反渗透海水淡化系统能量回收装置性能及应用地研究

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2、有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键设备之一，可将膜元件截留盐水的压力能传递给原料海水以降低产水能耗。由于具有操作弹性大，处理量及效率较高等优点，正位移式能量回收装置得到了广泛的应用。本文即以正位移式能量回收装置为研究对象，分为以下几个方面进行研究：流体切换器的基础规律，能量回收装置单机试验，基于Matlab-Simulink的液压仿真系统以及能量回收装置与反渗透耦合系统产水能耗分析。本文采用有限元模拟的方法，建立切换器转芯固体模型

3、，并通过流场与固体表面的耦合，将转芯流道压力场作用到转芯相关表面，得到转芯承压变形结果。模拟结果表明，两工作位转芯最大变形量为0.0045mm，四工作位转芯最大变形量为0.0052mm。采用CFD模拟的方法，建立切换器环隙模型，分别求解得到两工作位及四工作位结构形式的环隙内漏规律。建立根据流体切换器基础规律所重新设计的能量回收装置试验平台，并进行33单机启动，运行，关停等测试。分别在高压盐水流量25m/h、30m/h，高压盐水压力4.0MPa~6.0MPa下试验，结果表明，能量回收装置有规律的进行增压及泄压过程，可保证增压海水稳定连续的供给，其流量及压力波动较小，具备与反渗

4、透系统耦合的条件。采用Matlab-Simulink建立液压仿真系统，模拟结果显示，仿真系统可较为真实的反映能量回收装置系统的各泵及各股流量的变化规律，从而通过进一步的模拟研究来指导能量回收装置的优化。通过正交实验设计，研究相关因素对增压海水压力波动的影响，结果表明，影响因素由大至小依次为：止回阀-开启压力>水压缸-缸体内径>切换器-换位速度>水压缸-长度。分别对典型单段及两段反渗透工艺进行产水比能耗分析。结果表明，无能量回收装置时，无论第一段回收率Y是否在其全局最优值，在相同的目标回收率Y1ttwostage−singlestage−下，SEC总是小于SEC。在有能量回收

5、装置时，若目标回收率Y低normnormt于50%，单段反渗透工艺总是比两段反渗透工艺更加节能。当目标回收率Y高于t50%时，在YY11<<−t1Y范围内，单段反渗透工艺比两段反渗透工艺更加节能。然而，当目标回收率Y高于50%且YY>−1时，两段反渗透工艺比单段反渗透工tt1艺更节能。关键词：反渗透海水淡化能量回收装置流体切换器运行试验液压仿真产水比能耗1ABSTRACTEnergyrecoverydevice(ERDs)isoneofthekeypartsofROdesaltingsystem,whichcouldtransferthepressurefromtheret

6、entatebrinetotherawseawater,andtheforereducetheenergyconsumptionofproduct.Duetoitshighoperatingflexibility,highhandingcapacityandefficiency,ERDsofpositive-displacement(PD)typeisnowmoreandmoreapplied.Inthiswork,thefocusisjustputonPDtypeofERDs,andtheinvestigationisconductedinthefollowingaspe

7、cts:thefundamentaldisplineoffluidswitcher,experimentonsingleERDs,hydraulicsimulationsystembasedonMatlab-Simulinkandspecificenergycomupstion(SEC)ofROcoupedwithERDs.Byfiniteelmentmethod,thesolidmodelofswitcherwasdevelpedandthedeformationofswitcherwasobtainedbyap