海水淡化系统设计方案

海水淡化系统的设计方案

根据初步设想，设计了以水压泵和油压泵两种工作方案。

（1）采用水压泵的初步设计方案：

通过查找相关资料，找到了陶氏反渗透膜的一些型号以及参数，如下所示：

反渗透膜：

工作压力800psi=0.1×800÷14.5Mpa=5.517Mpa

1200 psi=0.1×1200÷14.5Mpa=8.276Mpa 由于只是进行模型的验证，所以打算选取压力较低的进行试验，故假定工作压力5.5Mpa。

从杨老师那了解了一些水压泵的基本信心以及工作参数，如下所示：

从图中的曲线可知，当工作压力为5.5Mpa 时，4.6CC 的水压泵对应的输入转矩是约为5N ·M ，并假设工作时的转速是1500r/min 。

由水压泵对应的计算公式方法：

可得要求水压泵的输入功率P=5*1500/9549≈0.8KW ，考虑到液压系统以及传动过程中的能量损失，水轮机的设计功率应至少为1KW 。

根据一般水轮机的工作情况，可假设水轮机正常工作时的转速为50r/min,由此可知在水轮机与水压泵之间应加上增速器，增速比为1:30，由此可知水轮机的转矩应至少为150N ·M 。

○1尖速比λ=v wr =v nr 602π，故叶片转速n=r v πλ260=r v πλ

30，其中v 为水流流速，r 为叶片半径。

根据尖速比λ与叶片匹配关系，确定λ为6，并假定工作使水流的流速是1m/s 。

则可以计算出叶片的直径r=1.15m ，由此可知叶片的直径至少为2.3m ，其大小不利于在水槽中进行模型试验。

○

2根据风力机能量系数的分布规律，选定水轮机的能量系数为35%，水的

密度为ρ=10003/m kg 。

由功率公式知P=P rated C D V 2)2(21πρ，故叶片直径r=2D =P

rated C V P πρ3

2=1.2m ，故叶片直径至少为2.4m ，基本与○

1中的计算结果相同。

（2）采用油压泵的初步设计方案。

液压转换成水压的系统原理如下图所示：

根据方案（1）中的设计，知反渗透膜的工作压力为5.5Mpa 。 图中的增压缸采用的是由大缸来驱动小缸来进行增压的工作方式。假设小缸中活塞的直径为d 1=Φ10mm ，大缸中的活塞的直径是d 2=Φ100mm ，则大缸中的液体工作压力应为55.6Kpa ，考虑到压力损失，采用60Kpa 来进行接下来的计算。其中标准大气压的大小约为101Kpa ，水轮机转速为50r/min ，用此转速带动液压泵进行工作。

大缸中的活塞杆所受的工作阻力F=PA=P ·

4

)

(2221d d -π=466.3N

CB-B 低压齿轮油泵是将机械能转换为液压能的转换装置。

CB-B齿轮泵外形图

从以上的具体的液压泵以及相关的图中可以看出，液压泵的最低转速往往不低于300r/min,故要求液压泵在工作转速为50r/min时，其输出的工作压力达到60Kpa的情况暂无法确定。

接下来将继续查阅液压泵的相关参数，以确定市场上是否存在合乎设计要求的产品。

此外，考虑在系统中设置传动比为1：6左右的增速器进行接下来的计算。