水力驱动转子式能量回收装置启动特性研究

实现水力驱动运行对提升海水淡化能量回收装置控制灵活性和工作可靠性具有重要意义。基于FLUENT软件,建立了转子式能量回收装置水力驱动运行流固耦合模型,在操作压力6.0 MPa及高、低压入口流速5.0 m/s条件下,分析了装置启动运行时转速响应特性和高、低压流体流动速度变化规律。结果表明,转子转速呈先快速增长后趋于平稳的发展趋势,且在1.25 s的启动时间内,装置理论转速可达1 395 r/min;装置高压区和低压区内,端盘楔形结构对应的转子孔道内流体始终存在切向速度差,其是驱动装置水力转动的主要动力。     

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0.58 m3/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。     

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 m³·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。