MVR蒸汽羅茨風機流場數(shù)值模擬研究.pdf

1、針對阿斯巴甜高含鹽有機廢水的處理，采用傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)技術存在蒸汽消耗大、能耗高等問題，課題組采用了一種新的節(jié)能技術—機械蒸汽再壓縮（MVR）技術，為了驗證該技術方案的可行性，進行了MVR系統(tǒng)的工藝設計和中試實驗研究。其中，蒸汽壓縮機是整個系統(tǒng)的關鍵設備，其運行性能對整個系統(tǒng)的能耗有著重要的影響。因此，為了開發(fā)適合MVR系統(tǒng)的蒸汽壓縮機，對蒸汽流量為200kg/h的蒸汽羅茨風機進行了設計，并采用數(shù)值模擬的方法對不同葉數(shù)羅茨風機及逆流冷卻羅

2、茨風機的性能進行了分析研究，旨在提高羅茨風機在MVR工藝系統(tǒng)中的運行性能以及為羅茨風機在MVR工業(yè)中的應用提供理論參考。
　　本文的主要工作及結(jié)論：
　　(1)對蒸汽流量為200kg/h的羅茨風機進行了設計，得到了二葉、三葉及四葉羅茨風機的熱力學參數(shù)、結(jié)構(gòu)及葉型參數(shù)，并對三葉漸開線葉型進行了優(yōu)化設計。
　　(2)建立了二葉、三葉及四葉羅茨風機的物理模型，采用CFD數(shù)值模擬的方法分別對二葉、三葉及四葉羅茨風機的內(nèi)部流場進

3、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線，并與理論值進行了對比；同時探討了其出口脈動情況。結(jié)果表明：模擬值與理論值變化趨勢一致，表明模型設計合理。從功率和絕熱效率曲線來看，四葉羅茨風機的功率消耗較少，絕熱效率較高，三葉羅茨風機次之；但是從能效比性能曲線來看，三個模型之間的能效比相差很小，且四葉羅茨風機的出口壓力脈動幅度較大、面積利用系數(shù)低；因此，綜合考慮選擇三葉羅茨風機作為MVR系統(tǒng)的蒸汽壓縮設備，但是風

4、機的出口蒸汽溫度過高，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機的物理模型，采用CFD數(shù)值模擬的方法分別對設計工況下空冷和逆流冷卻羅茨風機的內(nèi)部流場、出口流量、壓力、溫度的脈動性能進行了可壓縮數(shù)值模擬研究；同時對逆流冷卻羅茨風機在變工況下的特性進行了分析。研究表明：逆流冷卻羅茨風機可避免蒸汽回流，降低了氣動力噪聲，流場均勻性和脈動性能均優(yōu)于空冷羅茨風機，出口溫度和壓力能很好的滿足MVR系統(tǒng)的工藝

5、設計需求；在升壓6.4~19.2 kPa范圍內(nèi)，其絕熱效率比空冷羅茨風機高1.2％~1.7％，綜合性能更優(yōu)。逆流冷卻羅茨風機在不同升壓、不同轉(zhuǎn)速變工況下運行時，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)合作共同設計了蒸發(fā)負荷為200 kg/h的MVR蒸發(fā)節(jié)能系統(tǒng)新工藝，搭建了相應的實驗平臺，進行了精母淡相（含NaCL及氨基酸液體）在70℃下進行減壓蒸餾的實驗研究，驗證了采用MVR技術處理含鹽廢水的方案可行；將