Abstract Vacuum multi-effect membrane distillation is an advanced system that possesses the features and merits of vacuum membrane distillation and multi-effect distillation. It has low operating pressure and temperature, high levels of non-volatile rejection and high energy efficiency. This study presents a thermo-economic analysis and optimization of this novel system. A thermodynamic analysis is firstly conducted to evaluate the productivity and the energy consumption under varying design and operational conditions. Special emphases are placed on the impacts of the system configuration, including the number of effects and the overall membrane area, which are rarely covered in the literature. Results reveal that there is a trade-off between the production rate and the energy consumption with respect to most of the operating parameters, e.g. the feed flowrate and the cooling water flowrate. An increase in the number of effects and the membrane area will reduce the energy consumption, but the specific permeate flux for the unit membrane area also becomes lower. To obtain the optimal parameters that minimize the desalination cost, an economic study is then carried out considering a wide range of thermal energy prices. It is observed that a higher feed flowrate, more numbers of effects and larger membrane areas are preferable when the energy price is higher. However, when thermal energy with low prices is available, lower feed flowrates and smaller membrane areas are recommended. The derived results will provide useful information on the vacuum multi-effect membrane distillation system for its future design and operation.

中文翻译：

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真空多效膜蒸馏系统的热经济分析与优化

摘要 真空多效膜蒸馏是一种先进的系统，它具有真空膜蒸馏和多效蒸馏的特点和优点。它具有低操作压力和温度、高水平的非挥发性排斥和高能效。本研究对这种新型系统进行了热经济分析和优化。首先进行热力学分析以评估不同设计和操作条件下的生产率和能耗。特别强调系统配置的影响，包括影响的数量和总膜面积，这些在文献中很少涉及。结果表明，对于大多数操作参数，生产率和能耗之间存在权衡，例如 进料流量和冷却水流量。增加效数和膜面积会降低能耗，但单位膜面积的比渗透通量也变低。为了获得最小化海水淡化成本的最佳参数，然后考虑广泛的热能价格进行经济研究。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。增加效数和膜面积会降低能耗，但单位膜面积的比渗透通量也变低。为了获得最小化海水淡化成本的最佳参数，然后考虑广泛的热能价格进行经济研究。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。增加效数和膜面积会降低能耗，但单位膜面积的比渗透通量也变低。为了获得最小化海水淡化成本的最佳参数，然后考虑广泛的热能价格进行经济研究。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。但单位膜面积的比渗透通量也变低。为了获得最小化海水淡化成本的最佳参数，然后考虑广泛的热能价格进行经济研究。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。但单位膜面积的比渗透通量也变低。为了获得最小化海水淡化成本的最佳参数，然后考虑广泛的热能价格进行经济研究。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价的热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。据观察，当能源价格较高时，更高的进料流速、更多的效果和更大的膜面积是优选的。然而，当可以获得低价热能时，建议降低进料流速和较小的膜面积。得出的结果将为真空多效膜蒸馏系统的未来设计和操作提供有用的信息。