，沿纤维方向的强度和弹性模量就比垂直于纤维方向上的要高得多。
象金属那样强度不随方向变化而变化的材料称为各向同性材料，而像玻璃钢、木材、钢筋混凝土等，它们的强度随方向不同而变化，称它们是各向异性材料。
玻璃钢等人造的复合材料还可以人为地变化纤维方向和数量来达到某种特定的强度要求。
玻璃钢主要的化学性能就是它有突出的耐腐蚀性。
它不仅不会象金属材料那样生锈腐蚀；同时，也不会象木材那样腐烂，而且几乎不被水、油等介质所侵蚀，可以代替不锈钢在化工厂中用来制造贮罐、管道、泵、阀等，不仅使用寿命长，而且不需采取防腐、防锈或防虫蛀等防护措施，减少了维降费用。
玻璃钢在耐腐蚀方面的应用是很广泛的，国外一些主要工业国家，玻璃钢用作耐腐制品方面都在13%以上，其用量有逐年增高趋势。
国内用量也不少，大都用作金属设备的衬里，以保护金属。
玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂，作为玻璃钢用的树脂，其耐腐蚀性是好的，但单纯的用树脂涂覆在金属表面上，会出现较严重的龟裂裂缝，起不到防渗漏和保护金属的作用。
在树脂中添加一定量的玻璃纤维后，将树脂中出现较严重龟裂的可能性转化为数量众多的微小裂缝，而这些小裂缝形成一个贯串裂缝的机率是很小的，而相互间还有止裂作用，这样可以阻止化学溶液介质的渗透腐蚀。
玻璃钢不仅对多种低浓度的酸、碱、盐介质及溶剂有较好的稳定性，而且有抗大气、海水和微生物作用的良好性能。
不过，对于不同的腐蚀性介质，应选择适当的树脂和玻璃纤维及其制品。
关于玻璃钢防腐，近几年来应用越来越普遍，显示了防腐投资少，使用寿命长，节约大量不锈钢材等方面的优越性，取得了显著的经济效果。
2.1.2 FRP的生产方法基本上分两大类，即湿法接触型和干法加压成型。
如按工艺特点来分，有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。
手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。
目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。
手糊法：主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。
喷射法：主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。
模压法：主要使用国家有德国等。
RTM法（树脂传递模塑）：主要使用国家有欧美各国、日本。
还有：纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等。
我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的，其他有模压法、缠绕法、层压法。
日本的手糊法仍占50%。
从世界各国来看，手糊法仍占相当比重，说明它仍有生命力。
手糊法的特点是用湿态树脂成型，设备简单，费用少，一次能糊10m以上的整体产品。
缺点是机械化程度低，生产周期长，质量不稳定。
近年来，我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备，随着FRP工业的发展，新的工艺方法将会不断出现。
2.2 不锈钢在众多的工业用途中，不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。
根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。
这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。
303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。
303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。
不锈钢的特点：⑴表面美观以及使用可能性多样化；⑵耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用；⑶耐腐蚀性好；⑷强度高，因而薄板使用的可能性大；⑸耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾；⑹常温加工，即容易塑性加工；⑺不必表面处理，简便、维护简单；⑻清洁，光洁度高；⑼焊接性能好。
3 管路的选择3.1管路的概述及要求管路在液压系统中主要用来把各种元件及装置连接起来传输能量。
对管路的基本要求是要有足够的强度，能承受系统的最高冲击压力和工作压力，管路与各元件及装置的连接处要密封可靠、不泄露、决不能松动。
在系统中的不同部位，应选用不同规格的管径，管路在安装前必须清洗干净，管内不允许有锈蚀、杂质、粉尘、水及其他液体或胶质等其他污物。
管路安装要固定结实，布局合理，排列整齐，方便维修和更换元件。
管筒规格按外径和壁厚确定。
外径定寸管比通径定寸管具有较高的外径尺寸精度和内外表面粗糙度，易于对管子进行弯曲，适合选用各种管接头。
这类管子有钢管、铜管和铝管，后两种一般用于低压系统。
铜管虽易弯曲与扩口成型，但扩口时易冷作硬化且铜管有易于油液氧化的催化作用。
钢管是液压系统的主要用管，其强度高，适合各种液压设备和高压设备。
确定管路的内径、壁厚等尺寸时可按下列方法计算。
3.2管内油液的推荐流速对吸油管道取v≤0.6～1.3 ms （一般取1ms以下）对压油管道取v≤2.5～7.6 ms （压力高时取大值，反之取小值；管道较长时取小值，反之取大值；油液粘度大时取小值，反之取大值）。
对短管及局部收缩处，可取 v=5～7.62 ms。
对回油管道，可取v≤1.7～4.5 ms。
对管内流速也可按照表3-1选取表3-1液压系统管路推荐流速海水淡化系统的工作压力为10MPa ，但在活塞杆进入缓冲时压力会达到19.17MPa ，因此根据表3-1选取海水淡化系统的海水流速为7.6ms 。
3.3管子的内径的计算管子内径的计算公式为d ≥ （3-1） 式中 d---管子内径（mm ）。
q---海水的流量（Lmm ）。
v---管内海水的流速，可按推荐流速选取，见表3-1。
. 根据式3-1可得 管道的内径为d ≥ = =29.65 mm为方便加工，将其圆整为整数，选取管道的内径为30mm 。
3.4 管子壁厚的计算管子壁厚的计算公式为2[]pdt σ≥（3-2） 式中 t —管子壁厚（mm ）。
p---工作压力（MPa ）。
d---管子内经 （mm ）。
[ σ]---许用应力（MPa ），对于钢管[]bnσσ=。
b σ---抗拉强度 （MPa ）。
n---安全系数。
（当压力p<7MPa 时，n 取8；当压力p ≤17.5MPa 时，n 取6；当压力p>17.5MPa 时，取n=4）。
