【摘 要】
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蒸馏是化工及相关行业中最成熟、应用最广泛的分离工艺。然而,蒸馏是一个高耗能的过程,蒸发过程需要消耗大量能量将液体气化,同时冷凝过程需要低温将气体液化。因此,如何解决传统蒸馏装置分离混合液体的能耗高问题已经成为了许多学者研究的课题。将热电模块应用于蒸馏装置中可有效解决传统蒸馏装置能耗高的问题。本文首先设计并搭建了制冷片热端采用自然对流的热电蒸馏装置,用无水乙醇作为目标液体进行试验研究。通过改变制冷片
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蒸馏是化工及相关行业中最成熟、应用最广泛的分离工艺。然而,蒸馏是一个高耗能的过程,蒸发过程需要消耗大量能量将液体气化,同时冷凝过程需要低温将气体液化。因此,如何解决传统蒸馏装置分离混合液体的能耗高问题已经成为了许多学者研究的课题。将热电模块应用于蒸馏装置中可有效解决传统蒸馏装置能耗高的问题。本文首先设计并搭建了制冷片热端采用自然对流的热电蒸馏装置,用无水乙醇作为目标液体进行试验研究。通过改变制冷片片数、循环水流速和制冷片电压等变量来研究热电模块的加热与冷却能力以及对蒸馏系统能效比的影响。得出的主要结论如下:（1）将制冷片的数量从2片增加到6片,可使乙醇产率提高176.2%,能效比提高66.6%。（2）当制冷片电压从11 V增加到15 V时,乙醇产率增加了83.7%,而在13 V电压下,能量效率比最高（即229.9%）。（3）对于给定的操作条件,循环水流量对乙醇产率没有显著影响。其次,设计并搭建了制冷片热端采用强制对流的热电精馏装置,用浓度约为51.4%的乙醇溶液进行精馏试验。通过改变制冷片片数、加热液体循环流速、制冷片电压等变量来研究热电模块的加热与冷却能力以及对精馏系统能效比的影响。得出的主要结论如下:（1）将制冷片的数量从4片增加到8片,可使乙醇产量从57.53g增加到124.45 g,而在片数为6片时,能效比最高（即128%）。（2）当制冷片电压从11 V增加到15 V时,系统能效比下降,当电压为11 V时,系统能效比最高,为130%,并且当电压为13 V时,乙醇产量最高,为124.45 g。（3）加热溶液循环流速越大,10分钟内的乙醇产量越高。同时,系统能效比也随加热溶液循环流速的增大而增加。
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