城市污水源热泵系统运行特性研究

《城市污水源热泵系统运行特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1Ljx918@126.com城市污水源热泵系统运行特性研究当前，随着我国城市化进程加快，城市污水总量快速增长，城市建筑面积快速增加，同时水资源日益短缺、建筑能源需求不断增长，这四个方面的现实需求，使得污水源热泵技术越来越受到社会各方面的关注，如何研究开发利用好污水源热泵技术、总结先期实施的相关工程经验，为污水源热泵技术的推广应用提供基础性数据，更好地从规划前期、工程设计、施工组织、运行管理等多方面有步骤、有计划地推进污水源热泵这一绿色节能环保低碳技术的应用就显得十分迫切。项目背景及课题提出天津市城市污水源热泵系统运行特性研究第一部分污水源热泵研究背景及关键问题第二部分污水源

2、热泵传热优化及工质选择第三部分污水源热泵系统工程应用的研究第四部分污水源热泵的工程设计及应用前景（1）总结换热器常见污垢类型﹑成因及危害，介绍污垢形成过程及各种影响因素，分析并建立污垢积聚基本预测模型；（2）针对不同换热器，包括套管式换热器，管壳式换热器，板式换热器等，分析并比较结垢对其换热性能的影响，并提出强化传热的办法；（3）采集天津市污水温度变化特性，并通过对污水源热泵机组的各参数测量得到热泵机组的运行特性以及各换热器的换热特性；本项目主要研究工作（4）建立中高温热泵实验台，对实际的污水源热泵运行工况进行模拟，或者热泵运行的变工况特性；（5）以提高水源热泵机组本身效率为

3、目的，对制冷剂的选择和换热器的优化匹配等方面进行研究；（6）总结在设计污水源热泵机组的过程中应该考虑的问题及其解决办法，以指导工程设计。（7）分析污水源热泵系统的经济性及环境效益，并对污水源热泵的规模化利用提出合理预测。本项目主要研究工作第一部分污水源热泵研究背景及关键问题第二部分污水源热泵传热优化及工质选择第三部分污水源热泵系统工程应用的研究第四部分污水源热泵的工程设计及应用前景天津市城市污水源热泵系统运行特性研究2021/8/57污垢生长及热能表征2021/8/58污垢生长影响因素流动介质的影响环境因素的影响换热材料的影响污垢热阻预测模型1924年McCabe和Robin

4、son1959年Kern和Seaton线性增长型降率型幂率型渐进型2021/8/59对污水换热而言，污垢的生成将直接导致两方面的后果，一是传热效率的下降，二是流动阻力的增加。基于动量传递、热量传递及边界层相似理论分析，可以将建立在污垢生长预测模型基础上的污垢热阻预测模型，转化为污垢压降预测模型。根据热流体学理论，对应流动边界层和流动阻力，传热过程中存在热边界层相似和热阻力的概念。同样的，基于边界层理论和传热流动的相似理论，可以推导得出污垢热阻模型与污垢压降模型的关联关系，进而为解决工程实际问题提供了可行的途径。压降模型的建立及意义2021/8/510对于实际工程而言，根据压降

5、与热阻的关联相似方法，可以通过测量污水换热器进出口压差，间接获得污水换热的变化情况，进而比直接测量污垢热阻更为简便可行，从而为工程运行阶段制定合理的清洗周期提供重要参考。同样地，考虑污垢热阻影响后，对换热器选型结果进行了二次修正，传热系数由1200W/m²修正为800W/m²，选型面积由75m²增加到120m²。在运行期间，当换热器压差增加25%时启动清洗程序。科研指导下的设计工作2021/8/511《城镇污水热泵热能利用水质》科研指导下的设计工作2021/8/512污水源热泵工质选择2021/8/513非共沸混合工质的相变过程和纯工质有明显的区别，它在相变时存在明显的温度滑

6、移。正是根据非共沸混合制冷剂的这一特点，许多学者希望利用它来逼近Lorenz循环，提高热泵系统的运行效率。对于污水源热泵来说，换热流体为城市污水，由于温度变化有限，可以认为比热是常量，则温度变化量和焓变成线性关系。对于非共沸混合制冷剂，温度变化往往和焓差成非线性关系。当污水在换热器中和制冷剂进行换热时，温差的变化造成了可用能的损失。非共沸混合工质的技术优势2021/8/514对污水在换热器中的传热过程进行分析，忽略换热器相对于环境的散热损失，认为任意微元段内两种流体的焓变相等，从而可以推导出两流体的换热温差不可能处处相等，换热温差存在极值点。温差是传热的动力，了解非共沸混合制

7、冷剂蒸发时和换热流体间的传热窄点变化规律，有助于合理设计污水换热器，匹配蒸发器冷凝器两器面积比，进而优化污水源热泵系统设计。污水源热泵换热器优化设计2021/8/515污水源热泵换热器优化设计换热进程中的温度窄点换热进程中的最大温差第一部分污水源热泵研究背景及关键问题第二部分污水源热泵传热优化及工质选择第三部分污水源热泵系统工程应用的研究第四部分污水源热泵的工程设计及应用前景天津市城市污水源热泵系统运行特性研究2021/8/517图6-2某城市污水水温全年变化图6-3某厂家热泵机组性能曲线城市污水水温特