绪 论
1.1 研究背景及目的
过程工业(Process Industry)是我国能源行业的重要领域,也是能源消耗量最大的领域,占能源消耗总量的70%以上[1]。然而,过程工业中的能源浪费问题也比较严重。例如,在有些减压和排废工序中,高压流体的压力能没有得以充分利用,造成能量浪费。如果将高压流体的压力能回收利用,工艺流程的能耗将会明显降低。例如,20xx年,我国海水淡化规模为80万至100万t/d,如果利用旋转容积式压力能交换装置回收利用压力能,日节省电耗约240~300万kW·h,相当于每天节约电费96~120万元(电价按0.4元/kW?h计)。
长期以来,我国在液体压力能回收技术及旋转容积式液体压力能交换器等装置方面对压力能传递过程中的系统研发能力欠缺,成熟设备自主开发薄弱,研究成果转化为工程应用也还有相当大的距离。
旋转容积式液体压力能交换器(Rotary Pressure Exchanger,RPE)[14]是一种通过高低压液体直接接触实现压力能(或功量)回收利用的设备,其结构紧凑、操作控制简便、费用低廉、运行稳定以及近100%的能量回收效率,在过程工业中的应用前景十分广阔[10]。高效率旋转容积式压力能交换机可有效发挥回收压力能、减少能源浪费的作用。对于过程工业中含杂质和温差的高压废液,压力能回收设备的结构、工艺条件的优化是实现变物性、多场耦合下功量传递强化的核心问题,因而也成为压力能回收设备研究的焦点。
本研究课题立基于过程工业中高压液体的能量回收,对旋转容积式液体压力能交换装置进行结构设计和压力传递过程研究。在掌握液体压力能传递过程机理的基础上,建立起液体压力能回收装置的设计理论和方法,结合理论分析和实验研究,解决压力能转换的重要技术问题。
1.2 液体压力能回收技术
压力能回收装置从工作原理上主要分为容积式和液力透平两类[11],以下是简要介绍。
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