直接式污水源熱泵用淋激式換熱器研究.pdf

1、城市污水具有溫度特性好、流量大和熱容大等優(yōu)點，使其成為了較理想的低溫熱源與熱匯。在污水源熱泵應用中，一方面直接式污水源熱泵系統(tǒng)相較與間接式系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢，是未來污水源熱泵技術(shù)的開發(fā)重點及發(fā)展方向；另一方面污水換熱器對于污水源熱泵系統(tǒng)的性能影響較大，在眾多污水換熱器中，淋激式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單開放、膜態(tài)換熱效率高及在結(jié)垢嚴重的情況下仍具有較好的操作性等優(yōu)點。因此，針對淋激式換熱器在直接式污水源熱泵中的應用研究具有較大的意義。
　

2、　本文針對淋激式換熱器在直接式污水源熱泵中的應用進行了理論與實驗兩部分內(nèi)容的研究。其中，理論部分的研究主要介紹了水管外降膜模型、對淋激式換熱器換熱過程的傳熱傳質(zhì)進行了分析提出了相應數(shù)學模型公式和分析了換熱管外污垢的形成過程及污垢熱阻監(jiān)測的方法。對于實驗研究部分，本文通過搭建以淋激式換熱器為蒸發(fā)器的直接式污水源熱泵系統(tǒng)的實驗臺，定義了噴淋百分比κ，對系統(tǒng)能效比主要影響因素（噴淋密度、空氣進口溫度和污水溫度）、淋激式換熱器換熱主要影響因素（

3、噴淋密度、噴淋方式和污水溫度）、換熱管外污垢熱阻隨時間變化特性進行了實驗研究并得出了以下研究成果：
　?、倌苄П入S著噴淋密度的增大而增大，且存在一個最佳噴淋密度使得能效比達到最大，當噴淋密度大于最佳噴淋密度繼續(xù)增加時，能效比甚至有所下降。能效比隨著空氣進口溫度的增加而逐漸降低，隨著污水溫度增大而增加。
　?、诋斄芗な綋Q熱器的結(jié)構(gòu)確定時，噴淋密度是影響其換熱管外流態(tài)的主要因素，隨著噴淋密度的逐漸增大其換熱管外流態(tài)由滴狀流態(tài)逐漸

4、向柱狀流態(tài)過渡最后變?yōu)槟盍鲬B(tài)。在本實驗淋激式換熱器管間距為4d0，未安裝成膜裝置的情況下，較難形成完成的膜態(tài)流狀，在Γ=0.053kg/（m·s）即噴淋百分比κ=155％左右時，膜態(tài)流狀最明顯，但最主要的流狀是柱狀和膜狀的混合狀態(tài)。
　?、哿芗な綋Q熱器的換熱系數(shù)及換熱量均在達到最佳噴淋密度之前隨著噴淋密度的增大而增加，在達到最佳噴淋密度時，隨著噴淋密度的繼續(xù)增加換熱系數(shù)及換熱量均出現(xiàn)了增幅減緩甚至有所下降，針對本實驗臺，最佳噴淋

5、密度為0.055kg/（m·s），即κ為160%左右。
　　④改善淋激式換熱器的噴淋方式對增強其換熱有一定作用，本實驗中在淋激式換熱器的中部設(shè)置了一根噴淋管能改善污水的噴淋均勻性，主要增強了換熱器底部換熱管外的污水噴淋效果從而增強換熱器的換熱器效果，此方法在工程上具有一定應用價值。
　?、菰诓煌鬯疁囟燃皣娏苊芏认?，本實驗系統(tǒng)中淋激式換熱器其換熱管外出現(xiàn)了不同程度的結(jié)冰，增加了換熱熱阻，影響了換熱效果。在工程應用上，為了減輕

6、結(jié)冰，在污水溫度低于10℃時，噴淋百分比κ應大于120%，在污水溫度為10℃左右時，噴淋百分比κ應大于90%，在污水溫度大于10℃時，噴淋百分比κ應大于60%，對于污水溫度較低地區(qū)應適當?shù)募哟髧娏苊芏取?br>　　⑥淋激式換熱器其換熱管外污垢熱阻隨時間變化特性呈鋸齒形增長，基本不存在誘導期，在系統(tǒng)運行70h后穩(wěn)定在一定范圍，且隨著污水溫度的增大其穩(wěn)定污垢熱阻有所增加
　　⑦利用實驗數(shù)據(jù)擬合了淋激式換熱器其換熱管外對流換熱系數(shù)實驗關(guān)