低流阻高傳熱性能寬流道板式換熱器研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，對能源需求量逐年上升。傳統(tǒng)的燃煤鍋爐不僅不可避免的產(chǎn)生大量的煙塵，造成霧霾等空氣污染，并向大氣中排放大量溫室氣體，而且熱能級不匹配，煤是高品位能源，燃燒時溫度可達上千度，而建筑物供暖需求只需要維持18?C。二級出水屬于低品位能，環(huán)境友好，水量巨大，蘊含了巨大的能量，能夠滿足供暖需求。
　　熱泵一般采用直接提取和間接提取二級出水熱量，而在直接提取過程中由于二級出水水質(zhì)復(fù)雜容易腐蝕熱泵機組，對機組長期運行不利；在

2、間接提取中，目前運行的換熱器中普遍存在換熱系數(shù)不高、污垢生長過快或者運行費用偏高，沒有按照污垢生長的特點進行運行。污水廠出水雖然達到了二級出水排放標準，但是取水口水質(zhì)并非十分干凈，比如用水高峰期污水量超過污水廠處理能力，以及下雨天導(dǎo)致污水量猛增，污水廠將采取直接溢流排放的措施，在這些情況下排放水中大尺度雜物都會增加。為了使系統(tǒng)長期運行，保護熱泵機組，主要對間接式系統(tǒng)進行研究，對于二級出水這種污雜物水質(zhì)不穩(wěn)定的特點，對板式換熱器采用寬流道

3、的結(jié)構(gòu)形式，可以有效防止阻塞情況的發(fā)生，并通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化達到高傳熱的目的。
　　首先，本課題對寬流道板式換熱器進行建模，使用計算流體軟件 FLUENT進行模擬，采用平均努謝爾數(shù)的方法來衡量換熱效果，驗證了模擬結(jié)果的可靠性，采用雷諾數(shù)分離法擬合出相關(guān)傳熱準則方程和歐拉方程。
　　其次，通過研究二級出水生物黏膜的組成和特性，對換熱器污垢生長影響因素進行分析，將生物膜污垢分為生長期和穩(wěn)定期。在生物膜增長期，由污垢積聚預(yù)測模型得出污垢

4、熱阻生長的漸近型方程；在生物膜穩(wěn)定期，擬合了污垢厚度和流速的關(guān)系，以此可以求出相關(guān)流速下的污垢熱阻值。從板式換熱器的傳熱原理和熱力計算原理出發(fā)，推導(dǎo)了換熱器面積計算、對數(shù)平均溫差、總傳熱系數(shù)以及流動阻力的計算公式，結(jié)合污垢熱阻漸近型方程，開發(fā)了二級出水換熱器設(shè)計軟件，該軟件能夠?qū)Q熱器污垢生長進行預(yù)測。
　　最后，利用數(shù)值模擬對換熱器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析，綜合傳熱和流動特性27mm的流道間距比較好；運用三項指標對換熱器不同板間距受污垢