容积式能量回收船用反渗透海水淡化系统设计与研究

发布时间：2020-08-28 02:15

【摘要】：船用反渗透海水淡化技术的不断发展,满足了船舶远航中对淡水的需求。船用反渗透海水淡化装置普遍存在能耗过高的问题,在海水淡化系统中加入能量回收装置是降低能耗的有效方法。船舶空间有限、工作环境恶劣,而现有的能量回收装置存在工艺复杂、噪声大、体积大的缺点,并不适用于船舶反渗透海水淡化系统。因此本课题目的就是克服现有技术不足,设计适合船舶反渗透海水淡化系统的能量回收装置,并优化船舶海水淡化工艺,降低制水能耗的同时,提高系统的可靠性。本文从理论计算、工艺分析、计算机模拟和实验验证等方面详细阐述了容积式能量回收海水淡化系统的设计和研究方法。首先针对船舶装备的要求,基于容积式能量回收原理,提出了两种容积式能量回收装置,将海水加压、能量转换和驱动机构进行了集成设计,缩减了装置的体积。其次对系统主要噪声源—单向阀应用CFX进行了动态特性分析,得到了降低阀芯冲击和噪声的优化方案。最后通过对反渗透原理和容积式能量回收理论分析,建立容积式能量回收工艺条件下的系统数学模型,采用MATLAB对该模型进行了仿真,得到了该系统运行的最佳参数。本文针对船用海水淡化系统的需求设计了两种新型容积式能量回收装置。理论计算和实际应用证明新系统较传统系统效率有大幅度提高,且工艺组成更为简单,实现了低能耗、体积小、可靠性高的设计目标。本文提出的新型容积式能量回收装置在船用反渗透海水淡化领域具有很高的应用推广价值。
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.85
【图文】：

工艺图,反渗透海水淡化,能量回收,工艺

图 1-2 传统带能量回收反渗透海水淡化工艺战略的深入发展，根据 2016 年底《全国海水利用“十我国已建成海水淡化工程量，可知小型船用海水淡化设究开发适用于船舶特点、装备体积小、能耗低、可靠性装置是非常必要的，同时也是反渗透技术未来发展的必渗透海水淡化技术发展现状 80 年代，蒸馏装置受到国内外船用装置设计者的青海水淡化技术的优势得到凸显，膜过滤可达到较高的除反渗透法将是 21 世纪海水淡化主要方法。船用反渗展[10-12]。国、法国、英国、阿根廷、挪威等十几个国家的海军舰技术[13]。反渗透装置可实现模块化设计，使得它的安造。美国正在试验的 EUWP 二代演示项目采用了反渗，有望取代航母上两个蒸馏装置[14]。NSR 标准反渗透

能量回收,行式,工作原理,余压

如果仅通过泄压阀排出浓水会造成部分能量通过机械装置转换为反渗透所需换为进水的压力能，这样就大大降低了进反渗透系统中应用能量回收装置可大幅度缺乏的应用场合，配备能量回收装置尤为量回收技术研究现状水淡化能量回收技术的研究较早，已设计部分装置只适用于大型的反渗透系统，而艺较为复杂。余压能量回收装置总体上分回收装置可将回收的余压能进行两次能原理如图 1-3 所示，该装置回收的余压能量的旋转以提升进水的压力。浓水能量向原种能量回收装置适用于较大型的反渗透海

交换器,转子式,浓水,能量回收

图 1-4 透平增压泵装置典型代表为压力交换器，压力交换器透海水淡化装置开始使用该装置。1990 年置，这些装置中共安装了 17 个大容量压[22]。该类装置能量回收效率高达 90％～量回收装置主要有转子式压力交换器和活器：以美国 ERI 公司的 PX 转子式压力理是高压浓水推动陶瓷转子旋转，陶瓷液缸)，使多个微型沟槽分别在两侧静止进入高压区的微型液压缸进行能量回收行原海水补液。器实现了高压浓水与低压原水直接压力时间很短，两种液体由一段封闭的“液体至原海水液体能量的转换效率大于 92％

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