[发明专利]作为膜法海水淡化能量回收一体机透平叶轮设计方法

说明书

本发明涉及作为膜法海水淡化能量回收一体机透平叶轮设计方法，通过减小额定设计流量，保持其它设计参数不变进行透平叶轮的水力设计。当对透平叶轮进行水力设计时，其主要步骤为：减小透平的额定设计流量，其它设计参数保持不变，换算到泵工况的设计参数，依据泵的设计方法依次确定泵进口直径D₁、泵出口直径D₂、泵出口宽度b₂、泵进出口安放角及叶片数，进行泵的水力设计。本发明提出一种作为膜法海水淡化能量回收透平的离心泵叶轮设计方法，可以提高透平式海水淡化一体机多种运行工况下的效率及运行的安全稳定性。

背景技术

海水淡化高压泵与透平式能量回收一体机(以下简称：透平式海水淡化一体机)广泛运用于远洋舰船、钻井平台，岛屿等领域，具有高效，便捷，节能的特点。在膜法海水淡化中，反渗透膜堆的海水，在高压作用下通过反渗透膜成为淡水，而大部分浓缩的高压海水留存在膜堆里。透平式海水淡水一体机就是利用这部分高压海水的能量，采用透平(如附图1标号1所示)回收这部分剩余能量，并直接驱动高压泵运转。如附图1所示，透平式海水淡化一体机是高压泵与透平同轴旋转、高压泵单元和透平单元一体化的装置，透平单元回收海水高压能作为该装置的马达，其通过同轴驱动另一端的高压泵单元工作运行。因此，该装置无须电机等动力驱动装置，其通过透平回收的膜法海水淡化系统的高压浓盐水能量直接驱动高压泵工作，是先进的节能环保装置。海水淡化装置中，通常采用离心泵做为透平来回收压力能，离心泵反转作透平(以下简称：泵作透平)具备体积小、设计成熟、结构简单、成本低、安装维修方便等优点。但由于海水淡化的海水温度的变化，会影响产水量和操作压力，导致进入透平的流量和进口压力并不是恒定的。应用额定流量进行透平的水力设计时(以下简称常规透平)，通常只能满足在额定工况点高效运行，当流量减小时，透平的效率会急剧下降，导致无法提供足够的轴功率来驱动高压泵运行；其次，海水淡化一体机转速高，叶轮尺寸过大会产生较大的轴向力，造成机组运行不稳定，长期运行会降低机组的使用寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种作为膜法海水淡化能量回收一体机透平叶轮设计方法，可以提高透平式海水淡化一体机多种运行工况下的效率及运行的安全稳定性。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：作为膜法海水淡化能量回收一体机透平叶轮设计方法，包括如下步骤：

S1：将离心泵反转当作透平，减小透平的额定流量，得到透平减小后的流量Q′_Td；Q′_Td＝k₁Q_Td；

式中：

Q_Td——透平额定流量，m³/s

Q′_Td——透平减小后的流量，m³/s；

k₁——流量缩小系数，根据透平比转速n_sp来进行取值，0.7k₁0.8；

S2：确定离心泵的流量、水头、转速；

式中：

H_t——透平额定水头，m；

H_p——离心泵额定水头，m；

n_P——离心泵的转速，r/min；

n_T——透平转速，r/min；

Q′_Td——透平减小后的流量，m³/s；

Q_p——离心泵的流量，m³/s；