太陽能驅動薄膜蒸餾海水淡化系統之最適化設計與能源效率評估

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题名:	太陽能驅動薄膜蒸餾海水淡化系統之最適化設計與能源效率評估
作者:	Ho, Chii-Dong;Chen, Yih-Hang;Hung, Hao-Chia
贡献者:	淡江大學化學工程與材料工程學系
关键词:	太陽能;薄膜蒸餾;海水淡化;最適化設計;年總成本
日期:	2013-11-22
上传时间:	2014-09-24 16:45:01 (UTC+8)
摘要:	本研究針對三種不同薄膜蒸餾模組，結合太陽能加熱進行海水淡化，建立系統成本最適化之設計與其能源效率之評估。程序中薄膜蒸餾模組有:氣隔式、直接接觸式及真空式三種。利用化工模擬軟體Aspen Custom Molder® (ACM)，建立各單元模組之質量與能量平衡方程式，及各設備成本函數，並將模擬結果與文獻之實驗數據進行驗證。以最小化系統年總本為最適化目標函數，並由設計自由度決定氣隔式(4 個)、直接接觸式(5 個)及真空式(5 個)薄膜蒸餾系統之最適化變數數目，使用ACM 之“序列二次規劃可行路徑最適化方法”(Feasible Path Successive Quadratic Programming Optimization, FEASOPT)對各程序進行最適化成本求解，結果顯示在平均日照量為500W/m2時，無需使用額外輔助電加熱器，三種薄膜蒸餾系統均可達到每小時2000公斤產水量之產能。此最適化之氣隔式薄膜蒸餾系統建置成本($ 284,370)較直接接觸式($ 844,197)及真空式($ 576,400)之成本低。接續完成三種程序之控制架構，建立白天與夜間之操作模式，尋找各系統之可操作區域。最後比較三種太陽能驅動薄膜蒸餾海水淡化系統之全年度單位產水價格，以氣隔式系統($ 3.13/m3)最便宜，而直接接觸式及真空式之價格分別為$ 7.08/m3與$ 7.56/ m3。單位產水所需能耗比較，氣隔式模組為最低(143.3 kWh/m3)、真空式次之(808.3 kWh/m3)、直接接觸式最高(1380.5 kWh/m3)。
關聯:	台灣化學工程學會第60週年年會暨國科會化工學門成果發表
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