旋轉(zhuǎn)式增壓器壓能回收過程的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、旋轉(zhuǎn)正位移式液體增壓器(Rotary Pressure Booster，RPB)是一種通過高低壓液體直接接觸實(shí)現(xiàn)壓能回收利用的能量交換技術(shù)。由于結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定和很高的壓能回收效率，在反滲透膜法海水淡化系統(tǒng)(Seawater Reverse Osmosis，SWRO)中得到了廣泛應(yīng)用。
　　由于旋轉(zhuǎn)正位移式壓能回收技術(shù)的復(fù)雜性和嚴(yán)格的技術(shù)保密，RPB機(jī)理與核心技術(shù)問題公開的研究資料很少，相關(guān)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究工作有待于

2、開展。為了自主掌握設(shè)計(jì)技術(shù)，本文設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式增壓器模型，建立了以RPB裝置為核心的液體壓力能回收實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)，對液體壓能回收過程中的液體質(zhì)量傳遞和端面密封兩大核心問題進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文主要的研究內(nèi)容包括:
　　(1)設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式增壓裝置模型，并建立以旋轉(zhuǎn)式增壓裝置為核心的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了端面密封性能實(shí)驗(yàn)研究工作。并將泄漏量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，可以作為判斷增壓器內(nèi)轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的有效辦法。

3、r>　　(2)研究了旋轉(zhuǎn)式增壓器內(nèi)端面液膜的密封機(jī)理。為了獲得壓差、端面間隙、轉(zhuǎn)速及壁厚與泄漏量之間的關(guān)系，對旋轉(zhuǎn)式增壓器內(nèi)端面密封問題的特點(diǎn)進(jìn)行深入分析研究。建立了微米級間隙的三維計(jì)算模型，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果比較，證明了計(jì)算模型的合理性和有效性。運(yùn)用該計(jì)算模型分析了壓差和間隙對壓差流的影響，確定了最佳液膜厚度;以及孔道壁厚對泄漏量的影響，確定了最佳壁厚值。
　　(3)為了研究轉(zhuǎn)子孔道內(nèi)鹽水與海水摻混的控制問題，建立了RPB孔

4、道內(nèi)流體摻混過程的三維數(shù)值計(jì)算模型，描述了流體在孔道內(nèi)兩不同濃度流體間的質(zhì)量傳遞過程，在此過程中孔道內(nèi)形成了穩(wěn)定的、往復(fù)移動(dòng)的液柱活塞，用來分隔不同濃度的流體?！耙褐钊钡男纬蓪τ趽交炻士刂凭哂兄匾囊饬x。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和入口流速是影響摻混率與有效容積率的主要因素，兩者對其呈相反的影響態(tài)勢，在此基礎(chǔ)上，以孔道有效容積率和摻混率為優(yōu)化目標(biāo)，探索了流量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子幾何結(jié)構(gòu)的最佳匹配關(guān)系。本文的研究內(nèi)容和結(jié)論可作為優(yōu)化設(shè)計(jì)下一代旋轉(zhuǎn)式增壓器模