海水淡化能量回收一體機(jī)
作者：崔永康 能源與動(dòng)力工程系
指導(dǎo)老師：肖業(yè)祥 能源與動(dòng)力工程系
關(guān)鍵詞：海水淡化、膜滲透、加壓泵、水力設(shè)計(jì)、性能測(cè)試
摘要
為解決船舶及海島上淡水資源匱乏及反滲透海水淡化高能耗的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出可以回收反滲透裝置副產(chǎn)物高壓濃海水的能量回收裝置，其對(duì)余壓能的回收效率可達(dá)60%以上，為單獨(dú)測(cè)得一體機(jī)各部分水力性能參數(shù)，增加紅外轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置開(kāi)發(fā)出新型測(cè)量系統(tǒng)。
背景介紹
傳統(tǒng)的反滲透海水淡化方法雖然被廣泛應(yīng)用，但是也存在著能耗過(guò)高的問(wèn)題，近70%的能耗被提供高壓的加壓泵消耗，而且系統(tǒng)副產(chǎn)物濃海水有著很高的余壓能未被利用。我們?cè)O(shè)計(jì)出一種可以利用高壓濃鹽水的能量回收裝置，結(jié)構(gòu)為透平和泵的耦合體，高壓海水進(jìn)入透平中帶動(dòng)透平旋轉(zhuǎn)，透平和泵同軸旋轉(zhuǎn)，泵對(duì)進(jìn)入反滲透裝置前的海水進(jìn)行加壓，從而使得原有加壓泵的加壓要求降低，進(jìn)而降低了整體的能耗。
水力設(shè)計(jì)
本作品的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)泵和透平的性能耦合，使得在額定工況下同轉(zhuǎn)速時(shí)泵和透平的水力特性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。我們使用CFX對(duì)透平和泵的葉型進(jìn)行迭代優(yōu)化，最終得到在額定功率下效率可達(dá)83%以上的二維葉型。之后進(jìn)行了非工況情況下轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動(dòng)狀況的分析，得出其內(nèi)的流態(tài)分布及渦分布，為進(jìn)一步改進(jìn)葉型指出了方向。
性能測(cè)試系統(tǒng)
傳統(tǒng)性能測(cè)試系統(tǒng)只能將一體機(jī)作為黑箱進(jìn)行檢測(cè)，為了進(jìn)一步了解性能耗散的部位，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，新增紅外轉(zhuǎn)速測(cè)量等功能，實(shí)現(xiàn)了透平和泵側(cè)單獨(dú)水力性能參數(shù)的測(cè)量，新的性能測(cè)試系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、性能測(cè)試、數(shù)據(jù)采集分析的集合，可實(shí)時(shí)顯示、調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行參數(shù)，儲(chǔ)存測(cè)試數(shù)據(jù)。
Fig1.原理示意圖
Fig2.實(shí)物圖
Fig3.性能測(cè)試系統(tǒng)
