旋转式能量回收装置混合过程优化研究

旋转式能量回收装置（RERD）是反渗透海水淡化系统中的关键设备之一,对降低系统运行成本起到重要作用。本研究采用流体力学软件FLUENT,建立RERD装置三维非稳态滑移网格模型,研究分析了转速和流速对装置盐度场分布、混合度和效率的影响规律,获得了可实现装置混合度≤4%和能量回收效率≥98%运行效果的适宜操作条件,模拟结果对RERD实用化开发具有理论指导意义。     

外驱旋转式能量回收装置的设计和性能测试

旋转式能量回收装置（RERD）作为反渗透海水淡化系统的节能设备,对于降低系统能耗和产水成本具有重要意义。设计和加工了一套新的外驱旋转式能量回收装置,建立了满足其性能评测要求的一套完整的反渗透海水淡化系统。当装置的性能很好地满足工业化运用需求时,对RERD与反渗透淡化系统的耦合运行性能进行了现场测试。实验结果表明：反渗透膜的操作压力为6.0 MPa、RERD的处理量为13 m³/h及转子转速为500 r/min时,装置的泄漏量为0.57 m³/h,能量回收效率达到91.2%。保持反渗透膜的操作压力和装置转速不变,当装置的处理量为16 m³/h时,进出RERD的4股流体的流量和压力波动较小,装置的能量回收效率略有提高,达到92.5%。     

正位移式阀控能量回收装置盐水连续进料过程特性研究

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键设备之一,对降低系统运行能耗和造水成本至关重要。正位移式阀控能量回收装置以反渗透淡化系统排放的高压盐水作为进料,通过在水压缸中直接增压原料海水的方式来实现压力能回收利用。但在装置运行过程中常常存在高压盐水进料不连续（即流量有较大波动）等问题,直接影响了反渗透淡化系统运行的稳定性。本丈在分析造成上述问题原因的基础上,通过改进控制方案,使得高压盐水进料过程中的流量和压力波动问题得到有效解决,保证了盐水进料的连续性。针对阀控能量回收装置运行过程中低压进料海水仍存在流量和压力波动的现象,文章提出了两个具体的措施,即通过多套装置并联运行及在进料海水管路上设置旁路的方式来解决。     

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。     

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。     

反渗透海水淡化能量回收装置的研制

介绍了自主研制的反渗透海水淡化水压阀控式能量回收装置(HVCPX-1000)的工作原理和特点,并对其过程特性进行了研究.结果表明,HVCPX-1000能量回收装置的盐水处理量约65 m3·h-1,工作压力约6.0MPa,能量回收效率达96.27%,系统压力、流量波动均较小.     

两类能量回收装置的海水淡化工程应用对比

转子式压力交换能量回收装置和透平式能量回收装置是目前海水淡化应用较多的两类节能装置,以西沙某岛1000 m3/d海水淡化厂为例,分别采用配置两种能量回收装置的(500×2)m3/d双膜法一级反渗透处理工艺,介绍了海水淡化工程概况和一级反渗透系统工艺方案.系统运行表明:一级反渗透系统回收率为40％和脱盐率不小于99.2％...     

反渗透海水淡化中差动式能量回收装置的研究

研究了一种应用于中小型反渗透海水淡化装置的新型差动式能量回收装置.结果表明,使用本能量回收装置的日产10m3反渗透海水淡化装置的单位淡水能耗只有3.6kWh/m^3,不考虑高压泵及电机自身损耗的影响时,单位淡水能耗为2.3～2.7kWh/m^3,装置能耗显著降低,能量回收效率达到97%.此能量回收装置不需要其它附加增压设备,并且能有效改进由于阀门开闭导致系统压力波动而造成的淡水产量不稳定的问题,保护了反渗透膜、高压泵等系统内的重要设备.     

反渗透淡化系统余压水力能量回收装置的研究进展

本文介绍了几种在工业上应用较为广泛的余压水力能量回收装置，评述了它们的优劣，重点结合反渗透技术在水处理中的应用，提出值得继续研究和改进的地方，并展望余压力能量回收装置的应用前景。     

反渗透海水淡化系统中的能量回收

反渗透海水淡化中的能量回收问题一直是研究的热点。本文介绍了能量回收技术的发展、不同技术在操作和设计上的差异，重点说明了能量回收装置在反渗透海水淡化降低能耗的重要作用，能量回收技术的不断进步使得反渗透海水淡化应用日益广泛。     

静压支承技术在海水淡化旋转式能量回收装置中的应用

海水淡化旋转式能量回收装置（RERD）高、低压流体间的泄漏主要在转子与端盘的配合间隙中发生，这种泄漏直接影响到装置的能量回收效率水平。本文通过在平面端盘上引入阻尼孔和静压支承槽，构建了静压支承端盘方案，将静压支承技术应用到自主开发的电驱RERD装置中，以解决其运行过程中泄漏量大、能量回收效率低等问题。在转子与上、下端盘配合总间隙为0.04mm、转子转速为500r/min的条件下，RERD分别使用平面端盘和静压支承端盘进行对比实验研究。结果表明，在操作压力为4.5MPa和处理量为13m³/h的工况下，与平面端盘相比，采用1^#静压支承端盘（静压支承槽槽宽为2.0mm）时，装置的泄漏量从0.45m³/h减小至0.28m³/h，能量回收效率从91.3%提升至92.7%。采用2^#静压支承端盘（静压支承槽槽宽为3.0mm）的RERD在相同工况下，装置的泄漏量可降低至0.11m³/h，能量回收效率提升到95.0%。上述研究显示静压支承技术对于减小RERD装置泄漏量、提高装置效率具有显著的效果，对RERD装置密封结构设计与优化具有指导意义。     

