关于旋转式流体压力能交换器的数值模拟研究

发布时间：2020-08-31 20:39

　　本文是以反渗透海水淡化为背景,研究旋转式压力能回收器的主要性能。旋转式压力能回收器在设计过程中,最关键的两个问题是对液柱活塞和端面泄漏的控制。因此,本文的研究工作就是针对这两大问题,利用CFD方法来展开。其中,关于液柱活塞研究的主要目的为:建立合理的数值计算模型、分析液柱活塞的形成机理、特性、各因素的影响规律及设计过程中对其进行控制的定量方法;关于端面泄漏研究的主要目的为:建立端面密封数值计算模型、解释端面泄漏的机理、对目前实验装置的压力及泄漏量进行合理地控制。基于以上主要目的,本文对旋转式压力交换器进行了深入研究,主要内容包括: 1综述了各类压力能回收的基本原理及其现有的代表性装置; 2从基本理论入手,分别解释了液柱活塞的形成机理和端面密封的基本原理; 3依据理论研究并对几何模型及条件参数进行分析,利用Fluent流体计算软件分别建立液柱活塞和端面密封的数值计算模型; 4.利用NaCl组分浓度分布的计算结果证明液柱活塞的存在性及有效性,通过正交计算实验来分析各个因素对液柱活塞的影响变化规律,并将无量纲参数与容积效率拟合出具有指导意义的经验公式。 5分析端面密封模型所模拟的流场分布与理论解析解的拟合程度,并利用实验结果来验证其泄漏量的计算结果,以证明其合理性。研究在实验室条件下密封压力随间隙量的变化规律,拟合泄漏量、密封压力及间隙量的关系式,以对装置的泄漏量进行控制。最终研究结果说明:液柱活塞是存在、稳定、有效并可以对其控制的;影响容积效率的关键因素为高低压进口的流量和转子的转速;各个参数与容积效率的关系可以由经验公式来定量表示。端面密封的主要机理是在高密封压力的情况下端面内能够保持层流流动;现有的实验条件下,间隙量控制在0.04mm时密封压力值可以达到6MPa;能够通过关于泄漏量、密封压力及间隙量的拟合关系式来控制泄漏量。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH122
【部分图文】：

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【引证文献】