非清潔水換熱面顆粒流態(tài)化除垢研究.pdf

1、采用污水源熱泵供暖空調(diào)是節(jié)能減排的有效途徑，但換熱器結(jié)垢問(wèn)題尚未得到有效解決。本文將固液流態(tài)化除垢技術(shù)應(yīng)用到污水源熱泵換熱器的防、除垢中，并設(shè)計(jì)了一套污水換熱器流態(tài)化除垢系統(tǒng)。該系統(tǒng)以沙粒作為除垢顆粒，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了固液流態(tài)化除垢的最佳流速、除垢能力、強(qiáng)化換熱效果及減少磨損的最佳工作參數(shù)。
　　本文利用Ansys-Fluent軟件，研究了沙粒對(duì)管道壁面的剪切力、壁面磨損及傳熱系數(shù)的提升情況。研

2、究發(fā)現(xiàn)，隨著流速的增加固體顆粒對(duì)壁面的磨損率先降低后增加，在流速為0.6m/s時(shí)，沙粒的運(yùn)動(dòng)幾乎是貼著管道的底部滑動(dòng)；當(dāng)沙粒流速超過(guò)0.9m/s時(shí)，沙粒與污水充分混合。沙粒對(duì)管道的最大的磨損率出現(xiàn)在90°彎頭處，當(dāng)流速?gòu)?.9m/s升到3m/s時(shí)，最大磨損率從4.2×10-10kg/m2s上升到了8.3×10-9kg/m2s；最大磨損率隨著沙粒直徑的變大增長(zhǎng)明顯；在未加入沙粒時(shí)，正常換熱器流速下，管道內(nèi)壁面所受的切應(yīng)力平均為16.8pa

3、，加入沙粒后壁面剪切應(yīng)力平均值為158.4pa，超過(guò)軟垢所能承受的100pa剪切力，可有效除垢。在相同的速度下，在流速0.6-2m/s范圍內(nèi)，加入顆粒后，其換熱系數(shù)的提升為2.6％到23%；
　　設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以暢通式污水換熱器作為流態(tài)化除垢強(qiáng)化換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)換熱器流態(tài)化除垢強(qiáng)化換熱技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)研究表明，將固液兩相流流速提升到0.87m/s時(shí)，成功實(shí)現(xiàn)了95%的直徑為2～3mm的沙粒在線循環(huán)清洗，與理論計(jì)算的0.85m/