目前,反滲透海水淡化技術(shù)已經(jīng)成為海水淡化領(lǐng)域應用最廣泛的海水淡化技術(shù)之一。能量回收裝置在降低反滲透海水淡化的能量損耗過程中起著關(guān)鍵作用,但是能量回收裝置技術(shù)目前尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置是為了打破專利壟斷實現(xiàn)國產(chǎn)化而設計出的一套新型能量回收裝置,本文作者參與了該裝置的結(jié)構(gòu)設計與優(yōu)化過程。轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置所使用的原理是國際上主流的正位移壓力交換原理。新鮮海水與高壓濃鹽海水在水壓缸內(nèi)部直接接觸并完成壓力能的傳遞,而壓力能交換的過程是由轉(zhuǎn)盤所控制的。轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置的轉(zhuǎn)盤在水動力的作用下可以實現(xiàn)自我平衡并且旋轉(zhuǎn),使得壓力交換連續(xù)不斷的進行,并且不需要額外的能量輸入和控制系統(tǒng)。為了對轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置的轉(zhuǎn)盤進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化及工程應用性能預測,本文基于流體力學理論,數(shù)值仿真模擬和實驗三個方面研究轉(zhuǎn)盤的水動力特性問題。研究內(nèi)容包括以下幾點:(1)根據(jù)正位移壓力交換原理設計轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置基本結(jié)構(gòu)并理論上分析轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速對能量回收裝置的摻混率和能量回收效率的影響,提出轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置陶瓷轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速范圍。(2)理論上分析轉(zhuǎn)盤高壓流體驅(qū)動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的水動力機理并推導轉(zhuǎn)盤驅(qū)動力矩數(shù)學模型。通過改變轉(zhuǎn)盤高壓環(huán)形流道截面積、轉(zhuǎn)盤外徑和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速三個條件,保持其余條件不變來進行CFD仿真以探究轉(zhuǎn)盤所受驅(qū)動力矩的特點與規(guī)律。(3)分析轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)阻力矩的產(chǎn)生方式與場所并理論推導計算轉(zhuǎn)盤層流狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)阻力矩數(shù)學模型。通過CFD仿真計算轉(zhuǎn)盤內(nèi)部流道慣性阻力矩,間隙流道摩擦阻力矩的影響因素與影響規(guī)律。(4)按照模擬結(jié)果設計轉(zhuǎn)盤尺寸并加工,通過CFD模擬仿真計算實物轉(zhuǎn)盤在不同流量工況下的驅(qū)動力矩特性和阻力矩特性,預測轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速,得到轉(zhuǎn)速與流量工況的關(guān)系式,通過將實驗數(shù)據(jù)與模擬轉(zhuǎn)速進行比較來驗證模擬的準確性。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P747
【部分圖文】：

也是世界上排名第一的人口大國，其人均水資源僅僅只有２２００立方米，還不到??世界人均水資源的四分之一。全國共有１５個省市人均水資源量低于國際警戒水位，??即１７００立方米／人，如圖１．１所示。另外我國淡水資源分布不均，多集中于我國??南部地區(qū)，北方水資源匱乏且降雨量較小。通過海水淡化技術(shù)可以解決我國淡水??資源貧乏且分布不均的問題。??■人均水資�，m?＜?仏辦米／人》??６０００?？??５０００?－??４０００?？??３０００?－??■?■?１５省人均水資源詆子警戒水位??ｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｆｌｌ．．??Ｉ??古江???ｋ?—??ｊ??圖丨．１人均水資源量（立方米／人）??在國際上，隨著沿海地區(qū)和島嶼淡水資源的愈加短缺，海水淡化已經(jīng)成為了??一個新興的產(chǎn)業(yè)，也越發(fā)變得重要。近年來，中國的海水淡化技術(shù)發(fā)展迅速，海??水淡化產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢非常好ｍ。??２０１６年底《全國海水利用“十三五”規(guī)劃》加快了海水淡化市場的發(fā)展，“十??三五”期間國家海水淡化目標２２０萬噸，較２０１５年末增長１１３．５９％。另外國家對??地方政府用水總量考核與監(jiān)管越來越嚴格，因此地方政府對海水淡化的需求極大，??遠超國家規(guī)劃。《全國海水利用“十三五’’規(guī)劃》中指出，在“十三五’’末，全國海??水淡化總規(guī)模要達到２２０萬噸／日以上

２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０２０Ｅ??圖１．２海水淡化市場規(guī)模??近年來，我國海水淡化產(chǎn)業(yè)迅速增長，反滲透海水淡化和低溫多效海水淡化??這兩種成熟的海水淡化技術(shù)已在我國得到大規(guī)模應用，并且具備自主研發(fā)能力和??較強的國際競爭力。但是，我國海水淡化市場規(guī)模相比國外仍然較小，主要制約??因素是較高的制水成本。隨著未來在政策推進、技術(shù)發(fā)展、需求提升和成本降低??等一系列因素的合力驅(qū)動之下，我國海水淡化市場將快速擴大。??海水淡化有一個關(guān)鍵問題，就是海水淡化的成本過高，能源費用占海水淡化??成本的四成以上。目前，在設備良好運行的情況下，反滲透海水淡化產(chǎn)生每噸水??的電耗為３．８？４．１ｋＷ．ｈ。如果可以降低水的生產(chǎn)成本，不僅可以促進海水淡化行??業(yè)的發(fā)展

轉(zhuǎn)以輸出機械功，從而使高壓濃鹽水的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)樾迈r海水中的壓力能，其轉(zhuǎn)??化效率相比于最初的透平機提高了?５％－１０％。但是兩者的區(qū)別是ＢＭＥＴ高壓泵與??透平增壓泵組成了一個整體，透平增壓泵處于高壓泵的入口（見圖１．４）；而??Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ透平機是安裝在高壓泵的出口處獨立的裝置（見圖１．５ｆｌ。??￣；水??■［１１?丄?Ｋ０?聯(lián)??高ｒｔ系??—一Ｑｉ）電機??請ｆ機?令??濃水??圖１．４ＢＭＥＩ透平機??４??
【參考文獻】

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本文編號：2874007