国际新型冷却塔系统从发电厂回收淡水,福州新型冷却塔配件

国际上有一种新的冷却塔系统技术，可以在冷却塔中收集蒸发的水；原型将安装在麻省理工学院的中央公用事业工厂。

该团队的实验室设置用于测试动力装置冷凝器系统。将滤网放在右侧漏斗上方，以接住滤网上凝结的水。

图片说明：该团队的实验室设置用于测试动力装置冷凝器系统。将滤网放在右侧漏斗上方，以接住滤网上凝结的水。

麻省理工学院的工程师设计了一种新系统，可以为世界各地口渴的城市提供低成本饮用水，同时降低发电厂的运行成本。

在美国，大约 39% 从河流、湖泊和水库抽取的淡水专门用于满足使用化石燃料或核能的发电厂的冷却需求，其中大部分最终变成蒸汽云彩飘散。 .但是新的麻省理工学院系统可能会减少大量的水流失，甚至可能成为沿海城市清洁和安全饮用水的重要来源，海水被用来冷却当地的发电厂。

这个新概念背后的原理看似简单：当雾中充满一束带电粒子（称为离子）时，水滴会带电，因此它们可以被拉向电线网，类似于窗纱，放置在它的路径中。然后水滴被收集在这个网格上并排入一个收集盘中，然后可以在发电厂中重复使用或送到城市的供水系统。

瓦拉纳西的愿景是开发高效的水循环系统。该项目最初是达马克关于提高除雾系统效率的博士论文的一部分，该系统被用作许多缺水沿海地区的饮用水源。这些系统通常由某种形式的塑料或金属网组成，垂直悬挂在定期从海中卷入的雾堤路径中，效率极低，只能捕获大约 1-3% 的通过它们的水滴。 Varanasi 和 Damak 想知道是否有办法让网状物捕捉更多的水滴——并找到了一种非常简单有效的方法。

研究团队详细的实验室实验清楚地表明了现有系统效率低下的原因：问题出在系统的空气动力学特性上。当气流越过障碍物（例如这些网状防雾屏中的电线）时，气流会自然地绕过障碍物偏转，就像在飞机机翼周围流动的空气分成气流，通过机翼结构的上方和下方。被这些偏转的气流携带的液滴向电线的两侧移动，除非它们撞击电线的中心。

结果是，被捕获的液滴比例远低于电线占据的收集区域的比例，因为液滴从它们前面的电线上被扫走。仅仅使电线变大或使网孔中的空间变小往往会适得其反，因为它会阻碍整体气流，从而导致收集量的净减少。

然而，当入射雾首先被离子束穿透时，会出现相反的效果。不仅金属丝路径中的所有液滴都落在它上面，甚至瞄准网格的液滴也被拉向金属丝。因此，该系统可以捕获大部分通过的液滴。这样一来，可以大大提高除雾系统的效率，而且成本低得惊人。该设备很简单，只需要很少的电力。

接下来，该团队努力从发电厂冷却塔的羽流中收集水。在那里，水蒸气流比任何自然产生的雾都浓密得多，使系统效率更高。并且由于捕获的蒸发水本身就是一个蒸馏过程，因此即使冷却水是咸的或被污染的，捕获的水也是纯净的。此时，瓦拉纳西实验室的另一名研究生 Karim Khalil 加入了研究团队。

“这是更高质量的蒸馏水，现在被浪费了，”瓦拉纳西说。 “这就是我们想要捕捉的东西。”这些水可以通过管道输送到城市的饮用水系统，也可以用于需要纯净水的过程，例如发电厂的锅炉，而不是用于水质要求不高的冷却系统。

典型的 600 兆瓦发电厂每年收集 1.5 亿加仑水，价值数百万美元，瓦拉纳西说。这约占冷却塔损失水量的 20% 到 30%。他说，随着进一步的改进，该系统可能能够捕获更多的输出。

而且，由于发电厂已经在许多干旱的海岸线上就位，而且许多都由海水冷却，这提供了一种非常简单的方式来提供海水淡化服务，而无需建造独立的海水淡化厂的成本植物很小。 Damak 和 Varanasi 估计，这种转换的安装成本约为新建海水淡化厂的三分之一，而其运营成本约为 1/50。瓦拉纳西说，安装这样一个系统的投资回收期大约是两年，它基本上没有环境足迹，也不会增加原始工厂的足迹。

“这可能是解决全球水危机的绝佳方法，”瓦拉纳西说。 “在接下来的十年里，这可以抵消对大约 70% 的新海水淡化厂安装的需求。”

在一系列引人注目的概念验证实验中，通过建造一个小型、实验室版本的烟囱会喷出一缕缕水滴，类似于在实际发电厂冷却塔中发现的那些，并在其上放置离子束和筛网。在实验视频中，可以看到浓密的雾状水滴出现系统启动后几乎立即消失。

该小组目前正在构建其系统的全面测试版本，并将其放置在麻省理工学院中央公用事业厂的冷却塔上，这是一种天然气热电联产部分电力、供暖和制冷。Damak 说，该装置预计将在夏末到位，并将在秋季进行测试。测试将包括尝试电网及其支撑结构的不同变化。

这应该提供让在技术选择上倾向于保守的工厂运营商采用该系统所需的证据。由于发电厂的使用寿命长达数十年，因此它们的运营商往往“非常规避风险”，并想知道“其他地方是否也这样做过？”瓦拉纳西说。他说，校园发电厂的测试不仅会“降低技术风险”，还会帮助麻省理工学院校园改善水足迹。 “这可能会对校园用水产生重大影响。”

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