污水源熱泵中塑料換熱器的研究.pdf

1、熱泵通過消耗少量的高質(zhì)能源,回收低質(zhì)熱量,以滿足生產(chǎn)及生活需要。熱泵技術(shù)得以迅猛發(fā)展。城市原生污水以水溫適中、數(shù)量巨大、分布廣泛等特點,成為極佳低位能源,從而應用于熱泵系統(tǒng)。同時污水水質(zhì)的特殊性使得在回收污水熱能時換熱設(shè)備的選擇以及水質(zhì)對換熱設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢都成為其推廣的障礙。根據(jù)現(xiàn)有的污水源熱泵系統(tǒng)換熱裝置存在的問題,結(jié)合塑料換熱裝置的特點,提出采用塑料換熱器代替金屬換熱器,有望解決污水源熱泵系統(tǒng)中的腐蝕及結(jié)垢等問題。
　　

2、本文在對國內(nèi)外塑料換熱器的應用、發(fā)展進行詳盡分析的基礎(chǔ)上,提出采用薄壁小管徑聚四氟乙烯塑料管制成的塑料換熱器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污水源熱泵系統(tǒng)中的金屬換熱器。通過實驗研究了原生污水流動特性和污垢增長特性。針對原生污水特性,設(shè)計了聚四氟乙烯塑料材質(zhì)的沉浸式換熱器。利用由實驗獲得的原生污水相關(guān)參數(shù),針對設(shè)計完成的塑料換熱器結(jié)構(gòu)模型,對換熱器的換熱性能進行數(shù)值模擬,研究在相同熱負荷需求下,不同污水流速和換熱器結(jié)構(gòu)對傳熱系數(shù)的影響,并將塑料換熱器與金屬換

3、熱器進行比較。
　　 通過測試原生污水的流變特性,獲得其流動的本構(gòu)方程,且結(jié)果表明原生污水流動呈屈服.假塑性流體狀態(tài)。利用不同管材在污水中形成的污垢熱阻的測試實驗,驗證了采用塑料材質(zhì)制造換熱器可以降低污垢對換熱器性能的影響。設(shè)計完成的聚四氟乙烯換熱器平均傳熱系數(shù)可達到360W/(m2·K),并得出傳熱系數(shù)隨污水流速和塑料管管徑變化的規(guī)律。通過對塑料換熱器在腐蝕、結(jié)垢、傳熱性能、價格等方面與金屬換熱器的比較,發(fā)現(xiàn)其在體積、安裝維護