MVR蒸汽罗茨风机流场数值模拟研究

《MVR蒸汽罗茨风机流场数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学号：12105414常州大学硕士学位论文MVR蒸汽罗茨风机流场数值模拟研究研究生陆凯杰指导教师张琳教授学科、专业名称化工过程机械研究方向流体工程技术及应用2015年4月StudyonnumericalsimulationofFlowFieldforRootsBlowerinMVRsystemADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByLukai-jie(ChemicalProcessmachinery)DissertationSupervisor:Prof.ZhangLinApril,2015常州大学学位论文原创性声明本

2、人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用

3、影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要针对阿斯巴甜高含盐有机废水的处理，采用传统的多效蒸发技术存在蒸汽消耗大、能耗高等问题，课题组采用了一种新的节能技术—机械蒸汽再压缩（MVR）技术，为了验证该技术方案的可行性，进行了MVR系统的工艺设计和中试实验研究。其中，蒸汽压缩机是整个系统的关键设备，其运行性能对整个系统的能耗有着重要的影响。因此，为了开发适合MVR系统的蒸汽压缩机，对

4、蒸汽流量为200kg/h的蒸汽罗茨风机进行了设计，并采用数值模拟的方法对不同叶数罗茨风机及逆流冷却罗茨风机的性能进行了分析研究，旨在提高罗茨风机在MVR工艺系统中的运行性能以及为罗茨风机在MVR工业中的应用提供理论参考。本文的主要工作及结论：(1)对蒸汽流量为200kg/h的罗茨风机进行了设计，得到了二叶、三叶及四叶罗茨风机的热力学参数、结构及叶型参数，并对三叶渐开线叶型进行了优化设计。(2)建立了二叶、三叶及四叶罗茨风机的物理模型，采用CFD数值模拟的方法分别对二叶、三叶及四叶罗茨风机的内部流场进行了可压缩数值模拟研究，主要得到了多变压缩功率、绝热效率及能效比性能曲

5、线，并与理论值进行了对比；同时探讨了其出口脉动情况。结果表明：模拟值与理论值变化趋势一致，表明模型设计合理。从功率和绝热效率曲线来看，四叶罗茨风机的功率消耗较少，绝热效率较高，三叶罗茨风机次之；但是从能效比性能曲线来看，三个模型之间的能效比相差很小，且四叶罗茨风机的出口压力脉动幅度较大、面积利用系数低；因此，综合考虑选择三叶罗茨风机作为MVR系统的蒸汽压缩设备，但是风机的出口蒸汽温度过高，需要采取一些冷却措施如水冷或逆流冷却。(3)建立了空冷和逆流冷却罗茨风机的物理模型，采用CFD数值模拟的方法分别对设计工况下空冷和逆流冷却罗茨风机的内部流场、出口流量、压力、温度的脉

6、动性能进行了可压缩数值模拟研究；同时对逆流冷却罗茨风机在变工况下的特性进行了分析。研究表明：逆流冷却罗茨风机可避免蒸汽回流，降低了气动力噪声，流场均匀性和脉动性能均优于空冷罗茨风机，出口温度和压力能很好的满足MVR系统的工艺设计需求；在升压6.4~19.2kPa范围内，其绝热效率比空冷罗茨风机高1.2%~1.7%，综合性能更优。逆流冷却罗茨风机在不同升压、不同转速I变工况下运行时，有着良好的稳定性，出口流量和温度可以各自调节。（4）与企业合作共同设计了蒸发负荷为200kg/h的MVR蒸发节能系统新工艺，搭建了相应的实验平台，进行了精母淡相（含NaCL及氨基酸液体）在7

7、0℃下进行减压蒸馏的实验研究，验证了采用MVR技术处理含盐废水的方案可行；将实验测得的风机出口温度与模拟值进行了对比，实验数据与模拟数据二者吻合较好，本文的数值模拟结果可以用来预测风机的实际运行工况。关键词：机械蒸汽再压缩；罗茨风机；数值模拟；性能；脉动IIABSTRACTTherearesomeproblemswhenusingmulti-effectevaporationtotreattheorganicwastewaterwithhighlysaline,suchaslargesteamconsumptionandhighenergyconsu