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透平增压泵在合成氨碳丙烯脱碳工艺中的应用研究

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现代化工 2017年第11期37卷 158-161,163页

作者：纪运广徐洋洋薛树旗 Mike Oklejas 杨守志河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018 奥氏透平科技公司美国密歇根州48103 石家庄海阔捷能科技有限公司河北石家庄050018

以10万t合成氨变换气碳丙脱碳净化装置为应用对象,设计了新型透平增压式能量回收系统,在国内率先将透平增压泵应用于合成氨脱碳能量回收工艺。与现有余压能量回收装置相比,透平增压泵结构独特,调节工艺简单,可很好地适应流体特性波动,... 详细信息

以10万t合成氨变换气碳丙脱碳净化装置为应用对象,设计了新型透平增压式能量回收系统,在国内率先将透平增压泵应用于合成氨脱碳能量回收工艺。与现有余压能量回收装置相比,透平增压泵结构独特,调节工艺简单,可很好地适应流体特性波动,因而系统运行平稳,故障率低,寿命长,综合效益明显。

关键词：合成氨脱碳余压能量回收透平增压泵调节

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透平增压泵在垃圾渗透液处理工艺中的应用

水处理技术 2018年第6期44卷 94-96,100页

作者：纪运广刘彤李洪涛薛树旗杨守志河北科技大学机械工程学院石家庄海阔捷能科技有限公司河北石家庄050018

以现有2 kt/d垃圾渗透液处理系统为基础,采用透平增压泵取代现有工艺的循环泵,设计了新型带能量回收装置的垃圾渗透液处理工艺系统。实际运行结果表明,透平增压泵能量回收效率32.6%,降低整个系统能耗5%;同时减少系统故障率提高系统运行... 详细信息

以现有2 kt/d垃圾渗透液处理系统为基础,采用透平增压泵取代现有工艺的循环泵,设计了新型带能量回收装置的垃圾渗透液处理工艺系统。实际运行结果表明,透平增压泵能量回收效率32.6%,降低整个系统能耗5%;同时减少系统故障率提高系统运行稳定性,降低了系统维护成本。可为垃圾渗透液处理工艺系统改造提供良好的依据。

关键词：垃圾渗透液余压能量回收透平增压泵能耗

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中高压液力透平结构及关键零部件设计研究

中高压液力透平结构及关键零部件设计研究

作者：陈勃同河北科技大学

学位级别：硕士

在当前节能减排的大环境下,应用液力透平装置对液体余压能量进行回收再利用越来越受到重视,尤其是在石油化工等流程工业中。随着液体余压越来越高,中高压能量回收液力透平及关键零部件设计的优劣严重影响着能量回收液力透平技术的推广... 详细信息

在当前节能减排的大环境下,应用液力透平装置对液体余压能量进行回收再利用越来越受到重视,尤其是在石油化工等流程工业中。随着液体余压越来越高,中高压能量回收液力透平及关键零部件设计的优劣严重影响着能量回收液力透平技术的推广和应用,本文的研究成果能够对中高压液力透平的研发和设计提供一定的参考。本课题为达到对循环氢脱硫工艺中液体余压能量回收的目的,对中高压能量回收液力透平总体及关键零部件的设计方法进行了研究。基于离心泵设计理论,完成了多级液力透平总体及过流部件的设计计算,并对关键零部件机械密封系统和可倾瓦推力轴承进行了设计。基于ANSYS软件对多级液力透平进行了全流场数值模拟,得到了多级液力透平在不同工况下的外特性变化曲线以及内部压力场和速度场分布,并对计算结果进行了分析。应用有限元法对密封端面结构参数和工况参数对机械密封性能的影响进行了数值计算,得到了各个影响参数对机械密封性能影响的规律,为机械密封端面结构的确定提供了数据依据。应用FLUENT软件对多级液力透平转子在不同工况下的轴向力进行了数值计算,得到了轴向力的变化规律,对可倾瓦推力轴承进行了静力学特性分析,校核了可倾瓦推力轴承的强度和刚度。通过研究,本文得到的中高压能量回收液力透平总体及关键零部件的设计方法,可为适用于中高压环境下的多级液力透平的设计和研发提供参考。

关键词：余压能量回收多级液力透平数值计算机械密封推力轴承

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高扬程液力透平叶轮的设计与研究

高扬程液力透平叶轮的设计与研究

作者：刘建荣河北科技大学

学位级别：硕士

在节约资源、保护环境的基本国策下,工业流程中的液体压力能量的回收和再利用具有重要的社会和经济价值。液力透平是实现液体压力能量回收的装置之一,在反渗透海水淡化、石油化工、天然气加工、化肥合成氨、污水处理等行业已得到广泛应... 详细信息

