熱力蒸汽再壓縮機(jī)制及增壓特性研究.pdf

1、含鹽特別是高鹽廢水的任意排放對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，引起廣泛關(guān)注。當(dāng)前處理高鹽廢水僅有熱法技術(shù)具有技術(shù)可行性，其熱經(jīng)濟(jì)性是關(guān)鍵問(wèn)題。在熱法技術(shù)中，將蒸汽再壓縮裝置嵌入含鹽廢水多效蒸發(fā)流程中可有效利用二次蒸汽的潛熱，具有明顯的節(jié)能效果。機(jī)械蒸氣再壓縮技術(shù)熱經(jīng)濟(jì)性最好，但核心真空蒸汽壓縮機(jī)開發(fā)困難，技術(shù)推廣緩慢。熱力蒸汽再壓縮（TVR）技術(shù)利用中低品質(zhì)驅(qū)動(dòng)蒸汽實(shí)現(xiàn)二次蒸汽潛熱的部分利用，具有一定的節(jié)能效果和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)前，TVR技術(shù)核心設(shè)

2、備包括基于定常流動(dòng)的蒸汽噴射器和基于非定常流動(dòng)的動(dòng)態(tài)壓力交換噴射器和波轉(zhuǎn)子增壓器等，其增壓引射性能直接影響著TVR技術(shù)的熱經(jīng)濟(jì)性。
　　本文完成蒸汽噴射器的設(shè)計(jì)校核程序，并針對(duì)靜態(tài)蒸汽噴射器的結(jié)構(gòu)及其與波轉(zhuǎn)子增壓器的性能進(jìn)行充分研究，由此提出了驅(qū)動(dòng)蒸汽和二次蒸汽的三維空間動(dòng)量交換機(jī)制。嘗試在驅(qū)動(dòng)噴嘴上、下游放置旋流發(fā)生元件以引入周向動(dòng)量交換，增強(qiáng)動(dòng)量交換能力、降低蒸汽噴射器的軸向尺寸。本文通過(guò)數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)研究方式主要完成如下相關(guān)

3、工作：
　?。?）基于水蒸氣熱力學(xué)模型，建立并完成以氣體動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)理論的設(shè)計(jì)校核程序，設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比誤差小于22.5%。以此為基礎(chǔ)，利用計(jì)算流體力學(xué)完成蒸汽噴射器結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)噴嘴出口距離混合室恒截面入口距離、混合室長(zhǎng)度、驅(qū)動(dòng)噴嘴擴(kuò)散段與軸向夾角和混合室恒截面段半徑這四個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)均存在一個(gè)最優(yōu)值使噴射系數(shù)最大。
　?。?）完成搭建多效蒸發(fā)含鹽水處理TVR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并整合文中多種蒸汽噴射器以及波轉(zhuǎn)子增壓

4、器。利用該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成傳統(tǒng)蒸汽噴射器與波轉(zhuǎn)子增壓器的實(shí)驗(yàn)研究，并發(fā)現(xiàn)在本文工況下，波轉(zhuǎn)子增壓器的增壓比比傳統(tǒng)蒸汽噴射器的增壓比升高185%。但蒸汽噴射器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不存在動(dòng)密封和引射性能優(yōu)越等優(yōu)勢(shì)，更便于其開展進(jìn)一步研究改進(jìn)。
　　（3）針對(duì)所發(fā)現(xiàn)的傳統(tǒng)蒸汽噴射器的動(dòng)量交換能力不足的缺點(diǎn)，提出了驅(qū)動(dòng)噴嘴內(nèi)上、下游放置預(yù)旋流發(fā)生元件形成前置靜態(tài)旋流蒸汽噴射器（Pre-SCSE）與后置靜態(tài)旋流蒸汽噴射器（Post-SCSE）兩種空間

5、動(dòng)量交換增強(qiáng)機(jī)制解決方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)研究，相關(guān)結(jié)論如下：
　?、?Pre-SCSE與Post-SCSE均對(duì)空間動(dòng)量交換能力有明顯的改善。齒數(shù)8、齒高為1mm的Post-SCSE比動(dòng)壓比率（DPR）為2:1的Pre-SCSE的有效動(dòng)壓比率提高17.3倍，表明其具有更高的空間動(dòng)量交換能力。
　　②在標(biāo)準(zhǔn)工況下，DPR的升高會(huì)縮短Pre-SCSE的主射流及冷凝區(qū)域長(zhǎng)度，進(jìn)而可以縮短混合室長(zhǎng)度。在壅塞工況下，DPR

6、的升高會(huì)提升Pre-SCSE的噴射系數(shù)，并且其噴射系數(shù)均高于傳統(tǒng)蒸汽噴射器。
　?、?Post-SCSE在混合室中的徑向湍流強(qiáng)度和湍流范圍更廣，并且其相比于傳統(tǒng)蒸汽噴射器的混合室長(zhǎng)度可以縮短近20.8%。在標(biāo)準(zhǔn)工況下文中的Post-SCSE均比傳統(tǒng)蒸汽噴射器擁有更高的噴射系數(shù)。齒數(shù)及齒高的變化對(duì)Post-SCSE的噴射系數(shù)、主射流長(zhǎng)度、混合室中徑向主射流的形狀以及近壁面冷凝情況等都具有明顯的影響。其中齒高的增加最大可以縮短混合室長(zhǎng)