原生污水的紊流特性及其熱泵系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文研究了城市原生污水的紊流特性及其利用熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題和解決方法。
　　 城市污水是熱泵系統(tǒng)理想的冷、熱源之一，論文評(píng)述了城市污水的熱能特征及其熱泵系統(tǒng)的效益，主要綜述了國內(nèi)外原生污水源的工程應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，包括防阻設(shè)備、換熱、系統(tǒng)的研究進(jìn)展，指出了目前存在的問題和研究方向，以推動(dòng)原生污水熱泵系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。
　　 在城市原生污水的熱能利用中，其流動(dòng)特性是急需解決的問題之一。原生污水由于固體微粒的存在，使得原生污

2、水流動(dòng)成為一典型的固液兩相流問題。目前的分析法主要為固液兩相流模型和非牛頓流體模型。論文在普朗特混合長(zhǎng)度理論的基礎(chǔ)上，求解了有固體微粒存在的原生污水管內(nèi)紊流問題，并且又從非牛頓流體的角度推導(dǎo)了有氣體存在時(shí)的管道內(nèi)阻力計(jì)算關(guān)系式，并探討了阻力變化規(guī)律，其目的是為原生污水的一些管道和換熱器設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
　　 城市原生污水源熱泵普遍采用的提取污水能量的方式都是以間接式為主，也就是在機(jī)組前面設(shè)置一個(gè)換熱器，這主要是考慮到污水的水質(zhì)

3、容易造成堵塞、腐蝕、結(jié)垢等，壁面造成對(duì)機(jī)組的損害，導(dǎo)致系統(tǒng)無法工作。因此在間接式的系統(tǒng)中，污水換熱器的性能就顯得尤為重要。論文設(shè)計(jì)了一種流道式換熱器的尺寸，根據(jù)選型尺寸和分布參數(shù)的特征建立了適于這種換熱器的傳遞函數(shù)模型，根據(jù)供暖季采集到的數(shù)據(jù)，和動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。設(shè)計(jì)的流道式換熱器應(yīng)用到了實(shí)際工程中，論文根據(jù)天津地區(qū)的這一實(shí)際原生污水源熱泵系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的制熱工況，并從火用成本角度進(jìn)行了熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行的COP為

4、4，實(shí)際的運(yùn)行費(fèi)用為16.77元/m2，年節(jié)省費(fèi)用約為44.4萬元。
　　 通過評(píng)價(jià)結(jié)果得知，中介水泵的火用成本比較高，因此論文建立了熱泵機(jī)組的動(dòng)態(tài)控制模型，提出了變頻調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)和自控調(diào)節(jié)的控制策略，對(duì)原生污水源熱泵系統(tǒng)如何更加節(jié)能的運(yùn)行進(jìn)行了較為系統(tǒng)全面的分析。
　　 對(duì)于直接換熱式系統(tǒng)，研究的難點(diǎn)仍然是污水本身和機(jī)組防腐處理，這兩者中污水本身的處理效果是占主導(dǎo)地位的。機(jī)組中的蒸發(fā)器或冷凝器部件的處理也是必要的，但