16193.旋轉式能量回收裝置水力沖擊角度與轉速特性研究

1、旋轉旋轉式能量回收裝置式能量回收裝置水力沖擊角度與水力沖擊角度與轉速轉速特性特性研究研究Studyonhydraulicimpactinganglerotatingspeedofrotaryenergyrecoverydevice學科專業(yè)：化學工程研究生：孫揚平指導教師：王越副教授天津大學化工學院二零一四年六月I摘要隨著人們對節(jié)能的日益重視，近些年反滲透海水淡化技術迅猛發(fā)展，能耗大幅降低。能耗的降低很大程度上有賴于能量回收裝置的全面利用

2、。能量回收裝置可分為透平式和正位移式兩種，作為正位移式能量回收裝置的一種，水力自驅旋轉式能量回收裝置有結構緊湊、操控簡便、流體連續(xù)性好等優(yōu)點，成為近年來能量回收裝置的研究熱點。本文設計并加工了6種螺旋導流塊，其沖擊角度分別為67.8、68.5、69.9、72.5、75.1和77.9。將上述螺旋導流塊分別依次固定在不銹鋼端盤上，然后將上下端盤以及轉子組裝成轉芯，連同其它零部件一起裝入有機玻璃筒體中組成水力自驅旋轉式能量回收裝置。在0.6M

3、Pa的系統(tǒng)壓力下分別測定系統(tǒng)流量為5.1m3h1、5.8m3h1、6.5m3h1以及7.1m3h1時的轉速，得出轉速隨系統(tǒng)流量、沖擊角度的變化關系；設計并加工了一種帶測速窗的不銹鋼筒體，用其替換有機玻璃筒體，在高壓下分別測定系統(tǒng)流量為8m3h1、9m3h1、10m3h1和10.7m3h1時的轉速，得出轉速隨流量、壓力、沖擊角度的變化關系。上述實驗結果表明：⑴隨著系統(tǒng)流量的增大，轉子轉速呈增大的趨勢；⑵隨著沖擊角度的變大，轉速呈先增大后減

4、小的變化趨勢；⑶隨著壓力的上升，裝置轉速會先增大至最大值，然后逐漸減小直至進入一個不穩(wěn)定區(qū)，最后降為零。裝置在高壓下不能穩(wěn)定運行的原因為轉子在轉動過程中受到的阻力過大，阻力來源可能如下：⑴轉芯同軸度的降低；⑵螺旋導流塊上的沉頭螺紋孔引起的渦流；⑶空蝕現(xiàn)象。本文對此進行了排除實驗，結果表明阻力可能是由轉芯同軸度降低以及空蝕現(xiàn)象引起。本文對課題組已推導出的特定幾何規(guī)格的水力自驅旋轉式能量回收裝置轉速的理論計算公式進行了如下三項修正：⑴將轉子

5、所受動力矩計算過程進行修正；⑵將轉子套筒與轉子之間的周面粘性阻力矩的計算過程進行修正；⑶將上下端盤與轉子上下端面之間的端面粘性阻力考慮進來。利用修正后的理論公式算出四個實驗流量4.4m3h1、5.0m3h1、6.0m3h1和7.1m3h1下的理論轉速值，將其與相應的實驗轉速值進行對比發(fā)現(xiàn)理論轉速略高于實驗轉速，兩者相對誤差不超過12%，此誤差來自于推導過程中的兩項假設：⑴3#～5#流體通道所對應的沖擊角度相同；⑵忽略了螺旋導流結構與轉子