直接式污水源热泵蒸发器、冷凝器污垢生长测试研究

直接式污水源热泵是用污水作冷热源直接进入热泵机组蒸发器、冷凝器进行换热的系统形式,相对于使用中间换热器的间接式污水源热泵来说,减少了换热损失,但其污垢的生长严重影响了机组的性能.以西安某污水处理厂直接式污水源热泵为研究对象,该系统以城镇二级出水为冷热源,在机组换热器清理维护后对其进行了供暖、供冷两个工况的连续测试.结果表明由于流动形式和温度条件的不同,蒸发器和冷凝器内污垢的生长规律有所不同,作者测试计算得到了二者传热系数随着污垢生长的衰减特性,拟合出了污垢的生长预测模型,可为污水源热泵系统的设计和应用提供参考.     

污垢对污水源热泵系统性能影响

为保证寒冷环境下污水生物处理顺利进行,根据哈尔滨某制药厂的实际情况,提出以处理后污水为热源的污水源热泵系统,用以加热原生污水.而污垢问题是污水源热泵设计和推广使用的难点和重点.讨论污垢与换热的理论关系,并详细模拟污垢热阻变化对该污水源热泵系统性能的影响.模拟和分析结果表明,换热器的淋激式结构适合污水环境,污垢对换热的影响不仅与污垢热阻有关,还与传热系数的大小有关.污垢热阻增加,系统能效比减小,制冷剂质量流量减少,冷凝器侧污水出口温度降低,当该温度低于30℃时应考虑除垢.污垢热阻从0增加到5.28×10-4m2.K/W,压缩机输入功率增大18.02%.污垢热阻越小,制冷剂就可以以越低的平均温度提升污水温度.     

声空化污水换热器的防除垢与强化换热实验

为解决污水源热泵系统中污水换热器结垢导致的热阻增大、传热效果恶化问题,将声空化技术引入污水换热器中.搭建声空化污水换热器的防除垢与强化换热动态实验台,研究防除垢与强化换热的数学模型,对不同影响参数下污水换热器换热管的污垢增长特性和防除垢规律以及强化换热效果开展实验研究.结果表明:换热管结垢量、结垢率、积垢速率及污垢厚度均随污水流速的降低而增大,最大结垢量为106 g,结垢厚度0.54 mm,积垢速率为12.6 kg/(m~2獉h);除垢率随流速及声空化作用时间的增大而增大,但非一直增大,最大除垢率达85.7%;污水黏度对各项指标影响巨大且流速越小影响越大;换热管的传热系数及其提高百分比均随声空化作用时间、污水温度以及污垢含水率的增加而增大,最大提高百分比达53.4%.故声空化污水换热器防除垢与强化换热具有一定的可行性和高效性,对节能减排具有重要意义.     

淋激式污水换热器换热管布置方向的选择

淋激式污水源换热器以其较高的换热系数,方便运行维护及消耗较少能量等优点,近些年来,广泛应用于污水源热泵空调系统中。文中针对淋激式换热器换热管的布置方向选择进行了研究,通过运用数学工具和CFD模拟等手段,对2种不同布置方式的换热管的换热系数、液膜覆盖率、有效面积率等进行了研究。得出了在污水源热泵工程项目中,当机房面积比较狭小但高度空间充足的情况下,采用纵向布置换热管的淋激式换热器可以取得较好的效果。     

污垢对两种污水源热泵系统供热性能影响研究

污垢对换热器性能不利的影响一直是阻碍污水源热泵发展的重要因素之一,因此污水换热器污垢积聚对热泵机组性能的影响研究就显得尤为重要.文章分析了污水源热泵直接、间接式系统特点,利用软件数值模拟了两种系统形式,研究了污垢对两种系统形式的影响.结果表明:在冬季供热工况下,换热面上污垢厚度从0～1 mm的积聚过程,直接、间接式两系...     

