2022年管壳式污水换热器结垢厚度对流动换热的影响.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用管壳式污水换热器结垢厚度对流淌换热的影响来源：互联网 作者：加入时间： 2022/5/10 11:11:47 1 引言能源的紧急 , 导致能源利用的多极化；城市原生污水是一种较为抱负的建筑供热空调冷热源 , 但污水热能利用中存在的污杂物对设备管路的堵塞与污染问题不容忽视 1,2；其中污染问题主要表现在换热表面微尺度粘泥与微生物的贴附挂壁；目前国内外对城市原生污水软垢特性的讨论仍在起步阶段 3, 文献 4 对污水换热器中软垢的增长特性进行了测试 , 但没有分析软垢的增长与污水换热器的换热性能及水力缺失之间的关系；污水换热

2、器污水管内软垢的增长会引起换热性能和流淌压降的变化 , 从而引起换热器火用缺失的变化 , 反之 , 可以由换热器火用缺失的变化来反映软垢增长对换热器换热性能和流淌压降的影响 5 7 ；本文将采纳热力学中的火用分析方法对城市原生污水软垢增长对换热性能和流淌压降的影响作进一步分析；2 有效能 - 火用缺失评判城市原生污水热泵系统运行时 , 第一通过特制的除污装置去除了污水中大尺度污杂物 , 接着含杂质较少的污水经管壳式污水换热器把热量或冷量传递给中介水 , 热泵机组再通过中介水间接获得热量或冷量向建筑物供热或制冷；管壳式污水换热器中 , 壳程走中介水 清水 管程走污水；在一般的管壳式换热器中 ,

3、火用缺失主要包括以下方面 7:1 管内流体与管内壁对流换热火用缺失；2 管内污垢层温差导热火用缺失；3 管内流体流淌压降火用缺失； 4 换热管内外壁的温差导热火用缺失；5 换热管外侧污垢层温差导热火用缺失；6 换热管束外壁与壳程流体间对流换热火用缺失；7 管外流体流淌压降火用缺失；而对用于城市原生污水热泵系统的管壳式污水换热器 , 换热管内软垢的增长速度较快 , 随着软垢的增长 , 管内的流通断面减小 , 从而引起各传热环节温差的重新分布；与软垢有关的为 1 3 项；本文将就这三项火用缺失变化作分析；2.1 管内污水对流换热的火用缺失设污水进出口平均温度为 Tws, 中介水进出口平均温度为 T

4、zj ；依据牛顿冷却定律 , 管内污水对流换热的温差为 : 1 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理仅限学习使用, 其缘由可能为:1 污水的对污水换热器中污水对流换热的测试说明, 污水对流换热系数较清水明显减小流变特性问题 , 即污水的运动粘度要比清水大；2 污水流淌是一种固、液两相流 , 传热机理与清水存在肯定的差异；流速在 0.4 1m/s 且污水运动粘度按清水的 3 倍考虑时 , 换热系数实测值为 586800W/m2K,如按光滑管的紊流换热准就关联式 2 运算 , 就换热系数为 7721

5、600W/m2K,运算结果偏大；如按修正的式 3 运算 , 就换热系数为 5141038W/m2K,这与实测值比较接近；实际上 , 污水的流淌换热是很复杂的物理过程 , 可采纳式 3 、4分别对供热和制冷工况时的污水对流换热作近似运算；2 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用4 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第

6、 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用5 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用6 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 工程实例分析个人资料整理仅限学习使用以哈尔滨某城市污水源热泵工程为例 , 对冬季供热工况下污水换热器的软垢状况进行火用分析；该热泵系统采纳的是 2 台并联的单壳程 6 管程的管壳式换热器 , 换热管束为 25/20m

7、m的碳钢无缝管 , 每管程根数为 65；中介水走壳程 , 流量为 200m3/h ；冬季环境温度为 263.5K ；表 1 是冬季供热工况测试参数；表中的软垢平稳厚度是指在7 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 肯定流速条件下, 软垢随时间不断生长个人资料整理仅限学习使用, 最终不增长时的稳态厚度；由表 1 中可知 , 随着流速的增加 , 软垢平稳厚度逐步降低；软垢在不同流速下均会达到厚度平稳状态 , 软垢的增长速度与流速有直接关系 , 其主要缘由有 :1 不同流速的壁面切应力不同 , 软垢薄膜变形后再增长

8、时受力脱落 ,2 软垢中含大量微生物 , 近贴换热管的微生物长时间无养分后死亡 , 该层微生物死亡后无挂壁才能 , 整层生物粘泥自然脱落 4 ；由图可知 , 管内对流换热温差火用缺失系数随着流速的增加变化缓慢；管内软垢层温差及管内流淌压降火用缺失系数变化明显 , 随着流速的增加 , 管内软垢层温差火用缺失系数快速降低后趋于平缓 , 而管内流淌压降火用损失系数始终趋于上升；三项之和火用缺失系数就是经受了一个先下降而后上升的过程；表 1 中流速较低的 6 、7 组数据 , 管内对流换热温差火用缺失系数占主导作用；流速中等的4 、5 组数据 , 管内软垢层温差火用缺失系数与管内对流换热温差火用缺失系

9、数较大；流速较高的 1 3 组数据 , 管内流淌压降火用缺失系数就占据了主导作用；从与软垢有关的三项火用损系数之和的变化来看 , 挑选一个适中的流速三项火用缺失之和较小 , 因而系统也节能；本文中 , 取流速中等的第 4 组数据比较合适；图 24 显示了表 1 中第 2 、4 、7 组测试数据下 , 当污水换热器的换热负荷不变时 , 火用缺失系数随软垢增长的变化；8 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用9 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用申明：全部资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途；10 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页