间隙完成。这样处理能较好的符合喷雾干燥，煤和液体燃料燃烧，以及些粒子负载的流动情况，但是不适合用于液液混合物，流化床和其它第二相体积率不容忽略的情形。欧拉欧拉模型在欧拉欧拉方法中，不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。由于种相所占的体积不能被其他相占有，故引入相体积分数。体积分数是时间和空间的连续函数，各相的体积分数之和等于。从各相的守恒方程可以推导出组方程，这些方程对于所有的相都具有类似的形式。从实验得到的数据可以建立些特定的关系，从而使上述方程封闭，另外，对于小颗粒流，可以通过应用分子运动论的理论使方程封闭。在中，有三种欧拉欧拉多相流模型流体体积模型，混合模型以及欧拉模型。混合模型和欧拉模型主要用于模拟相间的混合和分离。流体体积模型模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每相的体积分数来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测流体中大气泡的运动和气液界面的稳态和瞬态变化。混合模型混合模型求解混合物的动量方程，并通过相对速度描述离散相。混合模型是欧拉模型在几种情况下的很好替代。当颗粒相广泛分布或界面规律未知时，完善的多相流模型是不切实际的。在这种情况下，混合模型能取得较好的结果。混合模型的应用包括低负载的粒子负载流，气泡流，沉降，以及旋风分离等多相流。混合模型也可用于没有相对速度的均匀多相流。欧拉模型欧拉模型是中最复杂的多相流模型。它建立含有个动量方程和连续方程的方程组来求解各相。压力项和各界面交换系数耦合在起，耦合方式依赖于所含相的情况。颗粒流液固与非颗粒流液液的处理是不同的。对于颗粒流，可应用分子运动理论求得流动特性。不同相之间的动量交换也依赖于混合物的类别。该模型的应用包括气泡柱，上浮，颗粒悬浮，以及流化床。多相流求解策略解决多相流问题，先选择最能符合实际的流体模式。然后根据不同的模式，选择恰当的多相流模型。如在气液或液液多相流中，大致有泡状流，弹状流，断塞流及自由液面流四种模式。对于离心分离器，主要是分离在来连续液相中分散的小气泡含气率为左右，气泡的运动般认为是泡状流，可选用混合模型或欧拉模型。以下为混合模型和欧拉模型的求解策略。启动混合模型求解，采用或更小的滑流速度欠松弛因子开始计算。如果解显示出好的收敛趋势，可逐渐增加欠松弛因子。初始计算是可以不求解题解分数和滑流速度方程，当计算收敛后，在求解这些方程。启动欧拉模型求解，为了提高收敛性，在求解多相流模型前可以先获得初始解再继续计算。初始解可通过混合模型得到。由于欧拉模型对内存及收敛要求较高，在下面的数值计算中，多相流模型选用混合模型。数值计算方法目前关于数值计算的方法有有限差分法有限元法边界元法等。在中，有限差分法占主导地位，且最为成熟，目前已经发展了多种收敛性好精度高的离散格式，较常用的有泰勒展开法有限容积法。与有限差分法相比，有限单元法在流体力学应用还远远不够成熟，易出现数值溢出数值发散等问题。采用有限容积离散动量方程，速度和压力耦合采用及算法。对流项差分格式纳入了阶迎风中心差分用于工程。而基于求解雷诺时均方程的模拟，即统观模拟，利用些假设将雷诺时均方程中高阶未知关联项或者时均量来表达，从而使雷诺时均方程封闭。因此统观模拟当前成为解决工程实际问题的有效手段。所谓湍流模型理论就是以雷诺平均运动方程为基础，依靠理论与经验引进些模拟假设，建立组描述湍流平均值的封闭方程组的计算方法。该模型的平均行为，应与实际的湍流统计平均行为基本致。年提出的动量传递理论以及后来提出的自由剪切层模型泰勒的涡量传递理论的冯卡门的相似性理论等系列半经验理论，其基本思想都是建立关于雷诺应力的模型假设，使雷诺平均运动方程得以封闭。由于只考虑了阶湍流统计量的动力学微分方程，即平均运动方程，仅引人附加的代数关系而没有引进任何高阶统计量的微分方程，因此属于零方程模型。这种模型对运动的预测性很差，不适用于有回流的复杂运动。