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污水源热泵系统的设计研究及污水换热器性能的改进

闫桂兰  
【摘要】: 能源和环境问题是当今世界各国面临的重大问题,特别是在北京2008年奥运会即将来临之际,清洁可再生能源的利用更成为我国面临的重要课题。污水源热泵是一种利用城市污水资源向建筑物供热、制冷的装置。这种技术以其节能效果明显、符合环保要求等特点引起了世界各国的重视,同时也符合社会大众在生活水平提高后追求个体生活与环境和谐并存的要求。 本文以北京市某污水源热泵工程为例,详细研究了污水源热泵工程设计各部分的设计情况,包括污水水源,取排水口的建设,过滤器、换热器的选择设计和设备机房的设计布置等,最后在实践与理论相结合的基础上总结出建设施工中应该注意的问题。并对水源进行了温度测试实验研究,得出了污水在河道中自然流动温度下降0.5~1.0/公里,距离污水处理厂5公里河道中的污水仍然是很好的热源/热汇的结论。 污水源热泵系统基于其冷热源为城市污水腐蚀性大、易结垢的特点,在系统设计方面须设置中间换热装置,即污水换热器。污水换热器是整个系统的重要组成部分,故本文在第四章着重介绍了各种用于污水换热的换热器装置,换热器的热力计算,设计选型以及对其热阻的分析,最后提出了污水换热器的强化传热问题,得出了管内插入扭带的方式强化传热适用于污水换热系统。 在此基础上引出了第五章对换热器强化传热的数值模拟计算,但是由于污水的物性的不稳定性以及模拟结果需要实验验证,本文建立了以空气为传热介质,研究管内插入扭带的强化传热情况的数学模型,并对其各方面的影响因素做了总结和分析。希望这种研究强化传热的方法能应用到污水传热,以此来提高污水热能的利用率。 本文所做的工作包括污水源热泵系统的工程设计,对此技术的工程应用具有一定的参考价值和实用价值;创新性的提出用数值模拟的方法分析管内插入扭带的强化传热模型。


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