铜管换热器内颗粒状污垢生长特性试验分析

污水源热泵系统的节能减排效益显著,污水的管内换热特性急需掌握。基于污垢热阻法建立光滑铜管管内污垢生长特性试验台,试验得出了人工污水颗粒状污垢管内的生长特性,并建立了其渐近型污垢积聚预测模型。试验发现,该人工污水在光滑铜管结垢的诱导期为21h,污垢热阻稳定时间为95h,稳定污垢热阻为1．5×10^-5m^2·K／W。     

污水源热泵制热模型及外在参数影响

分别建立了污水源热泵四大部件（蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀）模型,并进行耦合。采用MATLAB软件进行编程模拟,分别计算了污垢热阻、污水流量、污水进口温度变化对热泵冬季制热性能的影响。结果显示：当污垢热阻在0~1（m²·K）/kW范围内变化,系统制热量由353 kW降低到301 kW,降低了14.8%;当污水入口温度由8 ℃升高到20 ℃时,系统制热量由320 kW升高到423 kW,升高了32.1%;当污水流量由10 kg/s升到20 kg/s时,系统制热量由339 kW增加到364 kW等。过程中热泵COP在3.6~4.8范围内变化,说明污水源热泵具有较好的热性能。     

污水源热泵污水侧流化除垢与强化换热性能

由小尺度污物引起的污垢等问题成为污水源热泵推广应用的瓶颈,该文首先探讨污水取水换热过程中污垢的形成机理;进而将液固循环流化床技术引入污水源热泵污水侧的防、除垢应用中,考虑碰撞应力以接触面中心呈对称分布的特点,对已有碰撞应力模型进行修正,并以垢层所受到的剥离力（液固两相流对垢层的剪应力与固体粒子对垢层的碰撞应力）来探讨液固循环流化床的防、除垢机理;最后进行液固循环流化床换热器防、除垢特性的实验研究。研究结果表明循环流化床换热技术可有效解决污水中小尺度污物所引起的污垢等问题。     

纳米涂层在污水源热泵中的抗垢性研究

采用新型纳米抗垢涂料是解决城市原生污水冷热源系统污垢的有效措施之一.通过工程现场的实验,对XK-368钛纳米聚合物换热器专用涂料涂层管在污水冷热源系统中抗垢性能进行了测试.结果表明,在工程应用范围内,相同工作条件下,系统污垢达到稳定时纳米涂层管换热热阻约为普通无缝钢管的50%;结垢时间常数约为普通无缝钢管的2.5倍.表现出良好的抗垢性能.     

城市污水的层流换热特性理论

为有效利用城市污水热能,以污水源热泵系统中的流动工质——城市污水为研究对象,通过理论分析的方法,对其层流状态下的换热特性进行理论推导和实验验证.结果表明:污水作为热泵的冷热源,有良好的换热特性,推导得出的换热准则关联式h=4.53λ/D,为污水源热泵系统设计提供依据,同时为应用污水余热技术提供理论基础.     

热管式换热器的热力学分析

目前对热管式换热器的研究大都是基于能量守恒定律,从传热学角度研究其传热性能,从热力学能量利用角度进行的研究相当少。本文以热力学第二定律为基础,用(火用)参数对气—气、气—水组合型热管式换热器进行了(火用)优化分析。提出了冷、热流体参数的优化选择方案,并且从热力学观点研究了这种类型换热器的工作效率。此外,本文也为换热器的(火用)分析提供了一个可行的研究方法。     

热管余热锅炉在回收工业余热中的优势探讨

介绍了热管及热管余热锅炉的原理及特性,并针对一些重要参数进行了烟气焓值和热平衡 问题分析计算,热管余热锅炉比普通余热锅炉提高效率５０％。压降减小５０％,在实现同样热能效果 的前题下,前者的重量和占地空间均为后者的一半．     

