1、毕业设计开题报告 化学工程与工艺 高速旋转气液两相流阻力与压力降研究与分析 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 21世纪将是水的世纪。 20世纪初，国际上就有“ 19世纪争煤、 20世纪争石油、 2l世纪争水的说法。”第 47届联合国大会将每年的 3月 22日定为“世界水日”，全球普遍存在的淡水资源紧缺问题已引起了世界各国的高度警觉。 地球表面虽然 2/3 被水覆盖，但是 97为无法饮用的海水，只有不到 3是淡水，其中又有 2封存于极地冰川之中。在仅有的 1淡水中， 25为工业用水， 70为农业用水，只有很少的 一部分可供饮用和其它生活用途。然而，在这样一个缺水的世界里，水却
2、被大量滥用、浪费和污染。加之，区域分布不均匀，致使世界上缺水现象十分普遍，全球淡水危机日趋严重。目前世界上100 多个国家和地区缺水，其中 28 个国家被列为严重缺水的国家和地区。预测再过 2030 年，严重缺水的国家和地区将达 46 52 个，缺水人口将达 28 33亿人。 我国的“水”存在两大主要问题：一是水资源短缺，二是水污染严重。我国人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的 1 4、在世界上名列 110位，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。我国的水污 染问题极其严重，全国废污水排放量大，并呈逐年上升趋势。致使多数城市地下水受到不同程度的污染，不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺
3、的矛盾，且严重威胁到城市居民的饮水安全和健康。 随着科学技术的进步和可持续发展战略的实施，人们逐渐加深了对水资源重要性的认识，开始不断强化自身对水资源再利用的能力，并在工业生产中将最初的先污染后治理转向为边污染边治理和资源的综合利用。如何高效、低成本节约用水、淡化海水及处理污水已成为当今急需解决的重要问题。在我国海水淡化已成为一种重要的淡水生产方式，发展海水淡化、浓盐水 综合利用技术、海水化学资源综合利用技术被国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020年 )列为“亟待科技提供支撑”的国民经济和社会发展重点领域中的优先主题以及国家“十一五”科学技术发展规划纲要的重点任务。 目前的海水
4、淡化方法主要集中在热法和膜法两个方面，热法主要有：多级闪蒸(MSF)、低温多效 (LT-MED)和压汽蒸馏 (MVC)-种技术；膜法主要是指反渗透 (RO)技术，它是一种利用半透膜在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。通常情况下热法能耗较高、设备昂贵，反渗透膜法需要维持较高的运 行压力，要求设备能够承受较高压力，而热法和膜法共同面临的一个问题是海水的淡水产率较低 (通常 50左右 )。研发一种能够经济地从海水中生产更高比例淡水和能够使海水化学资源综合利用的新型海水淡化技术是科学技术和时代发展的必然。 目前我国海水淡化的成本较高，导致供水市场很难打开，淡化规模也就不易扩大，从而阻碍了海水淡
5、化的发展。因此，研究海水淡化新技术，降低海水淡化成本是解决我国海水淡化问题的关键。本次的研究课题主要内容是热法海水淡化技术的创新。热能的来源广，我们可以利用太阳能产热，也可以利用现代工业生产产生的废热， 例如炼钢产生的废热进行海水淡化，不但解决能源问题，同时也减少了热污染的排放。本次研究的热法海水淡化要解决的技术难题是气液两相流高速旋转流流动阻力与压力降的关系，尽可能减少阻力的产生对传热过程的热损失的减少有很大的意义，同时也是降低海水淡化成本的关键问题之一。 本人所研究的课题在浙江，是个沿海城市，人口密集，工业及生活用水量较大，淡水消耗量大。浙江淡水资源污染严重，人均平均水资源量少，且水资源时
6、空分布不均，是一个污染型缺水严重的地区。随着浙江经济的发展，用水量日益增大，淡水资源的缺乏已成为当前浙江省国民经济和社 会发展的瓶颈。作为一种新技术，海水淡化和海水利用：可以开辟新的淡水水源；可以通过海水替代节约淡水，是十分适用于沿海城市的先进的造水和节水技术。 我国海水淡化成本较高，导致供水市场很难打开，淡化规模也就不易扩大，从而阻碍了海水淡化的发展。因此，研究海水淡化新技术，降低海水淡化成本是解决我国海水淡化问题的关键。本次的研究课题主要内容是热法海水淡化技术的创新。热能的来源广，我们可以利用太阳能产热，也可以利用现代工业生产产生的废热，例如炼钢产生的废热进行海水淡化，不但解决能源问题，同
7、时也减少了热污染的排放。本次 研究的热法海水淡化要解决的技术难题是气液两相流高速旋转流流动阻力与压力降的关系，尽可能减少阻力的产生对传热过程的热损失的减少有很大的意义，同时也是降低海水淡化成本的关键问题之一。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.气液两相流体在受热管道中流动时，因压力、温度、流量、热流密度和管道的几何形状的不同会形成各种流动结构形式，不同的流动结构形式具有不同的动力学和传热特性，因此研究气液两相流体流动结构对海水淡化设备的设计与运行是十分重要的。 2. 由于气液两相流体在流动时会产生阻力，引起一定的能量，所以为 了减少实验中高速旋转流动的液体产生阻力所引起的能耗，我们需
8、要 研究高速旋转的气液两相流流动阻力的具体产生原因，然后找到解决方案，使其阻力减小，从而使能耗减小。 3. 气液两相流体在设备中流动存在摩擦阻力压力降，因压力、管道直径、质量流速等不同因素的影响而改变。只有真确的进行压力降计算才能使设备具有安全的水循环和足够的流动压头，为整个流体系统选用合适的泵提供可靠依据，使整个系统既经济又安全的运转。 三、研究步骤、方法及措施： 1.通过查找资料，分析资料确定选题范围及论文题目。 2.通过指导老师指导，结合调研和资 料整理分析、撰写开题报告、外文翻译和文献综述。 3.根据开题报告写作思路草拟论文提纲。 4.根据论文提纲进一步查找资料，撰写论文初稿。 5.根
9、据论文初稿，收集的资料，修改成稿。 四、参考文献 1王宏涛 .真空膜蒸馏海水淡化实验研究 D. 北京工业出版社 .2008. 2 高艳玲 吕炳南 赵立军等，海水淡化技术评述与成本分析 J，工程与技术， 2005.2 3张靖 .海水淡化发展中存在问题分析 J，理论研究， 2008.3 4周震觉，何海丰等，舟山地区海水淡化技术应用状况 J，水处理技术， 2010.2 5 中国化工学会化学工程学会 . 第三届世界化工会议论文选集 M. 中国科学技术出版社， 1991.2 6 陈学俊，陈立勋，周芳德著 .气液两相流与传热基础 .第一版 .科学出版社 ,1995 7 H ERRAEZ J V, BELD
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