[发明专利]一种能量回收透平蜗壳结构

说明书

本发明涉及一种能量回收透平的蜗壳结构。采用泵作为透平装置，泵上设置有传统蜗壳和流线型管道，所述流线型管道的首端与所述传统蜗壳的进水段连通，所述流线型管道的末端与所述传统蜗壳的隔舌位置处连通。本发明的效果在于：将流线型流道与传统蜗壳进行组合，有效地减少了隔舌位置处因流动分离而产生的旋涡，提高了整个透平装置的输出功率和水力效率；此外，该新型蜗壳的流线型流道线型可灵活变化，且成本低，可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种能量回收透平的蜗壳结构，适用于中小型海水淡化系统，属于流体机械研究领域。

背景技术

淡水资源短缺是21世纪人类面临的挑战之一，海水淡化技术是解决淡水资源短缺的有效途径。常见的海水淡化技术主要有蒸馏法和反渗透法，其中反渗透法因其脱盐率高而被广泛应用，经反渗透膜处理过的海水，其含盐率大大下降，可供给工业、居民和船舶使用。此外，经反渗透膜作用后，剩余的高浓度海水中的能量也可以通过透平装置来回收利用，透平装置将高浓海水的余压转化成机械能，并驱动泵转动对原海水进一步增压，使得海水得以进一步通过反渗透膜。该方法能够对能量进行多级利用，大大减少了海水淡化的耗能和成本，适用于中小型海水淡化系统。

目前，中小型海水淡化系统中常用泵作为透平装置，但采用泵作透平装置的能量回收效率较低，这是因为透平在工作过程中，流体在靠近蜗壳隔舌处的流动不稳定，容易因流动分离而产生分离涡，分离涡的出现不仅会降低透平的工作效率，还会影响整个系统的稳定运行。

发明内容

常用泵作为透平装置时，为了解决流体在靠近透平泵的蜗壳隔舌处因流动分离而产生分离涡的技术问题，本发明提供一种能量回收透平蜗壳结构。

为实现上述发明密度，本发明采用的技术方案是：一种能量回收透平蜗壳结构，采用泵作为透平装置，泵上设置有传统蜗壳和流线型管道，所述流线型管道的首端与所述传统蜗壳的进水段连通，所述流线型管道的末端与所述传统蜗壳的隔舌位置处连通。

上述方案中，所述流线型管道与所述传统蜗壳的连通处与所述传统蜗壳的进口端端面之间的距离h为0.2—0.35D，其中D为传统蜗壳进口管径的直径。

上述方案中，所述流线型管道采用橡胶软管。

本发明的有益效果：（1）本发明在传统蜗壳的基础上增加一个“流线型”流道，利用此流道能将进口的高压水引入隔舌处。此装置可使隔舌附近的速度场重新分布，有效抑制了隔舌位置因流动分离而产生的漩涡，从而降低蜗壳隔舍内的水力损失。（2）该新型蜗壳结构比传统蜗壳结构具有更高的水力效率；（3）该新型蜗壳结构能有效地减小由分流涡所引起的水力损失。

附图说明

图1为本发明蜗壳结构的二维模型图。

图2为本发明新型蜗壳的三维造型图。

图3为叶轮结构化网格划分图。

图4为蜗壳非结构化网格划分图。

图5为透平计算域网格划分图。

图6为传统蜗壳、新型蜗壳的水头（H）对比图。

图7为传统蜗壳、新型蜗壳的输出功率（P）对比图。

图8为传统蜗壳、新型蜗壳的水力效率（ȵ）对比图。

图9为传统蜗壳、新型蜗壳在隔舌处的湍流情况对比图。

图10为传统蜗壳、新型蜗壳的速度分布情况对比图。

具体内容

下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。