Performance prediction of hydraulic energy recovery (HER) device with novel mechanics for small-scale SWRO desalination system

The biggest proportion of the cost of desalted water is the energy consumption, especially for small-scale SWRO desalination system. In order to decrease the cost of desalted water, the energy recovery device is preferred to be considered in small-scale SWRO desalination system. However, the investigation of energy recovery device for small-scale SWRO system is scarce. Until now the design of energy recovery device has not been based on the results of the mathematical simulation but almost on experimental and empirical knowledge, and there are few detailed reports about the optimal design of energy recovery device for small-scale SWRO desalination system in previous articles. In the current paper, a hydraulic energy recovery (HER) device with novel mechanics is introduced, the detailed simulation results of the HER device and specific energy consumption of small-scale SWRO system equipped with the HER device are presented. The simulated results are very useful for optimal design of the HER device and its coupling SWRO desalination system.     

海水淡化能量回收装置用分腔式切换器研究

能量回收装置是降低反渗透海水淡化系统能耗的关键设备,阀控能量回收装置是其中最主要的产品类型之一。针对现有阀控能量回收装置流量和压力波动的问题,本文设计和制造了用于阀控能量回收装置的分腔式流体切换器,并分析了切换器高压腔和低压腔结构设计特点。对安装有此切换器的阀控能量回收装置的流体力学特性进行了实验测试。结果表明,通过设置适宜的切换器高压腔流道开度,可有效实现阀控能量回收装置高压盐水增压原料海水过程中流量供给的连续性和流体压力的平稳性;所研制的分腔式切换器对保证装置运行安全性及降低设备制造成本具有实用价值。     

基于AMESim的海水淡化斜盘柱塞式能量回收装置运行性能分析

为满足中小型海水淡化系统节能降耗需求,设计开发了一种新型斜盘柱塞式能量回收装置,并基于AMESim仿真分析软件构建了斜盘柱塞式能量回收装置的液压仿真模型及与之配套的反渗透海水淡化系统流体计算模型,对斜盘柱塞式能量回收装置在海水淡化系统中的耦合运行性能进行了模拟研究.结果 表明:在装置高压进流压力为6.0 MPa,设计处...     

液氮冷量回收装置的研究

目前电子行业中氮气的实用比较广泛,常被用作保护气体和氮基气氛,而大多数企业都使用汽化器对液氮进行气化,液氮气化的过程中,大量冷量直接排放到空气中,没有得到回收利用.本文设计了一种液氮能量回收装置,液氮和水在高效换热器内进行换热,液氮吸收水的热量汽化,得到的氮气以一定的流速和温度在常压下流出换热器送至生产线的用气点,低温水可送至空调设备制冷(空调箱)中产生冷风。此装置换热系数高,体积小,大约为汽化器的1/5,同时设计了控制回路可以防止装置的结冰现象。把液氮汽化时所产生的冷量回收起来,在只要有一定温度和湿度要求的,一年四季都需要制冷的场合,这些冷量都可以回收起来取代空调的部分负荷,节省部分空调用电。     

Experimental studies on dynamic process of energy recovery device for RO desalination plants

A two-chamber hydraulic energy recovery unit with a programmable controller and a data acquisition system was set up. Tap water was used as the working fluid instead of the actual seawater and concentrate in SWRO desalination plants. Experimental results were obtained on the fluctuations of the pressure and flow rate to and from the energy recovery unit. Characteristics of the pressure at the chamber ends were discussed at the conditions of the chambers set horizontally or vertically, with and without pistons.     

Modelling of a clinker rotary kiln using operating functions concept

Modelling and parameter identification of complex dynamic systems/processes is one of the main challenging problems in control engineering. An example of such a process is clinker rotary kiln (CRK) in cement industry. In the prevailing models independently of which structure is used to describe the kiln's dynamics and the identification algorithm, parameters are assumed to be centralised and constant while the CRK is well known as a distributed parameter system with a strongly varying dynamic through time. In this work, the kiln's dynamic is described in the form of a state‐space representation with three state variables using a system of partial differential equations (PDE). The structure is chosen so that it can easily be embedded in classical state‐space control algorithms. The parameters of the PDE system are called operating functions since their numerical values vary with respect to different operating conditions of the kiln, to their position in the kiln, and through time. A phenomenological approach is also proposed in this paper to identify the operating functions for a given steady‐state operation of the kiln. The model is then used to perform a semi‐dynamic simulation of the process through manipulating main process variables.     

一种回转窑余热回收用集热器的实验研究及其结构优化

减少回转窑表面的散热损失对冶金、化工等高耗能行业的节能减排具有重要意义。针对现有窑表面集热器回收效率较低的现状,提出了一种新型集热器,并通过实验测量与数值计算分析了其换热性能。建立了集热器换热量与管长、管径及管子数等结构参数的数学关系,分别以换热面积、进出口压降以及改进的熵产数为优化目标,利用遗传算法分别对其进行了结构设计,结果表明,优化后集热器的辐射换热所需的换热面积减小15%,对流换热所需的换热面积减少20%左右。优化后两种形式的换热面所消耗的泵功明显减少。优化后集热器的传热熵产数与优化前无明显变化,而流动熵产数得到明显降低。     

16万t/a丙烯酸酯装置水运中出现的部分问题的浅析

对产能为16万t/a丙烯酸酯装置水运期间的部分异常现象的起因、过程分析和解决措施进行阐述。力求通过这些问题的分析,达到经验上的相互交流,技术上的共同进步。