热力压缩机(TVC,Thermal Vapor Compressor)是MEE-TVC海水淡化系统的关键辅助设备,其设计和运行参数是影响基于TVC的多效蒸发(MEE,Multi-Effect Evaporation)海水淡化系统性能的重要因素。在TVC结构设计确定的情况下,水蒸气在TVC内部的流动状况及TVC引射位置对TVC和MEE-TVC海水淡化系统性能有重要影响。但是,到目前为止,关于这两方面的研究还相对较少,更缺少深入系统全面的理论和实验研究,这使人们对TVC内部流动状态与其性能之间、及其与MEE系统之间的关系缺乏准确的理解,影响了MEE-TVC海水淡化系统性能的改善和提高。随着化石能源储量的减少和环境污染的加剧,可再生能源,尤其是包括两种或两种以上可再生能源的混合可再生能源系统(HRES,Hybrid Renewable Energy System)在多效蒸发海水淡化系统中的应用也得到了关注,成为MEE海水淡化系统新的研究热点。针对MEE-TVC海水淡化系统的以上研究热点和空白,本文开展了以下主要工作:提出了利用外部热源加热卷吸蒸汽以改善水蒸气在TVC中的流动状况、提高其引射系数的全新技术方案,并在此方案基础上提出了基于蒸汽再热的热力压缩机和MEE-TVC海水淡化系统。对TVC性能进行了热力学分析,并对卷吸蒸汽过热度对TVC理论引射系数的影响进行了分析计算,定义了表征TVC热力学性能的热力学完善度。结果表明,卷吸蒸汽过热度对TVC理论引射系数的影响很小,几乎可以忽略不计,而通常情况下,TVC的热力学完善度很低。据此,提出来了通过对卷吸蒸汽过热以提高TVC热力学完善度从而改善TVC性能的技术方案。如果卷吸蒸汽过热对TVC热力学完善度的提高能够抵消它所引起的TVC理论引射系数的减小,那么TVC的实际引射系数将得到提高。基于以上想法,提出了基于蒸汽再热的TVC和MEE-TVC海水淡化系统,给出了结构图,说明了其特征和应用范围。搭建了以太阳能集热系统和电蒸汽锅炉主蒸汽为再热热源的MEE-TVC海水淡化实验系统,通过实验研究了卷吸蒸汽过热对MEE-TVC海水淡化系统性能的影响。为了验证新技术方案的有效性,搭建了设计淡水产量为120kg/h的四效并联MEE-TVC海水淡化实验系统。实验系统由降膜蒸发器系统、真空管太阳能集热系统、电蒸汽锅炉系统和数据采集系统四个子系统组成。利用该实验系统分别以太阳能热水和电蒸汽锅炉主蒸汽为再热热源,实验研究了卷吸蒸汽过热度(0℃、5℃、10℃、15℃)对TVC引射系数、MEE-TVC系统工作蒸汽耗量、造水比和冷却水流量的影响。实验结果表明,随着卷吸蒸汽过热度的提高,TVC引射系数增大,过热度15℃时的引射系数比没有过热时的引射系数增加31.2%,系统工作蒸汽耗量减少、造水比提高、冷却水流量减少,验证了前述新技术方案的有效性。TVC引射位置对TVC和MEE-TVC海水淡化系统性能影响的理论和实验研究。建立了考虑海水物性及蒸发器、管道内各种热力学损失在内的MEE-TVC海水淡化系统数学模型,通过理论分析和计算,研究了引射位置对TVC和MEE-TVC海水淡化系统性能的影响。利用前述四效并联MEE-TVC海水淡化实验系统,通过实验研究了TVC引射位置对海水淡化系统性能的影响,得到了引射位置对引射系数、造水比和系统比传热面积的影响规律,并与理论分析结果进行了对比,验证数学模型的可靠性。理论和实验研究结果表明,TVC引射位置对TVC和MEE-TVC海水淡化系统性能有重要影响,随着TVC引射位置的前移,TVC压缩比减小,TVC引射系数增大,MEE-TVC系统造水比先增大后减小,系统比传热面积先减小,后增大,存在一个使系统造水比最大、比传热面积最小的TVC最佳引射位置和压缩比。提出了太阳能、风能混合可再生能源系统驱动的新型MEE-TVC-MVC海水淡化系统。提出了将机械蒸汽压缩机(MVC,Mechanical Vapor Compressor)和TVC串联于MEE海水淡化系统末效降膜蒸发器之后,以分担低压蒸汽压力提升负荷的新型MEE-TVC-MVC海水淡化系统。为了减少化石燃料的使用、减轻环境污染,提出了包括太阳能和风能在内的混合可再生能源系统(HRES)作为MEE-TVC-MVC海水淡化系统驱动能源的方案,建立数学模型就风力发电占比、机械蒸汽压缩机压缩比、系统效数、淡水产量和首效加热蒸汽温度对制水成本的影响进行了技术经济分析。分析结果表明,与风力发电MVC海水淡化系统相比,本文提出的基于太阳能、风能HRES的MEE-TVC-MVC海水淡化系统制水成本更低,经济性更好;与传统化石能源驱动的MEE-MVC海水淡化系统相比,制水成本存在一定的差距,但是随着可再生能源技术的发展此差距会逐渐减小,未来有希望达到与传统化石能源驱动的海水淡化系统相当的制水成本。