MVR蒸汽羅茨風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究

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1、學(xué)號(hào)：12105414常州大學(xué)碩士學(xué)位論文MVR蒸汽羅茨風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究研究生陸凱杰指導(dǎo)教師張琳教授學(xué)科、專業(yè)名稱化工過(guò)程機(jī)械研究方向流體工程技術(shù)及應(yīng)用2015年4月StudyonnumericalsimulationofFlowFieldforRootsBlowerinMVRsystemADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByLukai-jie(ChemicalProcessmachinery)DissertationSupervisor:Prof.ZhangLinApril,2015常州大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本

2、人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在論文中以明確方式標(biāo)明。本人已完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說(shuō)明本學(xué)位論文作者完全了解常州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常州大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用

3、影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書(shū)。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日中文摘要針對(duì)阿斯巴甜高含鹽有機(jī)廢水的處理，采用傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)技術(shù)存在蒸汽消耗大、能耗高等問(wèn)題，課題組采用了一種新的節(jié)能技術(shù)—機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）技術(shù)，為了驗(yàn)證該技術(shù)方案的可行性，進(jìn)行了MVR系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和中試實(shí)驗(yàn)研究。其中，蒸汽壓縮機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能耗有著重要的影響。因此，為了開(kāi)發(fā)適合MVR系統(tǒng)的蒸汽壓縮機(jī)，對(duì)

4、蒸汽流量為200kg/h的蒸汽羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并采用數(shù)值模擬的方法對(duì)不同葉數(shù)羅茨風(fēng)機(jī)及逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行了分析研究，旨在提高羅茨風(fēng)機(jī)在MVR工藝系統(tǒng)中的運(yùn)行性能以及為羅茨風(fēng)機(jī)在MVR工業(yè)中的應(yīng)用提供理論參考。本文的主要工作及結(jié)論：(1)對(duì)蒸汽流量為200kg/h的羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，得到了二葉、三葉及四葉羅茨風(fēng)機(jī)的熱力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)及葉型參數(shù)，并對(duì)三葉漸開(kāi)線葉型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。(2)建立了二葉、三葉及四葉羅茨風(fēng)機(jī)的物理模型，采用CFD數(shù)值模擬的方法分別對(duì)二葉、三葉及四葉羅茨風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了可壓縮數(shù)值模擬研究，主要得到了多變壓縮功率、絕熱效率及能效比性能曲

5、線，并與理論值進(jìn)行了對(duì)比；同時(shí)探討了其出口脈動(dòng)情況。結(jié)果表明：模擬值與理論值變化趨勢(shì)一致，表明模型設(shè)計(jì)合理。從功率和絕熱效率曲線來(lái)看，四葉羅茨風(fēng)機(jī)的功率消耗較少，絕熱效率較高，三葉羅茨風(fēng)機(jī)次之；但是從能效比性能曲線來(lái)看，三個(gè)模型之間的能效比相差很小，且四葉羅茨風(fēng)機(jī)的出口壓力脈動(dòng)幅度較大、面積利用系數(shù)低；因此，綜合考慮選擇三葉羅茨風(fēng)機(jī)作為MVR系統(tǒng)的蒸汽壓縮設(shè)備，但是風(fēng)機(jī)的出口蒸汽溫度過(guò)高，需要采取一些冷卻措施如水冷或逆流冷卻。(3)建立了空冷和逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)的物理模型，采用CFD數(shù)值模擬的方法分別對(duì)設(shè)計(jì)工況下空冷和逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)、出口流量、壓力、溫度的脈

6、動(dòng)性能進(jìn)行了可壓縮數(shù)值模擬研究；同時(shí)對(duì)逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)在變工況下的特性進(jìn)行了分析。研究表明：逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)可避免蒸汽回流，降低了氣動(dòng)力噪聲，流場(chǎng)均勻性和脈動(dòng)性能均優(yōu)于空冷羅茨風(fēng)機(jī)，出口溫度和壓力能很好的滿足MVR系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)需求；在升壓6.4~19.2kPa范圍內(nèi)，其絕熱效率比空冷羅茨風(fēng)機(jī)高1.2%~1.7%，綜合性能更優(yōu)。逆流冷卻羅茨風(fēng)機(jī)在不同升壓、不同轉(zhuǎn)速I(mǎi)變工況下運(yùn)行時(shí)，有著良好的穩(wěn)定性，出口流量和溫度可以各自調(diào)節(jié)。（4）與企業(yè)合作共同設(shè)計(jì)了蒸發(fā)負(fù)荷為200kg/h的MVR蒸發(fā)節(jié)能系統(tǒng)新工藝，搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了精母淡相（含NaCL及氨基酸液體）在7

7、0℃下進(jìn)行減壓蒸餾的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了采用MVR技術(shù)處理含鹽廢水的方案可行；將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的風(fēng)機(jī)出口溫度與模擬值進(jìn)行了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)二者吻合較好，本文的數(shù)值模擬結(jié)果可以用來(lái)預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況。關(guān)鍵詞：機(jī)械蒸汽再壓縮；羅茨風(fēng)機(jī)；數(shù)值模擬；性能；脈動(dòng)IIABSTRACTTherearesomeproblemswhenusingmulti-effectevaporationtotreattheorganicwastewaterwithhighlysaline,suchaslargesteamconsumptionandhighenergyconsu