【摘要】：近年來,為了解決海島、遠洋艦船、鉆井平臺等缺乏淡水資源場合的用水問題,中小型海水淡化裝置的使用需求猛增。柱塞式能量回收一體機是海水淡化系統(tǒng)中的重要組成元件,其泵端將海水壓力提高,以達到反滲透膜法海水淡化的壓力要求,同時其馬達端回收高壓廢水中的能量,起到節(jié)能減排的作用。然而一體機在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的流量、壓力脈動和空化現(xiàn)象,易誘導一體機產(chǎn)生嚴重的振動和噪聲難題,影響海水淡化系統(tǒng)的低噪、穩(wěn)定運行。本文針對海水淡化柱塞式能量回收一體機內(nèi)部的流量壓力特性開展了一系列數(shù)值模擬和試驗研究工作,為柱塞式能量回收一體機的減振降噪等優(yōu)化提供了理論依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容和成果主要如下:(1)針對海水淡化柱塞式能量回收一體機的內(nèi)部構造,將泵端與馬達端獨立建模,對其泵端進行柱塞腔流量壓力求解和出口流量壓力求解,并針對馬達端進行柱塞腔流量壓力求解和進口流量求解。對比分析了不同轉(zhuǎn)速下的泵端出口動態(tài)流量,得出一個旋轉(zhuǎn)周期下出口流量脈動與轉(zhuǎn)速的關系。針對不同阻尼槽參數(shù)下的出口流量脈動率進行分析對比,優(yōu)化了阻尼槽的幾何參數(shù)。(2)在考慮介質(zhì)的動態(tài)彈性模量的情況下,基于Schnerr-Sauer空化模型分別對泵端以及馬達端的空化流動進行了數(shù)值模擬,分析了能量回收一體機內(nèi)部空穴形態(tài)云圖隨時間的變化過程,發(fā)現(xiàn)一體機內(nèi)的空化現(xiàn)象主要出現(xiàn)在泵端的阻尼槽與柱塞腔內(nèi)部。分析了空化狀態(tài)下柱塞腔內(nèi)壓力隨時間的變化,發(fā)現(xiàn)柱塞腔內(nèi)發(fā)生空化的起始時間。針對配流盤閉死區(qū)與柱塞腔初始位置配錯角的關系,通過改變泵端配錯角的方式,優(yōu)化了柱塞腔內(nèi)的壓力脈動率。(3)為了分析不同工況下海水淡化柱塞式能量回收一體機泵端的壓力脈動特性,在泵端進出口分別布置壓力脈動監(jiān)測點,分別在轉(zhuǎn)速為800r/min、1000r/min、1200r/min、1450r/min(額定轉(zhuǎn)速)、1600r/min和出口壓力為4.5MPa、5.5MPa、6.5MPa、7.5MPa等九種工況下進行了一系列壓力脈動測量試驗。壓力脈動時域測量結果表明,柱塞式一體機泵端進出口的壓力脈動率曲線的基波呈現(xiàn)出三角波的形狀,隨著轉(zhuǎn)速的增加基波振幅衰減,而諧波的振幅逐漸增大;同時,進口壓力脈動曲線波形隨著轉(zhuǎn)速增加產(chǎn)生不規(guī)律變化。壓力脈動頻域分析結果表明,在低轉(zhuǎn)速工況下軸頻是泵端出口的主要影響頻率,隨著轉(zhuǎn)速提高,柱塞倍頻成為主要影響因素,并在軸頻3Z(Z為整數(shù))倍出現(xiàn)諧波。隨著泵端出口壓力的不斷增加,出口壓力脈動幅值在軸頻和柱塞倍頻處的壓力脈動幅值不斷增大,壓力脈動率基本不變,且頻率分布更為集中;進口的壓力脈動率幅值在軸頻處降低,而在柱塞倍頻處升高。本文的研究成果,對柱塞式海水淡化一體機的優(yōu)化設計和穩(wěn)定運行具有指導價值。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P747

【參考文獻】

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本文編號：2797802