水能回收装置的研发及其流场数值模拟

【摘要】：能源节约与资源综合利用是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。冷却塔是冶金、石油、化工、制盐、电力、纺织等领域中广泛使用的一种水循环冷却换热设备,其耗能相当大,节约能源和充分利用资源是这些行业共同关心的问题。本研究针对这类工程实际需要,以某化工厂的冷却塔节能改造为研究对象,分析了当前冷却塔中存在的主要问题,利用叶片式流体机械原理,研究开发出一种结构简单、高效的水能回收装置。该水能回收装置充分转换冷却塔的循环冷却水剩余水力能量为机械能,以取代传统采用电机驱动风机。采用该水能回收装置对现有这类冷却塔进行改造,不仅可以大大地节能降耗,而且能带来节水、降低环境噪声、生产维修和维护费用等各方面的效益。本课题是针对四川某化工厂1500t/h 规格冷却塔改造实际工程项目而进行研究开发的。 在研究开发过程中,力求所研究开发的水能回收装置能高效率地转换剩余水力能量,又要尽可能使水能回收装置的结构简单、可靠和制造工艺性好,并最大限度地降低成本。本课题根据冷却塔的运行要求和循环冷却水回路的具体情况,对水能回收装置过流部件进行水力设计。由于引水部件对装置大结构和成本影响很大,同时也影响所开发的水能回收装置的水力效率,所以对引水部件进行了多方案设计。该水能回收装置实属一种叶片式流体机械,在叶片式流体机械的传统研究开发过程中,通常应该采用模型试验方法来优选过流部件设计方案。为了缩短研制周期,降低研制成本,在本研究中采用基于性能预测的现代水力设计方法的思想。经过研究分析,在引水部件结构上可以采用圆形断面蜗壳(方案Ⅰ)和方形断面蜗壳(方案Ⅱ),方案Ⅱ在结构和制造工艺性方面比方案Ⅰ有优势,但是对于水力性能谁具有优势及与叶轮的匹配性还不是太清楚,在对水能回收装置 【关键词】：水能回收装置 引水部件 蜗壳 流场数值模拟 CFD
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK72
【目录】：

• 第一章 引言11-21
• 1.1 课题的背景及来源11-12
• 1.2 本课题的研究目的和意义12-14
• 1.3 国内外研究现状及发展14-19
• 1.4 本文的主要工作19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 水能回收装置的工作原理和设计21-34
• 2.1 装置的工作原理21-22
• 2.2 装置的水力设计22-32
• 2.3 装置的结构设计32-34
• 第三章 水能回收装置流场数值模拟方法34-44
• 3.1 数值模拟过程34-35
• 3.2 流动基本方程35-39
• 3.3 紊流模型的选择39-42
• 3.3 采用有限体积法对控制方程进行离散42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 引水部件内部三维流动数值模拟44-53
• 4.1 三维流动数值模拟工具44-46
• 4.2 CFD 数值模拟计算的步骤46-47
• 4.3 引水部件的三维几何建模47-51
• 4.4 三维流动计算解方法51-53
• 第五章 流动数值模拟结果分析53-72
• 5.1 静压分布53-54
• 5.2 速度分布54-61
• 5.3 迹线图61-63
• 5.4 蜗壳出口环面流量分布63-67
• 5.5 蜗壳出口环面环量分布67-69
• 5.6 能量损失69-70
• 5.7 根据流场模拟结果来优选方案70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 作者攻读硕士期间发表的论文77-78
• 致谢78-79
• 声明79

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