在过程工业中,高压废液流体经常在节流减压后直接排放,此过程中浪费大量的压力能,如果这部分能量能够得到回收利用,每年可以节省可观的成本,并获得良好的经济效益,因此高压流体的能量回收已成为降低能耗的一个关键因素。在世界范围内,过程工业领域正在不断应用能量回收技术以实现能量的优化和高效配置。在我国,余压和余热回收已被列为重点发展领域。进行流体能量总和利用方面的研究具有重大的现实意义,也会带来良好的经济效益和社会效益。 在压力能回收技术应用中,反渗透海水淡化系统和合成氨工艺是重要的应用领域。在反渗透海水淡化系统中,国外研制的新型正位移原理的压力交换器可以直接把废弃流体的能量交换给被增压流体,其效率高达95%以上。而国内技术远落后于国外发达国家。本文以液体压力能回收为出发点,对该领域压力能回收技术和装置进行研究、分析和比较,选取了能量回收效率较高的基于正位移原理的旋转式压力交换器作为研究对象。 本文以反渗透海水淡化系统为背景,采用了结合试验进行理论研究的方法,对以下方面进行了深入研究: 1.分析压力交换器工作原理、转子和盘槽的设计原则,研究旋转式压力交换器中转子启动方式和启动过程; 2.确定技术参数以及几何参数,结合试验装置,研究并建立压力能交换过程的计算模型; 3.通过数值模拟方法对压力交换器孔道内质量传递过程进行研究,分析压力交换过程的掺混区的形成、进流长度及影响因素; 4.研究旋转式压力交换器的掺混和泄漏问题,并分析引起这些问题的影响因素,利用计算流体力学方法优化整个压力交换过程。 基于正位移原理的旋转式压力交换器是目前该领域最先进的技术之一,对其进行深入地试验研究和理论研究为填补国内空白有重要的意义。