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.     

不同换热管表面抗垢性能的试验

结垢在自然界中广泛存在,尤其是换热设备换热管中,污垢的存在大大降低了换热设备的效率,浪费了能源.通过对碳钢管、黄铜管、不锈钢管、等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管5种不同换热表面在沸腾状态下的结垢实验,运用表面能降低的原理,对5种换热管的抗垢性能和诱导期进行了分析比较,得出不锈钢管的抗垢性能较强,但是与等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管相比,后2种换热表面具有更长的结垢诱导期和更强的抗垢性能,而且镍基渗层管的抗垢性能最强.     

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.     

波纹管传热性能与污垢特性实验

采用污垢热阻动态试验法对波纹管和光管的流动阻力、污垢性能和传热性能进行实验研究,用氯化钙和碳酸钠配制硬度为800mg/L的硬水,在流速为0.25m/s,水浴温度为60℃的条件下,对两者析晶污垢进行了对比实验.两套实验系统都在一个恒温水浴内,设备系统的主体用两根管模拟换热器,一根为光管,另一根为波纹管.实验中,水泵将工作介质由低位水箱送至高位水箱,高位水箱向实验管分别同时提供水源,通过溢流式水位调节器保持恒定的水位.结果表明,波纹管具有良好的抗垢性能,表现出诱导期长、结构速率慢、污垢热阻小等优点;其平均传热系数都大于光管,表现出了良好的强化传热特性.     

不同换热管表面抗垢性能的试验

结垢在自然界中广泛存在，尤其是换热设备换热管中，污垢的存在大大降低了换热设备的效率，浪费了能源．通过对碳钢管、黄铜管、不锈钢管、等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管5种不同换热表面在沸腾状态下的结垢实验，运用表面能降低的原理，对5种换热管的抗垢性能和诱导期进行了分析比较，得出不锈钢管的抗垢性能较强，但是与等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管相比，后2种换热表面具有更长的结垢诱导期和更强的抗垢性能，而且镍基渗层管的抗垢性能最强。     

管内颗粒污垢特性分析

为了研究强化管管内污垢特性,选取一组直肋管与光管管内颗粒污垢实验进行了分析,对光管和不同几何设计的3种内置直肋管进行了研究,实验所用颗粒为氧化铝和氧化铁颗粒,平均直径分别为1.75 μm和2.11 μm,质量密度约为1 500 mg/L,实验段的热流密度约为13 kW/m2.实验发现,光管的污垢热阻渐进值最小,其次是型号为30/10,30/20,15/10的直肋管,为此建立了一半理论化模型,对影响颗粒污垢形成的主要因素进行了研究.污垢模型从最常用的质量平衡模型出发,分别讨论了质量传递系数、壁面剪切应力、黏附几率、污垢抗分散强度的影响因素,理论模型与实验结果吻合良好.另外,在进行相应简化后,对实验相应管型进行了二维数值分析,数值分析采用控制容积法和标准k ω模型.为解释不同管型在抗垢性能上的差异,讨论了不同管型的近壁面流场分布以及壁面剪切应力对颗粒污垢沉积的影响,发现壁面剪切力越大,污垢热阻值越小,而肋间距是影响壁面剪切力的重要几何参数.数值模拟结果与经验公式和实验结果相比也有合理的偏差.     

污水源热泵在某工程中的应用

空调冷热源的设计在空调系统中占有至关重要的地位。从某综合楼空调系统冷热源设备选型出发,描述了污水源及污水源热泵的特点,分析了污水源热泵在该工程中的应用,并提出了利用＂污水源＋板式换热器＂替代冷却水塔提供冷却水的方法,从而为污水源热泵的选用和污水源的有效利用提供了理论依据。     

PPS/SiO2纳米复合涂层弹性模量的理论计算

采用细观力学的方法,计算了自制的PPS/SiO2纳米复合涂层、普通涂层的弹性模量。结果表明纳米复合涂层的弹性模量小于普通涂层,与文献所述涂层的弹性模量越小抗冲蚀磨损性能越好是吻合的。理论计算也表明,通过减小纳米涂层中纳米粒子的体积分数（即降低其颗粒尺寸）,可以减小纳米涂层的弹性模量,从而提高其抗冲蚀磨损性能。     

内置螺旋叶片转子换热管传热及污垢性能

在相同管长,相同管径及相同实验工况下,对内置螺旋叶片转子换热管和光管进行换热实验,研究了该两种换热管的传热性能,并对比分析实验后两种换热管的污垢沉积厚度,最后利用FLUENT软件研究内置螺旋叶片转子换热管和光管的z=290 mm、z=710 mm两处截面的污垢分布.结果显示:在同样的条件下,内置螺旋叶片转子换热管比光管具有更好的传热性能,前者的传热系数大约是后者的1.3倍左右;相对于光管螺旋叶片转子换热管的传热效果趋于稳定;螺旋叶片的换热管内部污垢沉积分布均匀,并且叶片转子两端区域的污垢沉积分布大致一样;光管内整体污垢分布不太均匀,同一截面处顶端污垢厚度明显大于底端;从光管的入口到光管的出口,颗粒的污垢沉积厚度逐渐增大.内置螺旋叶片转子换热管相对于光管具有良好的抗垢特性,提高了传热效率.     

水泥砂浆外涂有机硅烷防护效果研究

为了研究外涂有机硅水泥砂浆材料的防护效果,用有机硅涂料对水泥砂浆进行表面涂层处理,并与未涂层水泥砂浆和涂丙烯酸的水泥砂浆相比较,系统研究了改性有机硅涂层对防水抗渗性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透等性能的影响。试验结果表明：有机硅外涂水泥砂浆呈现出较好地疏水效果,使用有机硅外涂水泥砂浆的防水抗渗性能大大改善了;与空白组、丙烯酸组相比,涂有有机硅涂层的砂浆的氯离子扩散系数显著降低,约为空白组的1／4,约为丙烯酸组的1／3;随着养护时间的增加,涂有有机硅涂层的试块的碳化程度明显低于空白组和丙烯酸组,而且碳化深度增长速度明显变慢;空白样水泥砂浆密实性较差,表面粗糙多孔,试块结构疏松,而加了硅烷的试块涂料与水泥浆表面粘结紧密,界面区并不明显。为烷氧基有机硅烷作为水泥砂浆防护材料实际工程应用奠定一定的基础。