MVR蒸汽羅茨風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、針對(duì)阿斯巴甜高含鹽有機(jī)廢水的處理，采用傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)技術(shù)存在蒸汽消耗大、能耗高等問題，課題組采用了一種新的節(jié)能技術(shù)—機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）技術(shù)，為了驗(yàn)證該技術(shù)方案的可行性，進(jìn)行了MVR系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和中試實(shí)驗(yàn)研究。其中，蒸汽壓縮機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能耗有著重要的影響。因此，為了開發(fā)適合MVR系統(tǒng)的蒸汽壓縮機(jī)，對(duì)蒸汽流量為200kg/h的蒸汽羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并采用數(shù)值模擬的方法對(duì)不同葉數(shù)羅茨風(fēng)機(jī)及逆流冷卻羅

2、茨風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行了分析研究，旨在提高羅茨風(fēng)機(jī)在MVR工藝系統(tǒng)中的運(yùn)行性能以及為羅茨風(fēng)機(jī)在MVR工業(yè)中的應(yīng)用提供理論參考。
　　本文的主要工作及結(jié)論：
　　(1)對(duì)蒸汽流量為200kg/h的羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，得到了二葉、三葉及四葉羅茨風(fēng)機(jī)的熱力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)及葉型參數(shù)，并對(duì)三葉漸開線葉型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(2)建立了二葉、三葉及四葉羅茨風(fēng)機(jī)的物理模型，采用CFD數(shù)值模擬的方法分別對(duì)二葉、三葉及四葉羅茨風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)

3、行了可壓縮數(shù)值模擬研究，主要得到了多變壓縮功率、絕熱效率及能效比性能曲線，并與理論值進(jìn)行了對(duì)比；同時(shí)探討了其出口脈動(dòng)情況。結(jié)果表明：模擬值與理論值變化趨勢(shì)一致，表明模型設(shè)計(jì)合理。從功率和絕熱效率曲線來看，四葉羅茨風(fēng)機(jī)的功率消耗較少，絕熱效率較高，三葉羅茨風(fēng)機(jī)次之；但是從能效比性能曲線來看，三個(gè)模型之間的能效比相差很小，且四葉羅茨風(fēng)機(jī)的出口壓力脈動(dòng)幅度較大、面積利用系數(shù)低；因此，綜合考慮選擇三葉羅茨風(fēng)機(jī)作為MVR系統(tǒng)的蒸汽壓縮設(shè)備，但是風(fēng)

4、機(jī)的出口蒸汽溫度過高，需要采取一些冷卻措施如水冷或逆流冷卻。
　　(3)建立了空冷和逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)的物理模型，采用CFD數(shù)值模擬的方法分別對(duì)設(shè)計(jì)工況下空冷和逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)、出口流量、壓力、溫度的脈動(dòng)性能進(jìn)行了可壓縮數(shù)值模擬研究；同時(shí)對(duì)逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)在變工況下的特性進(jìn)行了分析。研究表明：逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)可避免蒸汽回流，降低了氣動(dòng)力噪聲，流場(chǎng)均勻性和脈動(dòng)性能均優(yōu)于空冷羅茨風(fēng)機(jī)，出口溫度和壓力能很好的滿足MVR系統(tǒng)的工藝

5、設(shè)計(jì)需求；在升壓6.4~19.2 kPa范圍內(nèi)，其絕熱效率比空冷羅茨風(fēng)機(jī)高1.2％~1.7％，綜合性能更優(yōu)。逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)在不同升壓、不同轉(zhuǎn)速變工況下運(yùn)行時(shí)，有著良好的穩(wěn)定性，出口流量和溫度可以各自調(diào)節(jié)。
　　（4）與企業(yè)合作共同設(shè)計(jì)了蒸發(fā)負(fù)荷為200 kg/h的MVR蒸發(fā)節(jié)能系統(tǒng)新工藝，搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了精母淡相（含NaCL及氨基酸液體）在70℃下進(jìn)行減壓蒸餾的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了采用MVR技術(shù)處理含鹽廢水的方案可行；將