2.6　水体的温度调节

反渗透技术较蒸馏、电渗析、离子交换等脱盐技术具有廉价、节能、环保等诸多优势，但能耗仍然成为系统设计与运行领域中的重要指标。根据后续章节关于膜元件及膜系统的温度特性分析，当膜系统进水温度波动时，“恒产水流量”系统的工作压力与产水水质均将产水大幅度波动；“恒工作压力”系统的产水流量与产水水质也将大幅度波动；而超出5～45℃的进水温度范围，膜系统甚至无法运行。为稳定膜系统的运行工况与产水参数，必要时可对预处理系统的出水进行温度调节。

水的比热容值［1cal/（g·℃）］高居各类物质之首，系统进水用电加热的理论电耗高达1.167kW·h/（m3·℃），而进水温升使膜系统节电仅有约0.012kW·h/（m3·℃），故通过电加温的方法将造成巨大的系统能耗。仅在进水温度极低或火力发电厂及大型化工厂等具有廉价剩余热源的环境下，可采用热交换器对水体进行温度调节。因此，水温调节工艺是特定环境下的预处理工艺。

水体温度调节的主要设备是换热器，一般有管式换热器与板式换热器两大类。板式换热器内流体呈高湍流状态，传热系数高、设备重量轻、占地面积小、液体滞留少，故水处理领域多采用板式换热器。

如图2.13所示板式换热器的解剖结构，其特点之一是由多层波纹板组合而成，组合的波纹板数量可根据要求灵活增减。地表水用波纹板材质可为304，地下水用波纹板材质可为316L，海水用波纹板材质为钛合金。

图2.13　板式换热器解剖结构图

设热媒的进口温度为tHi、出口温度为tHo，冷媒的进口温度为tCi、出口温度为tCo，对流换热时的端部最大温差为Δtmax=tHi-tCo、端部最小温差为Δtmin=tHo-tCi，则热交换量Q（W）、传热系数K［W/（m2·℃）］、换热面积A（m2）及平均温差之间Δtm（℃）成如下关系：

　　 （2.8） 　　

这里，水/水的传热系数K为2900～4650W/（m2·℃），气/水的传热系数K为28～58W/（m2·℃）。

基于提高换热效率的目的，热水从换热器上端进下端出，冷水从换热器下端进上端出，从而形成对流交换形式。对流换热方式运行的高效板式换热器可以使换热器的端部最小温差达到1℃，热回收率高达95％。