复杂工况下压力能传递的压力波动与叠加强化机制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21376187
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0802.传递过程
- 结题年份:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:侯雄坡; 齐宝金; 曹峥; 郑立星; 何阳; 刘芹;
- 关键词:
项目摘要
Rotary pressure exchanger transfers the pressure energy between two liquids by bringing the streams into and direct contact in the ducts of a rotor.It has been applied in seawater desalination plants, and also shows a great potential in chemical industries where more fluids pressure energy can be recovered.Pressure energy recovery process would be influenced by various fluids properties such as pressure, temperature, concentration, and impurity ratio. Some dynamic conditions including cavitation, flash evaporation or sedimentation may also exist during pressure energy transfer process. This project intends to discover the pressure transfer characteristics under complicated work conditions. Combining with the wave equations solved by the method of characteristics and the flow field simulation using CFD methods, experimental research is used to support each other and get better results. This project reveals the basic propagation regularity of pressure wave, and disclosures the influence mechanism of operation conditions, physical properties and structure parameters, and then proposes the supercharger methods considering the pressure wave superposition, utilization of cavitation collapse and drag reduction. After investigating the quantitative relationship between the pressure wave propagation characteristics and pressure recovery effect, the integrated strategy of fluids pressure energy recovery in chemical process is established. This project contributes to deep understanding of pressure energy transfer and strengthening mechanism, and lays the foundation for the extending application of pressure exchange technology in chemical industries and device design.
旋转容积式压力能交换器已在反渗透海水淡化领域成功应用,其中两股流体直接接触高效传递压力能,节能效果显著。化工领域存在大量的流体压力能资源,回收潜力巨大。但化工过程不同流体间压力、温度、浓度、杂质组分等参数差异悬殊,传递过程可能伴随气穴、闪蒸及杂质淤积等现象。本项目针对复杂化工背景下压力能传递中瞬变流压力波动现象,利用特征线法求解波动方程组,结合CFD方法模拟流动特征,并利用压力能传递实验进行验证,评价物性、操作及结构参数对压力能回收效果的影响,揭示更为普遍的压力波动规律。项目还探讨压力能传递过程中压力波叠加、空泡溃灭时压力脉冲、摩擦减阻等能量回收强化机制,获得压力波动特性与压力能回收效果间的定量关系,建立实际化工流体间压力能回收综合策略。本研究有助于深化对液体压力能传递的核心机理与强化机制的认知,为开拓其在化工领域的实际应用、指导装置设计奠定基础理论,具有重要的学术意义和工程价值。
结项摘要
旋转式压力能交换器(Rotary Pressure Exchanger,RPE)两股流体直接接触高效传递压力能,在化工领域有巨大的应用潜力。本项目从功量交换过程的压力波动、压力波与压力能回收的内在关系、压力能传递过程强化三方面开展研究,揭示了压力能传递的核心机理。.项目构建了压力能回收过程的数值模型,探讨了RPE装置的流态划分、流型特性及掺混控制方法,分析了盘式和滑片式RPE装置的压力能回收特性。设计了可控旋转式压力波发生器,建立了三维旋转式压力波发生器的数值模型,探讨了压力波的产生机理。针对RPE孔道内压力波动问题,利用WENO格式进行求解,得到了孔道内一维压缩波与膨胀波的传播、反射和叠加过程,以及孔道内转子转动各过程中压力波动特性,获得了孔道内压力波的传播规律。.对于具有复杂瞬变工况下的余压回收管网系统,提出了利用多物理场耦合特性的设备管网跨尺度计算方法,实现了管网系统的动态仿真。针对阀门瞬变操作工况,研究了瞬变操作对管线内余压回收装置压力波传播的影响,获得了压力波在管网-设备体系内的传递规律。搭建了压力能回收系统实验台,设计了孔道可视化的RPE结构,对孔道内的不稳定性流场开展可视化实验,研究发现孔道内会出现不稳定性旋涡结构,从而加剧了流体的扰动和流体间的掺混。.项目提出了自增压RPE装置,采用最优波系分析方法探讨了不同波系反射结构的RPE性能随工况的变化,获得了压力波反利用的波系叠加增压理论。提出了热法-膜法耦合制水系统,发现耦合系统有更好的系统性能和可调节性。提出了热-功耦合回收的网络集成优化方法,得到了热-功耦合回收的优化网络匹配方案。针对含杂质的功量交换过程,研究了颗粒杂质在非稳定流动中的运动特性。考察了被动控制技术对有限通道内拟序涡的抑制作用,发现分隔板控制技术能有效抑制旋涡的形成与脱落。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(15)
专利数量(8)
自驱型旋转式压力能交换器的结构优化与动态性能研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:化工机械
- 影响因子:--
- 作者:陈志华;邓建强;梅玫;曹峥
- 通讯作者:曹峥
Study of energy recovery efficiency in a sliding vane pressure exchanger for SWRO system
SWRO系统滑片式压力交换器能量回收效率研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Desalination and Water Treatment
- 影响因子:1.1
- 作者:Fanghua Ye;Jianqiang Deng;Zheng Cao;Kai Liu
- 通讯作者:Kai Liu
Integration of energy recovery network including recycling residual pressure energy with pinch technology
整合能量回收网络,包括利用夹点技术回收残余压力能
- DOI:10.1016/j.cjche.2016.07.020
- 发表时间:2017-04
- 期刊:Chinese Journal of Chemical Engineering
- 影响因子:3.8
- 作者:Jianqiang Deng;Zheng Cao;Dongbo Zhang;Xiao Feng
- 通讯作者:Xiao Feng
Performance study of a sliding vane pressure exchanger for SWRO
SWRO滑片式压力交换器的性能研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:Desalination and Water Treatment
- 影响因子:1.1
- 作者:Fanghua Ye;Jianqiang Deng;Kai Liu;Zheng Cao
- 通讯作者:Zheng Cao
动态长度下压力交换器内脉动掺混研究
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:工程热物理学报
- 影响因子:--
- 作者:袁文君;邓建强;曹峥
- 通讯作者:曹峥
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其他文献
基于储氢合金的太阳能制冷系统理论研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:华北电力大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:孟翔宇;邓建强;张早校;鲍泽威;杨福胜
- 通讯作者:杨福胜
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- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:工程热物理学报
- 影响因子:--
- 作者:邓建强
- 通讯作者:邓建强
液基细胞学技术应用于血样羊水栓塞的诊断
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:法医学杂志
- 影响因子:--
- 作者:刘宝琴;邓建强;侯安潮;蔡继峰
- 通讯作者:蔡继峰
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- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:太阳能学报
- 影响因子:--
- 作者:杨福胜;孟翔宇;张早校;邓建强;王玉琪
- 通讯作者:王玉琪
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- 影响因子:--
- 作者:倪红;杨宪龙;王刚;来兴发;邓建强;沈禹颖
- 通讯作者:沈禹颖
其他文献
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