江水源熱泵換熱器污垢研究.pdf

1、江水源熱泵是一種可再生能源利用技術(shù)。由于受水質(zhì)的影響，江水源熱泵換熱器可能產(chǎn)生污垢并由此導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加、制冷制熱效果降低及設(shè)備使用壽命縮短等問題。因此對江水源熱泵換熱器污垢的研究對于水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用與推廣具有積極的意義。本研究針對引起江水源熱泵換熱器結(jié)垢的主要因素進(jìn)行分析，根據(jù)對換熱器污垢生長的影響程度判斷水質(zhì)優(yōu)劣，實(shí)驗(yàn)分析水質(zhì)指標(biāo)對污垢生長的影響，并得出相應(yīng)結(jié)論。
　　從含沙量、濁度、泥沙粒徑及其他指標(biāo)四個(gè)方面分析了重慶地區(qū)

2、長江、嘉陵江水質(zhì)特征，可以看出兩江含沙量和濁度季節(jié)性變化明顯，且含沙量均不滿足水源熱泵系統(tǒng)的要求。在泥沙粒徑方面，兩江泥沙粒徑很小，主要是以粘土性細(xì)顆粒為主。通過分析發(fā)現(xiàn)細(xì)小泥沙顆粒是影響江水源熱泵污垢生長的關(guān)鍵因素，含沙量、濁度和泥沙粒徑反應(yīng)了江水中泥沙顆粒的情況。采用實(shí)驗(yàn)方法，配制50組不同含沙量和粒徑的水樣，通過對不同粒徑的水樣分組，分別得出濁度、含沙量、泥沙粒徑三者之間的關(guān)系擬合曲線方程。結(jié)果表明：采用中值粒徑d50作為顆粒平均

3、直徑建立的預(yù)測濁度-含沙量的方法能較準(zhǔn)確的反映出濁度、含沙量和泥沙粒徑三者的關(guān)系。
　　根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范及已有研究成果，通過比較各指標(biāo)對換熱器結(jié)垢的影響，分析確定了影響江水源熱泵換熱器結(jié)垢的5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)（PH值、鐵離子、含沙量、濁度、電導(dǎo)率）的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并提出了標(biāo)準(zhǔn)范圍。以此為依據(jù)，采用模糊綜合評價(jià)法，分析了在引起江水源熱泵換熱器結(jié)垢方面長江在不同時(shí)刻的水質(zhì)類別。結(jié)果表明：從水質(zhì)方面來看，長江作為江水源熱泵的源水時(shí)，水質(zhì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要

4、求，需要經(jīng)過水處理后方可進(jìn)入機(jī)組。特別是在汛期時(shí)，由于含沙量和濁度特別大，若仍采用直接式系統(tǒng)，則需考慮特殊的水處理方式。提出了一個(gè)水質(zhì)綜合參數(shù)，從江水各指標(biāo)對換熱器結(jié)垢影響程度和相關(guān)研究及國家標(biāo)準(zhǔn)對各指標(biāo)引起換熱器結(jié)垢的指標(biāo)臨界值兩個(gè)方面定義水質(zhì)綜合參數(shù)為水質(zhì)結(jié)垢潛能值（WSP），根據(jù)已有數(shù)據(jù)分析得該公式，并明確了計(jì)算方法。
　　搭建水源熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)配置3種不同泥沙粒徑的水源，中值粒徑d50分別為5.01μm、10.98μ

5、m和22.90μm。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水源中值粒徑d50分別為5.01μm、10.98μm和22.90μm所對應(yīng)的換熱管污垢誘導(dǎo)期分別為17h、24h和32h，且相應(yīng)的污垢熱阻穩(wěn)定值分別為.1104′-24 m/)(×w k、1.3×10-4（m2·k）/w25 m/)(×w k。可見水源中泥沙粒徑的大小與誘導(dǎo)期成正比，與污垢熱阻的穩(wěn)定值成反比。當(dāng)粒徑越小時(shí)，誘導(dǎo)期越短，而污垢熱阻的穩(wěn)定值越大?？梢娔嗪?09′-沙粒徑越小，越容易使換熱

6、管中形成污垢。
　　將實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別與污垢預(yù)測模型、江水原水實(shí)驗(yàn)及規(guī)范手冊進(jìn)行對比，并比較了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)污垢狀態(tài)與清潔狀態(tài)及實(shí)驗(yàn)水源泥沙粒徑與現(xiàn)行水處理情況。結(jié)果表明：換熱管內(nèi)水源中值粒徑分別為d50=5.01μm、d50=10.98μm、d50=22.9μm時(shí)，污垢緩慢增長期之后的污垢熱阻隨時(shí)間的變化規(guī)律與Zubair和Sheikh等提出的污垢漸進(jìn)式增長特性相吻合；無論是江水原水實(shí)驗(yàn)還是配水實(shí)驗(yàn)，污垢的生長均符合漸進(jìn)式增長的特性，且均