反滲透海水淡化系統(tǒng)能量回收裝置性能及應用研究.pdf

1、 天津大學博士學位論文 反滲透海水淡化系統(tǒng)能量回收裝置性能及應用研究反滲透海水淡化系統(tǒng)能量回收裝置性能及應用研究 Studies on Characteristics and Application of Energy Recovery Device for Seawater Reverse Osmosis Desalination System （申請博士學位） 一級學科：化學工程與技術 學科專業(yè)：化學工程 研 究 生：乞炳蔚 指導教

2、師：劉明言 教授 天津大學化工學院 二零一二年十二月 1摘要 摘要 能量回收裝置是反滲透海水淡化系統(tǒng)的關鍵設備之一， 可將膜元件截留鹽水的壓力能傳遞給原料海水以降低產(chǎn)水能耗。 由于具有操作彈性大， 處理量及效率較高等優(yōu)點， 正位移式能量回收裝置得到了廣泛的應用。 本文即以正位移式能量回收裝置為研究對象，分為以下幾個方面進行研究：流體切換器的基礎規(guī)律，能量回收裝置單機試驗，基于 Matlab-Simulink 的液壓仿真系統(tǒng)以及能量回收

3、裝置與反滲透耦合系統(tǒng)產(chǎn)水能耗分析。 本文采用有限元模擬的方法， 建立切換器轉芯固體模型， 并通過流場與固體表面的耦合，將轉芯流道壓力場作用到轉芯相關表面，得到轉芯承壓變形結果。模擬結果表明，兩工作位轉芯最大變形量為 0.0045mm，四工作位轉芯最大變形量為 0.0052mm。采用 CFD 模擬的方法，建立切換器環(huán)隙模型，分別求解得到兩工作位及四工作位結構形式的環(huán)隙內(nèi)漏規(guī)律。 建立根據(jù)流體切換器基礎規(guī)律所重新設計的能量回收裝置試驗平臺，

4、 并進行單機啟動，運行，關停等測試。分別在高壓鹽水流量 25m3/h、30m3/h，高壓鹽水壓力 4.0MPa~6.0MPa 下試驗，結果表明，能量回收裝置有規(guī)律的進行增壓及泄壓過程，可保證增壓海水穩(wěn)定連續(xù)的供給，其流量及壓力波動較小，具備與反滲透系統(tǒng)耦合的條件。 采用 Matlab-Simulink 建立液壓仿真系統(tǒng)，模擬結果顯示，仿真系統(tǒng)可較為真實的反映能量回收裝置系統(tǒng)的各泵及各股流量的變化規(guī)律， 從而通過進一步的模擬研究來指導能量

5、回收裝置的優(yōu)化。 通過正交實驗設計， 研究相關因素對增壓海水壓力波動的影響，結果表明，影響因素由大至小依次為：止回閥-開啟壓力>水壓缸-缸體內(nèi)徑>切換器-換位速度>水壓缸-長度。 分別對典型單段及兩段反滲透工藝進行產(chǎn)水比能耗分析。 結果表明， 無能量回收裝置時，無論第一段回收率 1 Y 是否在其全局最優(yōu)值，在相同的目標回收率 t Y下，SECtwo stage norm ? 總是小于SECsingle stage no