19053.基于不同材料摩擦副的旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置性能研究

1、基于不同材料摩擦副的基于不同材料摩擦副的旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置性能性能研究研究PerfmanceStudiesofRotaryEnergyRecoveryDeviceBasedonDifferentMaterialFrictionPairs學科專業(yè)：化學工程研究生：程百花指導教師：王越副教授天津大學化工學院二零一三年六月i摘要海水淡化是解決淡水資源短缺問題的主要手段，反滲透海水淡化則是該市場的主流技術(shù)。能量回收裝置是降低反

2、滲透海水淡化運行成本的關(guān)鍵設(shè)備之一，旋轉(zhuǎn)式能量回收裝置因具有效率高、運行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)點而成為國內(nèi)外研究的重點。本文在模擬反滲透海水淡化系統(tǒng)的中試試驗平臺上，選擇了不同的端面摩擦副配對方式：聚醚醚酮(PEEK)陶瓷和陶瓷陶瓷。在PEEK陶瓷配對方式下研究了裝置的啟動模式，并測試了裝置泄漏量和能量回收效率隨操作壓力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律；在陶瓷陶瓷配對方式下研究了端面間隙對裝置轉(zhuǎn)動扭矩和泄漏量的影響；在PEEK陶瓷配對方式下結(jié)合新選

3、購的伺服電機系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速變化范圍01000rmin)進行了裝置的變負荷運行和長期穩(wěn)定性運行試驗；改進設(shè)計了全陶瓷轉(zhuǎn)子和套筒，對其密封性和流體穩(wěn)定性進行了初步測試。結(jié)果表明，在PEEK陶瓷配對方式下，本裝置較佳的啟動順序是：開啟裝置供流泵后，先調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速至額定值，再升高系統(tǒng)操作壓力至額定值，在此啟動過程中裝置的轉(zhuǎn)動扭矩較低(最大17.28Nm)。裝置的泄漏量隨著操作壓力的升高先增大后趨于平穩(wěn)，隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高而略微下降；能量回收效率則

4、隨操作壓力的升高迅速增至93%后基本保持穩(wěn)定，隨轉(zhuǎn)速的增大而稍微增加。在陶瓷陶瓷配對方式下，轉(zhuǎn)子和端盤之間的端面間隙分別為0.060mm，0.035mm和0.010mm時，裝置的轉(zhuǎn)動扭矩隨端面間隙的減小而明顯增大，泄漏量隨其減小而明顯下降，相應(yīng)的能量回收效率隨其減小而增大。在PEEK陶瓷配對方式下結(jié)合新伺服電機系統(tǒng)進行的變負荷試驗中(14m3h500rmin，16m3h600rmin，18m3h700rmin)，不同操作負荷下裝置的流體

5、力學性能均較好，泄漏量隨操作負荷的增大而減小，能量回收效率則隨其增大而增大。長期穩(wěn)定性運行試驗中(14m3h、500rmin、6MPa，12小時5天)，裝置的流體力學性能保持穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動扭矩平穩(wěn)，在試驗前期裝置泄漏量穩(wěn)定在0.6m3h左右，能量回收效率在94%上下；在試驗后期裝置維持不了高壓環(huán)境，泄漏量逐漸增大，拆開后發(fā)現(xiàn)PEEK端面磨損較嚴重。在對改進設(shè)計的全陶瓷轉(zhuǎn)子進行泄漏量測試時，在壓力達到6.0MPa靜態(tài)泄漏量最大為0.19m3h