基于Fluent的压力能交换器端面液膜支撑机理分析

为研究海水淡化用旋转式压力能交换器端面液膜支撑机理和刚度特性,为间隙设计提供参考,对压力能交换器内环向液膜、端面液膜和孔槽进行整体三维建模,基于Fluent对间隙内三维压力场进行定常计算.结果表明,旋转压力能交换器端面液膜支撑为静压支撑,且在讨论端面支撑原理时,环向液膜不能忽略.环向液膜对支撑力的影响体现在对端面润滑槽均压值的影响,当端面液膜间隙小于环向液膜半径间隙时,端面液膜刚度较大,随着环向液膜间隙增大,端面液膜支撑刚度下降,且在端面小间隙下尤为明显.另外发现,端面支撑力与进口压力呈线性关系,且压力越大,端面液膜支撑刚度越大.

旋转式压力能交换器孔道内液柱活塞数值模拟研究

旋转式压力能交换器是利用正位移原理工作的流体能量回收装置,核心部件是沿周向开有轴向贯通孔道的转子,其通过转子孔道内形成的液柱活塞传递能量并控制掺混率.在试验研究基础上,利用数值模拟手段,建立了孔道内流体质量传递模型,说明了液柱活塞的形成过程,并分析了影响液柱活塞的主要因素.结果表明系统流量和转子转速对液柱活塞形成和运动规律有较大影响,液柱活塞能够根据流量变化和转子转速进行自适应调节,因此能够稳定地在孔道内往复移动以保证获得最大的容积利用效率.

旋转式压力能交换器密封端面液膜压力和泄漏量的数值模拟

旋转式压力能交换器是利用正位移原理进行流体压力能利用的装置。为全面了解其端面密封特性,基于N-S方程和SIMPLEC算法,在不同端面间隙和流量下,对密封端面流场进行了数值模拟,考察了密封压力和端面泄漏的变化情况。结果表明:转子转速对端面泄漏量没有影响,端面间隙内的流动为层流时,可以获得较为稳定的液膜压力;端面密封性能随着间隙的增加迅速恶化,当间隙超过0.03mm后,即丧失密封能力。

自驱型旋转式压力能交换器的结构优化与动态性能研究

通过建立不同结构与动态操作参数下的自驱动压力交换器数值模型,分析了转子长度、端盖通道覆盖孔道个数及螺旋升角等结构参数对设备性能的影响规律,得到了不同操作参数下设备动态运行特性的变化规律,研究结果表明:转子长度为影响体积混合度的主要结构参数,增大转子长度可有效控制流体混合程度;随着进流速度增大,转子转速线性增大,流体混合加剧,压力交换效率显著减小;孔道与端盖存在动静干涉,使得高压出口处产生压力脉动,导致流体压力出现损耗,且随着进流速度增大,压力损耗增大,有效压力交换减小;而进流压力的影响较小。

自驱型旋转式压力能交换器性能模拟与结构优化

建立了旋转式压力能交换器自驱动模型,通过正交试验和数值模拟方法得到9组结构变量下转子转速变化特性曲线、内部速度分布云图和压力能交换效率,通过极差分析确定影响各性能指标的主次结构变量,研究了各结构变量对装置动力特性和压力能交换性能的影响,分析了装置不同结构下的自驱动过程。

考虑端盖间隙的旋转式压力能交换器水动力性能研究

以旋转式压力能交换器为研究对象,采用计算流体力学的方法,在考虑端盖间隙的情况下对压力能交换器的运行工况进行了数值模拟。结果表明:能量回收效率计算值与实验测量值吻合较好。在流量相近的工况下,高压出口处压强值越高,回收效率越高;在压强相近的工况下,流量较大时,回收效率较高。通过增加过流管道的直径和数目,可以降低该工况下压力能交换器的流体掺混率且基本不影响回收效率。

旋转式压力能交换器能量回收试验研究

旋转式压力交换器是利用正位移原理工作的流体能量回收装置。介绍了设计的流体自驱型旋转式压力能交换器,应用在SWRO系统中,进行了实际工况条件下的能量回收试验、端面密封性能试验和流体掺混试验。除流体掺混试验用1.8%和3.5%浓度的NaC l溶液做试验介质外,其余试验均用自来水做试验介质。试验结果表明,压力能交换器内部端面密封性能对压力水平有关键影响,在现有装置条件下,转子转速超过1000r/min,高压端进流压力1.25 MPa,能量回收效率达到76%,流体掺混率低于5%。

基于波系分析的自增压旋转压力能交换器性能研究

本文针对具有自增压特性的旋转压力能交换器进行研究,通过求解非定常一维流动模型,获得了液体压力波在转子孔道内的传播特性,基于压力能交换过程的最优波系分析,探讨了不同波系结构的交换器性能随工况的变化规律。研究发现,不同工况下的压力能交换率存在最优值,增压比、增压流量随低压连通区压差降低而减小,多次波系反射结构的压力能交换率和增压流量总体有较大提高。

旋转式压力能交换器的数值模拟

旋转式压力能交换器是反渗透海水淡化过程中的重要设备之一,在降低能耗及系统运行成本方面具有重要作用。本文针对具有双环、类扇形转子结构的旋转式压力交换器,运用Fluent软件对其内部质量传递过程进行了数值模拟,分析了转子孔道盐水浓度分布,及进口流速、转速和孔道长度对孔道浓度分布的影响规律。结果表明:在转子旋转的一个周期内,海水与盐水的混合区域在转子孔道内做一次上下往复运动,海水的品质受转子孔道中混合区域溢出程度的影响;进口流速越大、转子转速越小,混合区域流体溢出程度增大,出口海水品质降低;孔道长度越长,混合区域流体溢出程度及高压出口盐水浓度呈减小趋势。

动态长度下压力交换器内脉动掺混研究

建立压力能交换器的二维非稳态数值模型,研究了进流速度v、斯特劳哈尔数St以及脉动幅度A等对孔道内旋涡运动和掺混区形成的影响。结果表明,旋涡周期性脱落是掺混区形成的主要原因,涡强越大掺混越严重;St数的增大以及A的减小将使孔道内旋涡强度增强;St数的增大将使尺寸效应明显,掺混受涡强影响小,因而对于一定孔道存在最优的运行St数。并且随着A的增大,掺混区的稳定性变强,孔道的最优运行St数减小。