基于不同材料摩擦副的旋转式能量回收装置性能研究

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海水淡化是解决淡水资源短缺问题的主要手段,反渗透海水淡化则是该市场的主流技术。能量回收装置是降低反渗透海水淡化运行成本的关键设备之一,旋转式能量回收装置因具有效率高、运行稳定、结构紧凑等诸多优点而成为国内外研究的重点。
　　本文在模拟反渗透海水淡化系统的中试试验平台上,选择了不同的端面摩擦副配对方式:聚醚醚酮(PEEK)-陶瓷和陶瓷-陶瓷。在PEEK-陶瓷配对方式下研究了装置的启动模式,并测试了装置泄漏量和能量回收效率随操作压力和转子转速的变化规律;在陶瓷-陶瓷配对方式下研究了端面间隙对装置转动扭矩和泄漏量的影响;在PEEK-陶瓷配对方式下结合新选购的伺服电机系统(转速变化范围0-1000r/min)进行了装置的变负荷运行和长期稳定性运行试验;改进设计了全陶瓷转子和套筒,对其密封性和流体稳定性进行了初步测试。
　　结果表明,在PEEK-陶瓷配对方式下,本装置较佳的启动顺序是:开启装置供流泵后,先调节转子工作转速至额定值,再升高系统操作压力至额定值,在此启动过程中装置的转动扭矩较低(最大17.28N·m)。装置的泄漏量随着操作压力的升高先增大后趋于平稳,随转子转速的升高而略微下降;能量回收效率则随操作压力的升高迅速增至93％后基本保持稳定,随转速的增大而稍微增加。在陶瓷-陶瓷配对方式下,转子和端盘之间的端面间隙分别为0.060mm,0.035mm和0.010mm时,装置的转动扭矩随端面间隙的减小而明显增大,泄漏量随其减小而明显下降,相应的能量回收效率随其减小而增大。
　　在PEEK-陶瓷配对方式下结合新伺服电机系统进行的变负荷试验中(14m3/h-500r/min,16m3/h-600r/min,18m3/h-700r/min),不同操作负荷下装置的流体力学性能均较好,泄漏量随操作负荷的增大而减小,能量回收效率则随其增大而增大。长期稳定性运行试验中(14m3/h、500r/min、6MPa,12小时×5天),装置的流体力学性能保持稳定,转动扭矩平稳,在试验前期装置泄漏量稳定在0.6m3/h左右,能量回收效率在94%上下;在试验后期装置维持不了高压环境,泄漏量逐渐增大,拆开后发现PEEK端面磨损较严重。在对改进设计的全陶瓷转子进行泄漏量测试时,在压力达到6.0MPa静态泄漏量最大为0.19m3/h,动态泄漏量最大为0.60m3/h;全陶瓷转子下进出装置的流体压力和流量波动很小。

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作者
程百花;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科化学工程
授予学位硕士
导师姓名王越;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类海水淡化;
关键词
摩擦副; 反渗透海水淡化; 旋转式能量回收装置; 变负荷运行; 稳定性;

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