發(fā)布時間：2021-02-24 09:42

　　在反滲透海水淡化系統(tǒng)中,旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置因其結(jié)構(gòu)精密、運行成本低、能量回收效率高的特點成為降低系統(tǒng)運行成本和能耗的關(guān)鍵設備。該裝置基于液體壓力能傳遞的正位移原理,高壓鹽水和低壓海水在裝置內(nèi)直接接觸發(fā)生能量傳遞和物質(zhì)交換,能量回收效率高達98%,是當下市場上現(xiàn)有能量回收裝置中效率最高的產(chǎn)品。旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置在實際運用中有三大核心問題值得深入研究:第一,有效控制轉(zhuǎn)子孔道內(nèi)液體摻混程度,保證高壓出口流體的鹽濃度;第二,轉(zhuǎn)子由間隙液膜水力潤滑支撐,在保證能量回收效率的前提下實現(xiàn)端面密封;第三,裝置在來流液體驅(qū)動下實現(xiàn)自啟,并能夠平穩(wěn)運行。本文針對上述三大關(guān)鍵問題,采用數(shù)值模擬的方法對轉(zhuǎn)子孔道內(nèi)液體摻混過程和端面泄漏進行建模分析。基于理論進行了旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的轉(zhuǎn)速推導。并采用數(shù)值模擬方法探究集液槽傾角、端面間隙量和潤滑槽對裝置性能的影響。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:（1）建立旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置液體摻混過程的三維模型,采用數(shù)值模擬方法分析轉(zhuǎn)子孔道內(nèi)液柱活塞的形成、發(fā)展和穩(wěn)定過程。分析流量和轉(zhuǎn)速對裝置能量回收效率和摻混度的影響。通過模擬分析得到結(jié)論:旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置具有轉(zhuǎn)速自適應性,摻混... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

反滲透海水淡化工藝流程圖

江蘇大學碩士學位論文6圖1.1反滲透海水淡化工藝流程圖Fig.1.1Flowchartofreverseosmosisseawaterdesalination能量回收裝置按照工作原理可以分成透平式和正位移式，圖1.2顯示了能量回收裝置的分類情況。透平式能量回收裝置始于20世紀80年代，其原理是利用高壓濃鹽水推動水力透平轉(zhuǎn)動，帶動泵旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)對低壓海水的加壓，該過程是壓力能-機械能-壓力能的轉(zhuǎn)換過程[14-15]。透平式主要代表產(chǎn)品是：Francis透平式和Pelton透平式、HydraulicTurboCharger(HTC)、HydraulicPressureBooster(HPB)。透平式能量回收裝置因為存在兩次能量轉(zhuǎn)換過程故其效率不高[16-17]。而正位移式能量回收裝置能夠?qū)崿F(xiàn)由高壓濃鹽水到進料低壓海水的壓力能直接傳遞，其能量回收效率在91%~96%之間[18]。旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置是正位移式能量回收裝置的典型代表，代表產(chǎn)品是美國ERI（EnergyRecoveryInc.）研發(fā)生產(chǎn)的PX.,其能量回收效率高達98%以上，不需要伺服機構(gòu)和閥控裝置，且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置水力自驅(qū)、轉(zhuǎn)速自適應調(diào)節(jié)[19]。圖1.2能量回收裝置的分類Fig.1.2Classificationofenergyrecoverydevices

江蘇大學碩士學位論文71.1.4研究意義國內(nèi)對旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的研究起步較晚，且一直未攻克旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置端面密封，水力自驅(qū)等關(guān)鍵性問題，故國內(nèi)已投產(chǎn)運行的海水淡化工程采用的能量回收裝置都依賴進口，這對我國海水淡化產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展大為不利。故對旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置的精密結(jié)構(gòu)的分析和優(yōu)化設計，對其端面密封和水力自驅(qū)問題的深入研究是實現(xiàn)我國旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置國產(chǎn)化的必要一步。這將有利于我國海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的突破，進一步緩解我國沿海地區(qū)水資源緊缺，供需不平衡的矛盾，促進我國經(jīng)濟、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀丹麥Danfoss公司于2009年研發(fā)了一種自增壓式能量回收裝置iSave，如圖1.3所示。該裝置由正位移式壓力交換器（PE）、增壓泵(BP)和電機三部分組成[17]。其特點是采用電機驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并且與增壓泵一體化設計，被增壓流體可直接進入膜組件進行海水淡化。自1989年起，美國ERI就開始對PX裝置進行研發(fā)生產(chǎn)，至今已有5代產(chǎn)品先后應用于全球400多個海水淡化廠。其現(xiàn)有最新產(chǎn)品PX-300流量范圍達到46~68m3/h，其效率高達98%。該裝置材料采用氧化鋁陶瓷，硬度是剛的3倍，耐腐蝕，抗疲勞損傷。轉(zhuǎn)子是單一運轉(zhuǎn)部件，且能夠?qū)崿F(xiàn)水力自驅(qū)[20]。采用水力潤滑軸承既能實現(xiàn)良好的密封性能，又能實現(xiàn)自動調(diào)整轉(zhuǎn)速，如圖1.4所示PX能量回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖[20]。該裝置的核心技術(shù)如水力自驅(qū)技術(shù)、液膜密封技術(shù)、和水力軸承技術(shù)一直處于技術(shù)封鎖狀態(tài)。圖1.3iSave裝置示意圖圖1.4PX裝置示意圖Fig.1.3SchematicdiagramofiSaveFig.1.4SchematicdiagramofPX

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[5]汽車燃油系統(tǒng)通氣閥門研究[D]. 翁益明.上海交通大學 2016
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[8]旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置水力沖擊角度與轉(zhuǎn)速特性研究[D]. 孫揚平.天津大學 2014
[9]液體中圓柱轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動的阻力研究[D]. 高善群.河南科技大學 2013
[10]旋轉(zhuǎn)式增壓器壓能回收過程的實驗研究及數(shù)值模擬[D]. 吳淳杰.浙江大學 2013



本文編號：3049179