反渗透海水淡化系统外驱型旋转式压力交换器试验研究

发布时间：2020-03-27 21:46

【摘要】：随着经济的快速发展和能源问题的日益突出,节能已经越来越成为人们普遍关注的焦点。在世界范围内,过程工业领域正在不断应用流体能量回收技术以实现能量的最优化和最高效配置,流体压力能回收综合利用技术及装置的研究已经成为近年来反渗透脱盐(Desalination)工业中的热点。 本文综合评定比较了现有的各种流体压力能能量回收技术以及相应的各种装置的性能、特点,选择目前国内研究较少的基于正位移(Positive Displacement)原理的旋转式压力交换器(Rotary Pressure Exchanger)为主要研究对象,结合反渗透海水淡化(SWRO)系统的工业应用背景,采用以试验为主,计算为辅的方法,着重进行了以下几方面的研究工作: (1)在自驱型旋转式压力交换器试验研究的基础上,首次采用以外动力驱动转子的方式,设计建立了外驱型旋转式压力交换器(PD-RPE)的能量回收装置模型; (2)结合反渗透海水淡化(SWRO)的应用背景,设计建立了外驱型旋转式压力交换器在反渗透海水淡化系统中试验流程结构; (3)根据流程结构,对PD-RPE高低压端面在转子静止和运转,常压和加压等各种工况下的泄漏现象进行试验分析; (4)试验并计算PD-RPE在反渗透海水淡化中的压力回收比和能量回收效率,并分析影响能量回收效率的各种因素; (5)以定性和定量的试验方法,分析了高低压流体在PD-PRE转子通道中的掺混现象,并计算出了掺混率的大小。 试验结果表明,PD-RPE转子端面与定子之间的间隙是影响各种试验结果的最主要的因素,且在现有的技术条件下,所设计PD-RPE样机的端面泄漏率最大约为12%,最高回收压力1.35MPa,最大掺混率约为11.8%,压力回收比恒定为60%,在高低压端进流流量匹配时,最高能量回收效率为53.5%。 本文首次设计建立的PD-RPE能量回收装置模型尚处于试验阶段,还有很多需要更加完善和改进的地方。本文为自驱型旋转式压力交换器的设计和完善提供相关试验依据,并为国内基于正位移压力交换(Pressure Exchange)原理的的流体能量回收装置的设计和试验进行了探索性的工作。
【图文】：

(l)逆转泵(叙vesreRunni雌pmup)和佩尔顿叶轮(peltonWheel)逆转泵和佩尔顿叶轮装置的原理类似，属于外力驱动泵式装置，即其加压泵由外电机驱动，通过轴传递的能量为辅助形式。工作原理如图1.1所示11“1:.

图1.2为逆转泵叶片模型图。佩尔顿型透平将带有高的压力能的浓盐水通过一到两个可调节的喷嘴使其直接流向透平水轮，并带动其旋转。旋转的水轮带动电机驱动高压泵工作，泄压后的盐水以空压被排放。叶轮是唯一的旋转部件，工作安全可靠，而且这种叶轮形式具有良好的流体力学性能，整机效率较高，最高可达90%以上。但叶轮形式十分复杂，机械加工难度较大。佩尔顿型透平的工作效率随压力和流量变化波动不大，但受高压供液泵形式的影响显著，相同处理量和压力时高压正位移泵或高压离心泵向其供液，能量回收率不同。透
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P747

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本文编号：2603432