海水淡化能量回收一體機
作者：崔永康 能源與動力工程系
指導(dǎo)老師：肖業(yè)祥 能源與動力工程系
關(guān)鍵詞：海水淡化、膜滲透、加壓泵、水力設(shè)計、性能測試
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題，開發(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，其對余壓能的回收效率可達60%以上，為單獨測得一體機各部分水力性能參數(shù)，增加紅外轉(zhuǎn)速測量裝置開發(fā)出新型測量系統(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高的問題，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。我們設(shè)計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，高壓海水進入透平中帶動透平旋轉(zhuǎn)，透平和泵同軸旋轉(zhuǎn)，泵對進入反滲透裝置前的海水進行加壓，從而使得原有加壓泵的加壓要求降低，進而降低了整體的能耗。
水力設(shè)計
本作品的重點在于實現(xiàn)泵和透平的性能耦合，使得在額定工況下同轉(zhuǎn)速時泵和透平的水力特性能達到設(shè)計要求。我們使用CFX對透平和泵的葉型進行迭代優(yōu)化，最終得到在額定功率下效率可達83%以上的二維葉型。之后進行了非工況情況下轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動狀況的分析，得出其內(nèi)的流態(tài)分布及渦分布，為進一步改進葉型指出了方向。
性能測試系統(tǒng)
傳統(tǒng)性能測試系統(tǒng)只能將一體機作為黑箱進行檢測，為了進一步了解性能耗散的部位，我們對實驗系統(tǒng)進行了改造，新增紅外轉(zhuǎn)速測量等功能，實現(xiàn)了透平和泵側(cè)單獨水力性能參數(shù)的測量，新的性能測試系統(tǒng)可以實現(xiàn)穩(wěn)壓、性能測試、數(shù)據(jù)采集分析的集合，可實時顯示、調(diào)節(jié)水泵的運行參數(shù)，儲存測試數(shù)據(jù)。
Fig1.原理示意圖
Fig2.實物圖
Fig3.性能測試系統(tǒng)