在节约资源、保护环境的基本国策下,工业流程中的液体压力能量的回收和再利用具有重要的社会和经济价值。液力透平是实现液体压力能量回收的装置之一,在反渗透海水淡化、石油化工、天然气加工、化肥合成氨、污水处理等行业已得到广泛应用。透平的核心过流部件特别是叶轮的水力和结构设计,直接影响到装置的能量回收效率,对其研究具有一定的学术和工程应用价值。本课题针对石油炼制工艺流程中的含能液体压力高的特点,研究适用于石油炼制工艺的高杨程能量回收液力透平的水力和结构设计方法,并通过流场仿真分析透平叶轮几何参数对透平性能的影响,在此基础上,提出高杨程能量回收液力透平的一些设计原则。首先,泵反转作液力透平研究的理论思想,以离心泵叶轮设计方法为例对液力透平叶轮进行水力设计,利用水力设计结果绘制液力透平叶轮木模图,并利用SOLIDWORKS软件对液力透平叶轮进行三维实体建模;其次,采用ICEM CFD软件分别对液力透平引水室流道、叶轮流道、尾水管流道模型进行网格划分,并采用ANSYS CFX软件对液力透平内部流场进行数值模拟;再次,利用CFX后处理软件结合数值模拟结果,分别对液力透平内部流动区域的压力场与速度场进行了分析,通过分析液力透平叶轮速度矢量图和压力云图,得出高扬程液力透平内部流动区域压力与速度分布情况;最后,通过改变液力透平叶轮转速,研究不同叶轮转速对液力透平效率曲线的影响,并绘制出液力透平性能曲线,通过分析液力透平流量扬程曲线、流量功率曲线、流量效率曲线,获得叶轮参数变化对液力透平性能的影响。本课题通过对高扬程液力透平叶轮的设计与研究,总结了高扬程液力透平设计方法,可为适用于石油炼制工艺流程的能量回收液力透平的设计、研发和应用进行技术储备和提供参考。

关键词：余压能量回收液力透平叶轮水力设计流场仿真

径向叶片式液力透平进口活动导叶系统设计与研究

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径向叶片式液力透平进口活动导叶系统设计与研究

作者：徐洋洋河北科技大学

学位级别：硕士

大力发展节能技术,将流程工艺中的余压余热能最大限度的加以回收利用意义深远。液力透平作为应用较为广泛的余压能回收设备已经得到充分发展。目前,一种径向叶片式液力透平因其体积小,能量转化率高而备受关注,但当流量降低到一定值时,... 详细信息

大力发展节能技术,将流程工艺中的余压余热能最大限度的加以回收利用意义深远。液力透平作为应用较为广泛的余压能回收设备已经得到充分发展。目前,一种径向叶片式液力透平因其体积小,能量转化率高而备受关注,但当流量降低到一定值时,效率下降,成为负载增加能耗。研究表明在液力透平进口添加活动导叶可有效拓宽其特性曲线,提高其工作效率。本文针对径向叶片式液力透平在小流量工况下效率较低的缺点,研究在透平蜗壳与叶轮之间添加活动导叶以提升其性能的理论方法。首先,结合水力学计算理论对导叶、蜗壳等关键水力学部件进行设计改型,三维建模;其次,采用ANSYS-BladeGen对径向叶片式液力透平叶轮进行建模,利用TurboGrid进行专业网格划分;再次,采用理论计算与数值模拟的方法,对比径向叶片式液力透平未添加导叶与添加导叶两种情况进行数值模拟,并绘制了外特性曲线,分析了其压力、速度及水力损失分布规律,发现添加活动导叶可以拓宽液力透平最佳效率区域;同时,借鉴水轮机与径向气体透平添加导叶的做法,采用NACA导叶分别研究了导叶翼型、数量、开度等参数对径向叶片式液力透平性能的影响;最后,结合透平增压泵具体结构设计一种拨叉式活动导叶调节机构,以实现导叶开度的调节。本文尝试在径向叶片式液力透平进口添加活动导叶,通过理论计算与数值模拟的方法,研究导叶形状、数量和开度与透平效率的关系,进而得出了适用能量回收液力透平活动导叶的设计理论和方法,为今后相关研究提供依据与参考。

关键词：余压能量回收径向叶片式液力透平 NACA导叶流场仿真调节机构

适应于脱盐水处理的透平增压泵水力结构和特性仿真研究

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适应于脱盐水处理的透平增压泵水力结构和特性仿真研究

作者：李晓霞河北科技大学

学位级别：硕士

在海水淡化、污水处理和合成氨脱碳等许多工艺流程中,存在着大量的高压液体,采用节能技术高效回收这部分液体压力能可有效减轻能源紧缺的压力。透平增压技术是一种具有很大发展潜力的新型液体余压能量高效回收技术,适用于具体工艺的透... 详细信息

在海水淡化、污水处理和合成氨脱碳等许多工艺流程中,存在着大量的高压液体,采用节能技术高效回收这部分液体压力能可有效减轻能源紧缺的压力。透平增压技术是一种具有很大发展潜力的新型液体余压能量高效回收技术,适用于具体工艺的透平增压泵高效水力模型的设计是亟待解决的关键问题。首先,以三段式脱盐水处理工艺参数为基础,借鉴反转泵式液力透平与相关流体机械设计理论,对透平侧进行了初步水力计算,利用ANSYS-BladeGen软件对透平叶轮进行了建模与优化,再利用ANSYS-CFX完成了透平侧模型的全流场数值模拟和外特性曲线绘制,得到了满足工艺要求的透平侧水力模型;其次,选取透平叶轮包角、叶片数目、出口角度等关键参数进行了流场分析,得到了各参数对透平特性的影响规律,并给出了设计工况下的最优透平侧模型;接着,基于高速离心泵的设计理论,设计了同轴的泵侧水力模型,并与透平侧结合建立了透平增压泵整体模型;最后,设计搭建了透平增压泵测试试验台,测试了透平增压泵样机的水力特性,试验结果表明透平增压泵性能满足工况设计要求,并验证了数值仿真结果的正确性。本文通过理论计算、数值模拟与试验测试相结合的方法,在水力特性分析的基础上,设计了满足三段式脱盐水处理工艺要求的高扬程小流量高效透平增压泵水力模型,总结了高扬程小流量透平增压泵的设计方法,可为液体余压能量回收透平增压泵的设计和应用提供参考。

关键词：透平增压泵高扬程小流量余压能量回收理论计算数值模拟试验测试