目前,反滲透海水淡化技術(shù)已經(jīng)成為海水淡化領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的海水淡化技術(shù)之一。能量回收裝置在降低反滲透海水淡化的能量損耗過(guò)程中起著關(guān)鍵作用,但是能量回收裝置技術(shù)目前尚未完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置是為了打破專利壟斷實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化而設(shè)計(jì)出的一套新型能量回收裝置,本文作者參與了該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化過(guò)程。轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置所使用的原理是國(guó)際上主流的正位移壓力交換原理。新鮮海水與高壓濃鹽海水在水壓缸內(nèi)部直接接觸并完成壓力能的傳遞,而壓力能交換的過(guò)程是由轉(zhuǎn)盤所控制的。轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置的轉(zhuǎn)盤在水動(dòng)力的作用下可以實(shí)現(xiàn)自我平衡并且旋轉(zhuǎn),使得壓力交換連續(xù)不斷的進(jìn)行,并且不需要額外的能量輸入和控制系統(tǒng)。為了對(duì)轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置的轉(zhuǎn)盤進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及工程應(yīng)用性能預(yù)測(cè),本文基于流體力學(xué)理論,數(shù)值仿真模擬和實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面研究轉(zhuǎn)盤的水動(dòng)力特性問題。研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn):(1)根據(jù)正位移壓力交換原理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置基本結(jié)構(gòu)并理論上分析轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速對(duì)能量回收裝置的摻混率和能量回收效率的影響,提出轉(zhuǎn)盤式能量回收裝置陶瓷轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速范圍。(2)理論上分析轉(zhuǎn)盤高壓流體驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的水動(dòng)力機(jī)理并推導(dǎo)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)力矩?cái)?shù)學(xué)模型。通過(guò)改變轉(zhuǎn)盤高壓環(huán)形流道截面積、轉(zhuǎn)盤外徑和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速三個(gè)條件,保持其余條件不變來(lái)進(jìn)行CFD仿真以探究轉(zhuǎn)盤所受驅(qū)動(dòng)力矩的特點(diǎn)與規(guī)律。(3)分析轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)阻力矩的產(chǎn)生方式與場(chǎng)所并理論推導(dǎo)計(jì)算轉(zhuǎn)盤層流狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)阻力矩?cái)?shù)學(xué)模型。通過(guò)CFD仿真計(jì)算轉(zhuǎn)盤內(nèi)部流道慣性阻力矩,間隙流道摩擦阻力矩的影響因素與影響規(guī)律。(4)按照模擬結(jié)果設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤尺寸并加工,通過(guò)CFD模擬仿真計(jì)算實(shí)物轉(zhuǎn)盤在不同流量工況下的驅(qū)動(dòng)力矩特性和阻力矩特性,預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速,得到轉(zhuǎn)速與流量工況的關(guān)系式,通過(guò)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證模擬的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P747
【部分圖文】：

也是世界上排名第一的人口大國(guó)，其人均水資源僅僅只有２２００立方米，還不到??世界人均水資源的四分之一。全國(guó)共有１５個(gè)省市人均水資源量低于國(guó)際警戒水位，??即１７００立方米／人，如圖１．１所示。另外我國(guó)淡水資源分布不均，多集中于我國(guó)??南部地區(qū)，北方水資源匱乏且降雨量較小。通過(guò)海水淡化技術(shù)可以解決我國(guó)淡水??資源貧乏且分布不均的問題。??■人均水資�，m?＜?仏辦米／人》??６０００?？??５０００?－??４０００?？??３０００?－??■?■?１５省人均水資源詆子警戒水位??ｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｆｌｌ．．??Ｉ??古江???ｋ?—??ｊ??圖丨．１人均水資源量（立方米／人）??在國(guó)際上，隨著沿海地區(qū)和島嶼淡水資源的愈加短缺，海水淡化已經(jīng)成為了??一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，也越發(fā)變得重要。近年來(lái)，中國(guó)的海水淡化技術(shù)發(fā)展迅速，海??水淡化產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)非常好ｍ。??２０１６年底《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》加快了海水淡化市場(chǎng)的發(fā)展，“十??三五”期間國(guó)家海水淡化目標(biāo)２２０萬(wàn)噸，較２０１５年末增長(zhǎng)１１３．５９％。另外國(guó)家對(duì)??地方政府用水總量考核與監(jiān)管越來(lái)越嚴(yán)格，因此地方政府對(duì)海水淡化的需求極大，??遠(yuǎn)超國(guó)家規(guī)劃。《全國(guó)海水利用“十三五’’規(guī)劃》中指出，在“十三五’’末，全國(guó)海??水淡化總規(guī)模要達(dá)到２２０萬(wàn)噸／日以上

２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０２０Ｅ??圖１．２海水淡化市場(chǎng)規(guī)模??近年來(lái)，我國(guó)海水淡化產(chǎn)業(yè)迅速增長(zhǎng)，反滲透海水淡化和低溫多效海水淡化??這兩種成熟的海水淡化技術(shù)已在我國(guó)得到大規(guī)模應(yīng)用，并且具備自主研發(fā)能力和??較強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。但是，我國(guó)海水淡化市場(chǎng)規(guī)模相比國(guó)外仍然較小，主要制約??因素是較高的制水成本。隨著未來(lái)在政策推進(jìn)、技術(shù)發(fā)展、需求提升和成本降低??等一系列因素的合力驅(qū)動(dòng)之下，我國(guó)海水淡化市場(chǎng)將快速擴(kuò)大。??海水淡化有一個(gè)關(guān)鍵問題，就是海水淡化的成本過(guò)高，能源費(fèi)用占海水淡化??成本的四成以上。目前，在設(shè)備良好運(yùn)行的情況下，反滲透海水淡化產(chǎn)生每噸水??的電耗為３．８？４．１ｋＷ．ｈ。如果可以降低水的生產(chǎn)成本，不僅可以促進(jìn)海水淡化行??業(yè)的發(fā)展

轉(zhuǎn)以輸出機(jī)械功，從而使高壓濃鹽水的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)樾迈r海水中的壓力能，其轉(zhuǎn)??化效率相比于最初的透平機(jī)提高了?５％－１０％。但是兩者的區(qū)別是ＢＭＥＴ高壓泵與??透平增壓泵組成了一個(gè)整體，透平增壓泵處于高壓泵的入口（見圖１．４）；而??Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ透平機(jī)是安裝在高壓泵的出口處獨(dú)立的裝置（見圖１．５ｆｌ。??￣；水??■［１１?丄?Ｋ０?聯(lián)??高ｒｔ系??—一Ｑｉ）電機(jī)??請(qǐng)ｆ機(jī)?令??濃水??圖１．４ＢＭＥＩ透平機(jī)??４??
【參考文獻(xiàn)】

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2 趙飛;楊帥;吳俊;吳淳杰;吳大轉(zhuǎn);;基于Fluent的壓力能交換器端面液膜支撐機(jī)理分析[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2014年08期

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3 姜海峰;關(guān)于旋轉(zhuǎn)式流體壓力能交換器的數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2008年

4 張立冬;反滲透海水淡化系統(tǒng)壓力能交換器實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2008年

5 鞠茂偉;基于正位移原理的壓力交換器能量傳遞過(guò)程動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2006年

6 常宇清;反滲透海水淡化系統(tǒng)外驅(qū)型旋轉(zhuǎn)式壓力交換器試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2874007