和提出的单方程模型虽较半经验理论有所改进，且和值也较容易确定，但值的确定并不比混合长度的确定容易。因而单方程模型同样只适用于简单流动，不适用于带回流的复杂流动。在所有的双方程模型中，ε双方程模型的应用最为普遍，先后由周培源提出。在进步简化的模型中，人们放弃给雷诺应力建立方程的想法，将它们直接用推广的涡粘性模式来表示。大量的预报及实验结果对照表明，ε模型可以成功或基本成功用于以下几种情形无浮力平面射流平壁边界层管流通道流或喷管内流动无旋涡及弱旋的二维和三维流动。由于它采用了同向性湍流疏运的假设，故它不适应具有非同向性湍流输运的强旋流。在离心分离器内流场中，因切速度远远大于径向和轴向分量，因而，通常采用雷诺应力模型代数应力模型或模型来代替ε模型。雷诺应力模型对雷诺应力及通量项采用微分方程直接求解，具有很大通用性，这模型的优点在于可准确地考虑各向异性效应。代数应力模型是雷诺应力模型在定条件下的简化表达式，表达式形式随简化条件而异，由应力代数表达式加上κ及ε方程构成，因此又称为扩展的ε模型或者个半方程模型。应用该模型可避开求解雷诺应力方程所面临的十分复杂的计算工作，又较好地预报了流动的各向异性的特点。ε模型是种修正的ε模型，在文献中有较详细的讨论。它从原始的基本方程推导而来，其中使用了所谓的数学技巧。定律。模型是个更般，更基本的模型，尤其对强旋流流场及高曲率流线的离心分离器有着很好的改进效果。在中有多种湍流模型可选择，包括常用的单方程模型标准ε模型和模型雷诺应力模型以及大旋涡模型。选择合适的湍流模型是数值计算中及其重要的环节，不同湍流模型的使用会产生不同的流场细节。本文应用ε模型预测离心式分离器的内流场。多相流模型多相流的数值计算方法有两种欧拉拉格朗日方法和欧拉欧拉方法。拉格朗日离散项模型在中的拉格朗日离散项模型遵循欧拉拉格朗日方法。流体相为连续相，直接求解时均方程，而离散相通过计算流场中大量的粒子，气泡或是液滴的运动得到。离散相和流体相之间有动量质量和能量的交换。该模型假设离散相第二相的体积比率很低。粒子或液滴运行轨迹的计算是独立的，被安排在流相计算的指定及等损失分布结构情况，便于确定改进系统的关键过程与潜力所在。黑箱火用分析方法将个过程或单元当作个黑箱子处理，仅仅研究箱子边界处火用的输入与输出，并不关心过程或单元内部火用的转化利用过程。箱子边界处输出火用与输入火用的差值为该过程或单元的火用损失。输出的火用中有部分为产品，另有部分随排烟浓苦咸水等排放物排放的环境中，最终也损失掉了。转化到产品中的火用值与系统耗费的火用值的比值为该过程的火用效率，其定义为如式所示式中，系统被利用或者收益的火用系统支付或者耗费的火用，。系统的火用损失为系统的火用损失系数为系统热力学完善度为系统输出的总火用比上输入的总火用，如式所示式中，系统所有输出的火用为系统所有输入的火用，从热力学的观点来看，火用效率是衡量系统能量转换和利用效益的最合理最全面的指标，火用效率越接近，表示设备或装置系统的热力学完善度越好，火用损失越小。黑箱火用分析方法还可以扩展到对系统的分析，将个复杂系统分成多个过程或单元，然后对每个过程或单元以及它们组成的系统进行黑箱火用分析。由于系统中单元之间存在能量和火用的传递，将各个过程或单元火用输入与输出连接起来就得到了整个系统火用损失分布，计算得到各个过程的火用损失与系统输出的火用占输入系统总火用的比例，就成为系统火用损结构模型。火用损结构模型清晰明了地揭示系统内引起火用损失发生的单元以及其在硕士学位论文总火用损失中的份额，从而为定位系统内的潜力单元，指明系统改进的方向提供依据。系统热力性能分析基于热力学第定律的热力性能分析在前面章节建立的系统的模型的基础上，对本文所设计的日产淡水的苦咸水淡化系统进行性能分析，其主要设备的参数列于表表主要设备参数太阳能集热器面积蒸发器换热面积冷凝器换热面积装置设计时是以年平均日辐射量进行的设计计算，但是实际中日辐射量每天都在变化，随着季节的变化是每月的日平均辐射量差异很大，因此分析年内的月平均日辐射量对系统性能的影响至关重要，并对系统实际运行操作有重要指导意义。