海水淡化能量回收一体机

作者：崔永康 能源与动力工程系

指导老师：肖业祥 能源与动力工程系

关键词：海水淡化、膜渗透、加压泵、水力设计、性能测试

摘要

为解决船舶及海岛上淡水资源匮乏及反渗透海水淡化高能耗的问题，开发出可以回收反渗透装置副产物高压浓海水的能量回收装置，其对余压能的回收效率可达60%以上，为单独测得一体机各部分水力性能参数，增加红外转速测量装置开发出新型测量系统。

背景介绍

传统的反渗透海水淡化方法虽然被广泛应用，但是也存在着能耗过高的问题，近70%的能耗被提供高压的加压泵消耗，而且系统副产物浓海水有着很高的余压能未被利用。我们设计出一种可以利用高压浓盐水的能量回收装置，结构为透平和泵的耦合体，高压海水进入透平中带动透平旋转，透平和泵同轴旋转，泵对进入反渗透装置前的海水进行加压，从而使得原有加压泵的加压要求降低，进而降低了整体的能耗。

水力设计

本作品的重点在于实现泵和透平的性能耦合，使得在额定工况下同转速时泵和透平的水力特性能达到设计要求。我们使用CFX对透平和泵的叶型进行迭代优化，最终得到在额定功率下效率可达83%以上的二维叶型。之后进行了非工况情况下转轮内流动状况的分析，得出其内的流态分布及涡分布，为进一步改进叶型指出了方向。

性能测试系统

传统性能测试系统只能将一体机作为黑箱进行检测，为了进一步了解性能耗散的部位，我们对实验系统进行了改造，新增红外转速测量等功能，实现了透平和泵侧单独水力性能参数的测量，新的性能测试系统可以实现稳压、性能测试、数据采集分析的集合，可实时显示、调节水泵的运行参数，储存测试数据。

Fig1.原理示意图

Fig2.实物图

Fig3.性能测试系统