太

阳

能

学

报

２７卷

在外壳壁组成的空腔中，由上而下分别布置有冷凝

器、第二级蒸发一冷凝器、第一级蒸发一冷凝器和蒸发

器，而且各器件之间的蒸汽是互不相通的（抽真空时

可以连通）。分别在冷凝器、第二级蒸发．冷凝器和

第一级蒸发．冷凝器的正下方置有淡水收集盘，以便

收集上述器件产生的淡水，而所产生的淡水最终由

管道流人置于外壳之外的淡水储存罐中。在第二级

蒸发．冷凝器和第一级蒸发－冷凝器正上方置有盐水

喷淋盘，其中盐水由循环泵提供。第二级蒸发一冷凝

器和第一级蒸发．冷凝器均由１２１根直径为２５ｒ岫、长

为４９０—砌的黄铜管横穿在竖壁上焊接而成，见图

３ａ，总换热面积４．９ｍ２。冷凝器和蒸发器则分别由

２２０和２４８根长３００ｎｌＩＩｌ、直径２５ｒｍ的黄铜管竖焊在

一个圆柱形空腔的两端盖上构成，见图３ｂ，总换热

面积分别是４．９ｍ２和５．５ｍ２。装置的运行原理可分

步解释如下：

１）海水经阀４进入装置，经盘管１８预热并形成

部分淡水，最后与来自泵１３的盐水汇合，通过喷淋

器喷淋至第二级蒸发一冷凝器１６进行降膜蒸发。未

蒸发的盐水经连通管２３进入第一级蒸发一冷凝器

１５，经循环泵１２再次进行降膜蒸发。未蒸发的盐水

经联通管进人最下级的蒸发腔，且被蒸发器１４进一

步加热蒸发。剩余的浓盐水最后经泵８排出装置；

２）在最上一级淡水盘１９产生的淡水，经淡水连

通管２１分别与第二级、第三级盘的淡水汇合，一起

进入淡水储存罐２储存，储存到一定量后经泵７输

送给用户；

３）用于装置加热的热水自太阳能系统或加热水

箱１０通过加热水循环泵９强迫进入装置的蒸发器

１４，经蒸发器１４放热后经回水管又回到加热水箱１０

中；

４）用于装置冷却的冷水自冷却水箱２５，通过冷

却水循环泵５强迫进入装置的第三级冷凝器１７中，

在那里吸收蒸汽释放的潜热，升温后经回水管反回

冷却水箱２５中；

５）海水进入装置后，最终要到达装置的最下级

蒸发腔，在那里被蒸发器１４加热蒸发，产生最初一

级的蒸汽。该初级蒸汽上升至第一级蒸发一冷凝器

１５的外围，并在那里形成降膜凝结，包括在１５外壁

的竖板上和横管的内壁上，同时释放其潜热交给横

管外壁正在降膜蒸发的盐水，并使盐水的温度上升。

形成的淡水滴落至下方的淡水盘中，经收集汇入淡

水储存罐中。经第一级蒸发一冷凝器１５横管降膜蒸

发产生的次级蒸汽又上升至第二级蒸发一冷凝器１６

的外围，并在那里形成降膜凝结，同时也释放其潜热

交给第二级蒸发一冷凝器１６内正在降膜蒸发的盐

水，并使盐水的温度上升，产生更次一级的蒸汽。该

蒸汽在分压差的推动下，最后上升至冷凝器１７的外

围，并在１７的外壁和竖管的内壁上形成降膜凝结，

同时释放其潜热交给１７内部流动的冷却水，从而完

成蒸汽流动的全过程。系统所需真空度由真空泵３

维持。装置的外壳用３３－砌厚的石棉布和聚氨脂发

泡保温。

在如图２所示的每个测量点上，都布置有通过

标定的测温热电偶。热电偶提供的电信号由微伏计

读取，最后确定各测点的温度。蒸馏水产量由清水

泵７送出的淡水，每隔一段时间用电子称测量一次。

加热水流率、冷却水流率和供海水流率均用水表测

量，相对误差是５％。装置内压力用真空表读取，相

对误差是５％。实验中消耗的电量均认为是相关电

器的标称功率。

３实验结果与分析

实验在室内进行，环境温度在２０—３５℃范围，环

境相对湿度在４０％～６５％范围，实验用海水用自来

水加盐配制。在稳态条件下，实验对温度、产水量及

影响系统性能的相关参数均作了测量。实验中，加

热水流率为４２３５±１００ｋ∥ｈ，冷却水流率为３７００±

１００ｋｇ／ｌｌ，进人装置的海水流率可调，约为１００～

２００ｋｇ／ｈ。循环泵的循环流率为１２００ｋｇ／ｈ，因此横管降

膜蒸发的管外液体流动负荷约为１１＝０．０６ｋｇ，（ｍ・ｓ）。

３．１加热水温度对产水量的影响

在上述加热水和冷却水流量条件下，不同压力

情况时，加热水温度对产水量的影响如图４所示。

实验结果表明，装置的运行温度（在此设定为供热水

温度）是影响系统产水量的重要因素之一，当供热水

温度升高时，系统的产水率迅速增加，特别在６５～

７５℃范围。而当温度更高时，产水率增加变得相对

缓慢。这可能是当温度升高大于８０℃时，由于各级

的温差加大，从各级之间的压力平衡管（备于抽真空

时用）泄漏的蒸汽量增加，从而减弱部分产量的增

加。因此，在设计压力平衡管时，要特别注意管径的

大小，太大时泄漏的蒸汽量增加，太小时可能使各级

之间的压差过大，特别是在真空泵启动时，这时所产

　

万方数据