海水淡化高壓泵能量回收裝置的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在全球淡水資源日益緊缺的現(xiàn)狀下，海水淡化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是各國解決水資源危機(jī)的重要途徑。作為海水淡化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備的能量回收裝置研發(fā)技術(shù)發(fā)展緩慢，市場被歐美壟斷，且產(chǎn)品進(jìn)口價格高昂，使得海水淡化成本與自來水相比缺乏競爭力。泵作透平的設(shè)計(jì)理論成熟、結(jié)構(gòu)簡單、操作和維護(hù)十分方便、成本造價也較為低廉，是目前使用最廣泛的能量回收裝置，但仍存在回收效率低的問題。為進(jìn)一步提高能量回收裝置的效率，本文提出了一種具有高壓泵及能量回收裝置的一體式緊湊化結(jié)構(gòu)，且高

2、效率化的帶能量回收裝置的高壓泵，并對其中能量回收裝置進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)和研究。主要工作如下:
　　歸納并整理了國內(nèi)外關(guān)于反滲透海水淡化能量回收裝置的相關(guān)研究，分析了能量回收裝置的研究熱點(diǎn)及其主要發(fā)展趨勢。
　　系統(tǒng)地總結(jié)了目前關(guān)于泵反轉(zhuǎn)作透平的研究方法。闡述了實(shí)驗(yàn)研究方法、理論研究方法與數(shù)值計(jì)算方法，介紹了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)目前的發(fā)展趨勢，確定了本文的研究方案。
　　針對多級離心泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究了反轉(zhuǎn)泵的工作原理，確定

3、了本文能量回收裝置的設(shè)計(jì)方法。本文運(yùn)用多級離心泵反轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)理論，分別選取三種不同級數(shù)的方案對能量回收裝置進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，完成了回收裝置中的葉輪、導(dǎo)葉、蝸殼與出水室的水力設(shè)計(jì)，同時根據(jù)相應(yīng)的水力設(shè)計(jì)進(jìn)行各過流部件的三維實(shí)體建模。總體上設(shè)計(jì)出了滿足要求的能量回收裝置。
　　采用ANSYS-CFX軟件與標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型對三種不同設(shè)計(jì)方法所獲得的水力模型進(jìn)行內(nèi)部流場計(jì)算，獲得了各設(shè)計(jì)方案所對應(yīng)模型的內(nèi)部流場特征。全面對比分析了五級、六級和

4、七級回收裝置的流場及性能差異，明確了最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，即采用六級方案，并進(jìn)行深入研究。
　　針對確定的最優(yōu)模型進(jìn)行各流量工況下的數(shù)值計(jì)算，獲得了該模型在各工況下的內(nèi)部流場特征及其扭矩分布情況;針對確定的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行各流量工況下的數(shù)值計(jì)算，獲得了該模型在各工況下的性能曲線。
　　通過改變性能參數(shù)比QP/QT的取值修正了葉輪尺寸，經(jīng)過計(jì)算得出修正后的能量回收裝置最高效率工況點(diǎn)在設(shè)計(jì)工況附近，證明了通過改變QP/QT的取值來調(diào)整透