目前,我国对能源匮乏和环境污染问题已经提出了一系列政策。怎样提高能源的利用效率和减少工业生产对环境的污染是解决能源资源和保护环境的关键之处。在化工、电力、钢铁等行业日常生产过程中,排放大量含盐废水,而且大量工业余热未能有效利用。将喷雾闪蒸技术用在这些行业中,利用工业余热处理含盐废水可以提高能源利用效率、减轻工业生产对环境的污染。工业余热利用效率与闪蒸的方式、闪蒸参数高低、设备结构等因素有着密切的关系。本文主要研究内容:(1)介绍了闪蒸现象、闪蒸优势及闪蒸的分类。阐述国内外关于各种闪蒸的研究现状,通过对国内外相关学者的研究总结,确定本文闪蒸方式及研究内容。用MatIab软件和Fluent软件对喷雾闪蒸进行研究,了解闪蒸特性及不同参数对闪蒸效果的影响,最后通过试验的方法验证理论分析和仿真结果的可靠性。(2)根据闪蒸室的工作原理和实际工作参数,对闪蒸室进行结构设计。考虑液体在闪蒸室内的蒸发时间、平均速度等参数设计出闪蒸室的基本尺寸。按照压力容器设计标准设计闪蒸室具体结构尺寸,并在闪蒸室内增加叶片结构促进闪蒸的进行。最后验证设计的闪蒸室符合实验应用要求,用三维软件对闪蒸室整体进行几何建模并介绍了闪蒸效率的计算方法。(3)基于液滴闪蒸的原理,对液滴闪蒸特性进行简化。根据连续性方程和能量方程等,建立液滴闪蒸的数学模型。利用MATLAB对该动态过程进行建模求解,得到了液滴在该工况下的液滴温度、液滴质量、液滴直径、液滴蒸发速率和液滴闪蒸效率的动态变化过程。并研究了液滴初始温度、闪蒸环境压强、液滴初始直径和液滴浓度对闪蒸特性的影响。(4)对闪蒸室进行网格划分,选择Realize k-ε湍流模型,采用DPM模型,wave破碎模型,根据液滴传热传质数学模型编写程序,导入FLUENT中进行二次开发。研究闪蒸室内喷雾场和流场的发展过程,对不同时间点的液体在闪蒸室内的情况进行分析。喷雾场与流场稳定后,研究不同高度层面上蒸汽的轴向速度、切向速度、压强、温度和液滴直径、液滴出口处速度的分布规律。(5)对喷雾闪蒸过程中能够影响喷雾场和流场的参数进行分析,通过控制变量法,研究叶片数量、叶片角度、液体初始温度、闪蒸环境压强、喷嘴直径参数和液体浓度对喷雾闪蒸的影响。由不平衡分数(NEF)、不平衡温差(NETD)、闪蒸蒸发率、出口液滴粒径大小等作为判断喷雾闪蒸效果的好坏的指标。(6)搭建基于电厂含盐废水为热源的喷雾闪蒸实验台,进行较高参数下喷雾闪蒸变工况实验研究。研究盐水初温、闪蒸压力、盐水流量和浓度对闪蒸效果的影响。记录实验数据,进行汇总整理。对过热度-闪蒸效率进行回归分析,给出两者之间的经验公式,定量的表示两者之间的关系。并将实验值与计算值和仿真值进行对比。