热管换热器用于木纤维干燥余热回收的可行性分析

采用热管换热器回收木纤维干燥排气余热为实例,分析计算了回收纤维干燥排废气余热的经济效益。当排气温度为90℃,相对湿度为50%,流量为20 000 m3/h的废气流过热管换热器后,它可使纤维干燥的排气热损失每h减少541.53 kW,实际节能率10.32%。排气余热回收设备总投资预计约204万元,每年可节省标准煤1 152 t,减少煤耗费约92万元,扣除设备折旧费,维修费及运行费用等,投资回收期约3年,从而在理论上论证了采用此节能方案的可行性。     

热管换热器传热计算方法研究

综合介绍了工业余热回收用气 气热管式换热器的传热计算方法 ,通过实例分析了“离散型”计算方法误差产生的主要原因 ,并给出了该方法的改进方案     

SGCHPS土壤热平衡及系统热量利用

为解决严寒地区建筑物热负荷远大于冷负荷而导致的太阳能-土壤源热泵系统(SGCHPS)供热性能逐年下降、以至于无法使用的问题,提出依靠太阳能季节性土壤蓄热来维持土壤热平衡、提高系统效率的方法.以严寒地区太阳能-土壤源热泵供热供冷示范工程为平台,进行了为期3 a的蓄热、供热、供冷长期实验.实验结果表明:在保证供热供冷效果的基础上,土壤温度呈现日周期和年周期变化,土壤保持了以年为周期的热平衡;太阳能在冬季供热量中占85%;在供冷季同时进行蓄热和供冷的2组土壤换热器(GHE)可根据换热功率分配其比例.土壤蓄热解决了严寒地区建筑物冷热负荷不平衡的问题,使系统能长期高效运行,并实现了全年太阳能的利用,节约了大量的常规能源.     

室内热源辐射热的分配比例

热源辐射热在房间围护结构各内表面的分配比例对空调负荷的精确求解有着不可忽视的作用。本文分析了影响此分配比例的因素，并通过计算不同情况下室内热源辐射热在各个内表面上的分配比例，总结归纳出一些规律性结果。     

热管中冷器的传热与阻力特性

为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流量下的散热量和压力降,比较并分析测试结果.结果表明,热管中冷器具有良好的散热性能,在一定范围内可以满足高增压内燃机的散热要求.将实验结果与理论模型计算值进行比较,结果表明,实验值与理论计算值变化趋势吻合较好．     

U型垂直埋管非稳态换热的数值模拟与研究

采用有限容积法,使用计算流体力学软件对有效换热长度为120m的单U型地埋管进行三维建模和非稳态数值模拟。在考虑U型地埋管管壁热阻的情况下,分析了单U型地埋管不同土壤初始温度及不同进口流速对地埋管持续运行及间歇运行三个月的换热性能和热响应的影响。模拟分析结果表明:相同的土壤初始温度下,随着流速增大单位井深换热量和出口温度均增大;流速对出口温度的影响比土壤初始温度对出口温度的影响大;间歇运行期间平均单位井深换热量比连续运行大0.7W/m。     

直膨式地源热泵单U埋地换热器传热数值模拟

针对直接膨胀式地源热泵单U埋地换热器的传热特性,建立换热器及周围土壤温度场的数学物理模型.模拟计算分析制冷剂进口温度、钻孔几何尺寸与回填材料等因素对单U埋地换热器周围土壤温度的影响.研究结果为合理设计直接膨胀式地源热泵提供了理论参考.     

管壳式换热器瞬态换热性能分析

通过理论分析，分别以壳程流体、管程流体、管内外壁为研究对象，建立了管壳式换热器瞬态换热数学模型．模型中很好地解决了顺流和逆流同时存在的问题．存此基础上借助于仿真手段对管壳式换热器的瞬态换热性能进行分析，为了减小线性化方法带来的误差以及提高计算的准确度，仿真计算时所采用的数学模型未进行线性化处理，而直接采用非线性化方程进行程序编写．仿真结果与换热器实际运行数据吻合很好，说明所建立的数学模型可用于同类换热器瞬态换热性能分析．通过对换热器瞬态换热性能的分析，町清楚地了解换热器的动态换热特性，为换热器设计及控制提供理论依据．