高真空多效海水淡化系统，采用气压喷射-冷凝技术实现水生产和冷却的同时进行

该研究提出一种创新的高真空多效蒸馏（MED-HV）系统，通过喷射冷凝器和三通阀调节，实现水与冷却联产。在28.3–0.8 kPa条件下，系统日产水96.03立方米，制冷能力700 TR（2460 kW），全局性能系数（COP_G）9.22，较传统混合技术提升20.73%，全球单位能耗降低17.15%。这些结果证实该系统在高效联产水与冷却方面具有显著潜力。

C.A. Casares-De la Torre | N. Velázquez-Limón | R. López-Zavala | J. Ríos-Arriola | G.E. Dévora-Isiordia | S. Islas-Pereda | J.A. Aguilar-Jiménez

墨西哥下加利福尼亚自治大学工程学院可再生能源研究中心（CEENER），墨西哥下加利福尼亚州墨西卡利

摘要

本文评估了一种用于同时生产水和冷却的淡化系统的技术可行性，该系统基于一种新型的高真空多效蒸馏（MED-HV）技术（工作压力为28.3–0.8 kPa）。其创新之处在于利用系统运行条件将产生的淡水直接用作制冷剂。该系统集成了一个气压喷射冷凝器和一个三通阀，用于调节流向蒸发器的淡水流量，从而可以根据需求调整冷却能力。研究通过Aspen Plus软件进行建模，并通过文献中的实验结果进行了验证。实验表明，该MED-HV系统可实现96.03 m³/d的产水量和700 TR（2460 kW）的冷却能力。本文分析了冷却能力变化对喷射冷凝器性能及系统整体指标的影响。与采用混合方式运行的商用淡化和冷却技术相比，所提出的系统在全球性能系数（COP_G）方面提高了20.73%，并在淡化和冷却过程中的特定能耗方面分别降低了17.15%（淡化过程的特定能耗为127.15 kWh/m³，冷却过程的特定能耗为0.73 kWh/TR）。这些结果证实了该系统在高效同时满足水和空间调节需求方面的潜力。

术语表

符号说明

符号及缩写
符号
Ėx	熵流（kW）
ėx	熵流量（kW）
ṁ	质量流量（kg/s）
T	温度（°C）
P	压力（kPa）
x	质量分数（−）
VF	蒸汽分数（−）
X	盐浓度（ppm）
η	效率（−）
η_ex	熵效率（−）
Q	传递的热量（kW）
W	净功（kW）
COP	性能系数（−）
GOR	增益输出比（−）
RR	回收率（−）
SEC	特定能耗（kWh/m³）
TTP	总泵送功率（kW）
ω	喷射器引射比（−）
BBT	底部盐水温度（°C）
TBT	顶部盐水温度

系统描述

图1展示了用于同时生产水和冷却的高真空淡化系统的示意图。该系统由两个子系统组成：1）高真空多效蒸馏（MED-HV）单元；2）冷却生产和喷射冷凝子系统。

MED-HV子系统基于Casares-De la Torre等人[27]提出的14效配置，其详细信息可参考该文献。本工作的主要创新点在于...

方法论

通过使用Aspen Plus V10软件对MED-HV系统同时生产水和冷却的技术可行性进行了建模和仿真分析。模型结果通过与文献中报道的基线配置[23][31][32]的实际运行数据进行比对进行了验证。随后通过参数分析确定了最佳设计参数，这些参数是在最大化产水量和冷却能力的前提下选定的...

验证

模型验证分为两个独立阶段进行：（i）高真空多效蒸馏（MED-HV）子系统；（ii）冷却生产和喷射冷凝子系统。对于MED-HV子系统，采用了[27]中描述的方法和参考数据，并通过Palenzuela[31]和Aly[23]的数据进行了验证，最大误差分别为6%和2%。

对于冷却生产和喷射冷凝子系统...

结果与讨论

本研究分析了在同时生产水和冷却过程中，冷却生产和喷射冷凝子系统的运行行为及效率指标。分析基于之前为整个MED-HV系统确定的设计参数[27]，其性能已在该文献中进行了介绍。

关键控制变量是通过三通阀（3WV）导向蒸发器的淡水百分比（EVA）...

结论

本文展示了一种创新的多效蒸馏（MED）系统的技术可行性，该系统在同时生产水和冷却的过程中，结合了喷射冷凝器和蒸发器，能够在高真空（0.8 kPa）条件下运行，并利用产生的淡水作为制冷剂。所提出的系统配置和高真空运行条件使得淡水能够作为制冷剂使用，从而实现了96.03 m³/d的产水量...

CRediT作者贡献声明

C.A. Casares-De la Torre：撰写初稿、验证、软件开发、资源协调、项目管理、方法论制定、数据分析、概念构思。 N. Velázquez-Limón：撰写与编辑、监督、数据分析、概念构思。 R. López-Zavala：撰写与编辑、数据可视化、资源管理。 J. Ríos-Arriola：撰写与编辑、监督、数据分析。 G.E. Dévora-Isiordia：撰写与编辑、数据可视化、文本编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。