自驱旋转式能量回收装置的转速特性曲线

为研究自驱旋转式能量回收装置的转速特性曲线,采用理论分析的方法,构建一种新的转速预测模型,并应用Fluent 6DOF模型,通过UDF文件定义固体转子的质量与转动惯量等物理参数,构建了自驱旋转式能量回收装置转子的刚体被动旋转的数值模型,得到了转子在装置进口流量Q为70.2 m^(3)/h,装置出口压力p为6.0 MPa工况下的速度分布,以及各工况下转子所受驱动扭矩随时间的变化关系,并总结出转子启动过程中的转速变化规律.结果表明,各工况下转子的启动时间均低于2 s,且转子转速与流量成正比;理论模型与数值模型吻合度较高,Q为26.3 m^(3)/h工况下相对误差最高,达14.9%,Q为61.4 m^(3)/h工况下相对误差最小,为0.77%.

旋转式能量回收装置转速测量方法研究

海水淡化旋转式能量回收装置的转子转速最能直接体现装置的运转状态,但转子被外筒体完全包裹,转子转速无法直接测量。为此,对旋转式能量回收装置振动频率与转子转频进行了分析,提出了一种基于振动信号的旋转式能量回收装置转子转速测量方法。首先,通过实验采集了不同流量下装置的振动和转速数据,并且对装置振动频率与转子转频进行了分析,发现了装置振动主要频率与转子8倍转频有良好的对应关系,建立了振动主频与转子转频的关系式;然后,在此基础上研究了从振动信号中获取转频信息的信号处理与转频计算方法,包括使用小波变换消除振动信号中的基线漂移,利用包络法进行了信号解调以凸显转频信息,为了准确地计算旋转式能量回收装置转子的转速,通过振动能量估计了转频的范围;最后,为了对该转速测量方法的准确性进行验证,在实验平台上对其进行了实验。研究结果表明:在装置平稳运转状态下,该方法测量转速最大误差率为2.55%,在非平稳运转状态下的最大误差率为4.58%,能够满足在线、准确地测量旋转式能量回收装置转子转速的要求。

旋转式能量回收装置仿生配流副润滑特性研究

作为反渗透海水淡化系统中的关键元件,能量回收装置能够将高压浓盐水的压力能进行回收再利用,有效降低了反渗透海水淡化系统的能耗水平。在旋转式能量回收装置中,两对关键配流副摩擦间隙的润滑性能对旋转能量回收装置的工作效率有直接影响。使用仿生织构将生物的非光滑形态应用于相对运动的配流副表面,可以改善润滑特性及耐磨性能。本文从旋转式能量回收装置的两对配流副出发,探究了不同形式的仿生织构对配流副水膜压力、泄漏量、剪切力与支撑力的影响,以期为配流副仿生织构的设计提供参考。

水力自驱旋转式能量回收装置的转速推导

为建立海水淡化水力自驱旋转式能量回收装置(HRERD,Hydro-Drive Rotary Energy Recovery Device)转子转速与系统流量间的关联关系,对特定几何规格的能量回收装置的转速变化规律进行了理论推导和实验验证。运用动量定理建立了转子受流体水力冲击而产生的动力矩与转子转速的关系式;以微元法为基础,运用牛顿黏性定律建立了转子周面和端面因流体黏性阻力而产生的阻力矩与转子转速的关系式;利用转子稳定时所受动力矩与阻力矩间的平衡关系,推导得到装置转速与系统流量间的理论公式。对装置在系统流量分别为4.4、5.0、6.0和7.1 m^3·h^(-1)时的理论转速与实验转速比较分析表明,理论转速略高于实验转速,两者相对误差不超过12%,对误差形成的可能原因也进行了分析说明。

旋转式能量回收装置的启动与运行特性

能量回收装置是降低反渗透海水淡化(SWRO)系统运行能耗和制水成本的关键设备之一。本文开发并试制了一种具有新型端盘结构的旋转式能量回收装置,并对其启动方式进行了研究优化,测试分析了装置的动密封性能和效率特性,并对装置连续运行稳定性进行了考核。结果表明,旋转式能量回收装置在转速增至额定值后再进行升压操作的启动方式下驱动扭矩最小;装置泄漏量随操作压力增高而增大,在6.0 MPa时,为0.58m3/h;在转速为500 r/min、处理量为8.0 m3/h及操作压力为6.0 MPa时,装置连续运行稳定,能量回收效率为93%。这些研究结果对旋转式能量回收装置的开发和工程应用具有一定的指导意义。

旋转式能量回收装置压力脉动特性分析

为了研究旋转式能量回收装置进出口处压力脉动的分布及频谱特性,采用非定常湍流模型对旋转式能量回收装置的不同工况进行数值模拟,分析不同工况下旋转式能量回收装置的压力脉动特性和装置内部流场分布,结果表明:旋转式能量回收装置转子与定子动静干涉是其产生压力脉动现象的重要原因,压力脉动会沿着流道传递至出口处,传递的过程中压力脉动的幅值会逐渐减小,转速和流量的提高都会增大压力脉动的幅值;压力脉动的主频与转子转频和孔道数的乘积有良好的对应关系,能量回收装置内部涡的产生频率与压力脉动的主要频率基本一致,而装置内部涡的产生是由转子与定子的动静干涉引起的。该研究有效揭示了旋转式能量回收装置压力脉动的特征和机理,对于装置压力脉动的利用和控制具有参考价值。

旋转式能量回收装置过程特性与性能分析

能量回收装置作为反渗透海水淡化系统中关键元件之一,能够将高压浓盐水的压力能进行回收再利用,有效的降低了反渗透海水淡化系统的能耗水平。旋转式能量回收装置是最为典型的一种能量回收装置,其性能表现对海水淡化系统的整体能耗有较强的影响。本文建立了旋转式能量回收装置的流场仿真模型,探索了不同工况条件对其过程特性、掺混率、能量回收效率等关键性能指标的影响效果,为旋转式压力交换器的设计与应用提供理论基础。

反渗透海水淡化旋转式能量回收装置研究进展

旋转式能量回收装置因其结构简单、寿命长、能量回收效率高等优势成为反渗透海水淡化系统中的重要装置。介绍该装置的结构、工作原理,综合国内外对回转式能量回收装置的研究现状,从发展历程、驱动方式、运行特性、掺混和端面密封等方面进行了总结。设计具有自主产权且性能优越的回转式压力能回收装置是今后的研发重点。

旋转式能量回收装置混合过程优化研究

旋转式能量回收装置(RERD)是反渗透海水淡化系统中的关键设备之一,对降低系统运行成本起到重要作用。本研究采用流体力学软件FLUENT,建立RERD装置三维非稳态滑移网格模型,研究分析了转速和流速对装置盐度场分布、混合度和效率的影响规律,获得了可实现装置混合度≤4%和能量回收效率≥98%运行效果的适宜操作条件,模拟结果对RERD实用化开发具有理论指导意义。