表年兰州地区水平面总日射月平均日辐照量月份月平均日辐射量本文采用了中国气象数据共享服务网年兰州月的水平面总日照月平均日辐照量数据，见表，在各个月份的不同的平均日辐照量情况下，计算系统至月每个月的平均日产水量，单位淡水热耗率，产水率，热力学性能系数。图是月的水平面总日照月平均日辐照量曲线和对应的每个月的平均日淡水产量曲线，也即系统在不同的太阳能辐照的工况下的日淡水产量。由图可以看出，日淡水产量曲线和日辐照强度曲线趋势基本致，系统在兰州地区太阳辐射最差的月份月平均日辐照量，日淡水产量亦可达左右，而在辐射量最高的月份月平均日辐照量可达左右。图显示了系统在每个月的不同太阳能辐照量工况下，每月平均淡水产风能和太阳能联合驱动的小型苦咸水淡化系统研究水率和苦咸水的浓缩比。由图可以看出，在兰州地区在太阳辐射比较好的和月四个月，系统的产水率虽然非常高，每平方米集热面积的产水量都在以上，最高日产水率到达了∙间隙完成。这样处理能较好的符合喷雾干燥，煤和液体燃料燃烧，以及些粒子负载的流动情况，但是不适合用于液液混合物，流化床和其它第二相体积率不容忽略的情形。欧拉欧拉模型在欧拉欧拉方法中，不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。由于种相所占的体积不能被其他相占有，故引入相体积分数。体积分数是时间和空间的连续函数，各相的体积分数之和等于。从各相的守恒方程可以推导出组方程，这些方程对于所有的相都具有类似的形式。从实验得到的数据可以建立些特定的关系，从而使上述方程封闭，另外，对于小颗粒流，可以通过应用分子运动论的理论使方程封闭。在中，有三种欧拉欧拉多相流模型流体体积模型，混合模型以及欧拉模型。混合模型和欧拉模型主要用于模拟相间的混合和分离。流体体积模型模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每相的体积分数来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测流体中大气泡的运动和气液界面的稳态和瞬态变化。混合模型混合模型求解混合物的动量方程，并通过相对速度描述离散相。混合模型是欧拉模型在几种情况下的很好替代。当颗粒相广泛分布或界面规律未知时，完善的多相流模型是不切实际的。在这种情况下，混合模型能取得较好的结果。混合模型的应用包括低负载的粒子负载流，气泡流，沉降，以及旋风分离等多相流。混合模型也可用于没有相对速度的均匀多相流。欧拉模型欧拉模型是中最复杂的多相流模型。它建立含有个动量方程和连续方程的方程组来求解各相。压力项和各界面交换系数耦合在起，耦合方式依赖于所含相的情况。颗粒流液固与非颗粒流液液的处理是不同的。对于颗粒流，可应用分子运动理论求得流动特性。不同相之间的动量交换也依赖于混合物的类别。该模型的应用包括气泡柱，上浮，颗粒悬浮，以及流化床。多相流求解策略解决多相流问题，先选择最能符合实际的流体模式。然后根据不同的模式，选择恰当的多相流模型。如在气液或液液多相流中，大致有泡状流，弹状流，断塞流及自由液面流四种模式。对于离心分离器，主要是分离在来连续液相中分散的小气泡含气率为左右，气泡的运动般认为是泡状流，可选用混合模型或欧拉模型。以下为混合模型和欧拉模型的求解策略。启动混合模型求解，采用或更小的滑流速度欠松弛因子开始计算。如果解显示出好的收敛趋势，可逐渐增加欠松弛因子。初始计算是可以不求解题解分数和滑流速度方程，当计算收敛后，在求解这些方程。启动欧拉模型求解，为了提高收敛性，在求解多相流模型前可以先获得初始解再继续计算。初始解可通过混合模型得到。由于欧拉模型对内存及收敛要求较高，在下面的数值计算中，多相流模型选用混合模型。数值计算方法目前关于数值计算的方法有有限差分法有限元法边界元法等。在中，有限差分法占主导地位，且最为成熟，目前已经发展了多种收敛性好精度高的离散格式，较常用的有泰勒展开法有限容积法。与有限差分法相比，有限单元法在流体力学应用还远远不够成熟，易出现数值溢出数值发散等问题。采用有限容积离散动量方程，速度和压力耦合采用及算法。对流项差分格式纳入了阶迎风中心差分