题目：先进机械压汽蒸馏系统研究

        节能降耗和水资源匮乏是当前两个备受关注的社会问题，机械压汽蒸馏技术（mechanical vapor compression, MVC）的应用发展为节能型的水处理过程提供了一个有效途径。MVC技术将低温的蒸汽经压缩机压缩，使其压力、温度升高，热焓增加，然后再作为热蒸汽使用，以达到蒸发、分离、节能的目的。

        为研究MVC技术的特性及解决传统MVC技术的缺陷，本文以带分离式蒸发冷凝器的机械压汽蒸馏（ECS-MVC）系统的设计提出、实验研究、系统优化、废液浓缩应用为研究主线，从机理分析角度出发，提出了ECS-MVC系统；建立了ECS-MVC系统的设计方法及热分析方法；深入探索了单效实验系统的相关性能和热动力规律；进行了系统的性能优化分析；构建了基于MVC技术的二甲基乙酰胺废液浓缩系统并进行了废液浓缩特性究。

        在消化吸收传统MVC技术的基础上提出ECS-MVC系统，新型系统采用旋转蒸发器将蒸发器与冷凝器分离。蒸发器与冷凝器的相对运动不仅可有效解决结垢阻垢问题，而且强化了系统的传热过程，提高了料液的适应性使系统的应用范围更广。提出了ECS-MVC系统的设计方案，建立了数学模型，分析了关键参数对系统性能的影响，并且结合热力学第一定律第二定律深入研究系统热力学特性。结果表明蒸发盘转速越高，等效蒸发面积越大，蒸发量也就越大。在同一转速下，蒸发温度越高，蒸发量越大；此外，增加蒸发盘的转速，也会增加过热蒸汽的冷凝量。ECS-MVC系统是个热量回收利用率很高的系统，稳定工作时只需要提供占循环总热量小于1%的能力便可维持循环；系统理论比能耗为8.35 kWh/m3；MVC单元和压缩机的火用损分别占56.8%、19.8%，是系统产生火用损失的主要部件。

        建立了一套容量为1.5m3/d的单效ECS-MVC系统并对其进行实验研究。实验系统主要由两套旋转蒸发器、冷凝器以及压缩机组成。实验中通过改变压缩机转速和蒸发温度来研究了系统的性能。结果表明在蒸馏水产量一定的前提下蒸发器和冷凝器的压力随着压缩机转速的增加而逐渐下降，蒸发温度越高，COP越高，最终得到了20.98的最高COP。

        火积是表针物体传递热量能力的物理量，传递过程中热量守恒而火积被不可逆耗散。MVC系统是一种需要提高换热能力而非降低可用能损失的传热问题，因此为提高系统传热效率，优化系统性能，建立了基于火积分析的ECS-MVC系统优化方法。以等效热阻最小为目标优化了系统蒸发面积和冷凝面积的配比及蒸发温度与压缩机压比的匹配，得到了负压和常压蒸馏工况下的最优配比及最佳压比。

        为进一步推进MVC技术成果的转化及应用，研究不同工况下MVC系统的浓缩特性，构建了基于MVC技术的二甲基乙酰胺废液浓缩系统。实验系统的COP在负压和常压下分别达到5.44、20.17。并且经过一个操作周期的蒸馏，常压工况下可将DMAC浓度6%的原溶液浓缩到83.5%，负压工况产生的稀溶液所含DMAC浓度仅为0.2%。