非清潔水冷熱源換熱管內(nèi)振蕩流動與換熱的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、開發(fā)利用低品位可再生性清潔能源前景廣闊，是當(dāng)今能源、建筑和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。其中，污水源熱泵系統(tǒng)可以利用污水中的低品位熱能為建筑物供暖空調(diào)并提供生活熱水，具有高效節(jié)能和環(huán)保效益顯著的特點。但是，污水中含有各種雜物，在換熱過程中會形成污垢熱阻，使系統(tǒng)換熱效率大幅下降。本文通過對熱泵換熱器振蕩流動與換熱進行數(shù)值模擬與實驗研究，提出一種新的熱泵換熱器在線防除垢技術(shù)，以改善系統(tǒng)的換熱性能。
　　首先建立了圓管內(nèi)湍流振蕩流動與換熱的

2、物理數(shù)學(xué)模型,對圓管內(nèi)湍流振蕩流動與換熱進行了數(shù)值模擬，采用CFD軟件對管內(nèi)流速呈正弦規(guī)律變化的流體流動與換熱過程進行了數(shù)值模擬，對湍流流動狀況、壁面平均對流換熱系數(shù)和壁面剪切力進行了分析，研究了流體入口速度、振幅、頻率對壁面平均對流換熱系數(shù)和壁面剪切力的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)流體為牛頓流體時，振蕩流對圓管湍流換熱無影響；當(dāng)流體為非牛頓流體時流體振蕩可以強化換熱，并且可以大幅提高最大壁面平均剪切力的數(shù)值，起到一定的防除垢效果。
　

3、　然后開發(fā)了一種非清潔水熱泵換熱器在線防除垢裝置，該裝置利用電動回轉(zhuǎn)換向閥內(nèi)閥板的周期性轉(zhuǎn)動實現(xiàn)進入兩個換熱器內(nèi)流體流量的周期性變化，產(chǎn)生振蕩流體。并且以青島某實際工程為基礎(chǔ)搭建了熱泵換熱器振蕩流動與換熱實驗平臺，實驗研究了振蕩流動對系統(tǒng)換熱效果的影響。在實驗工況條件下，振蕩流動對管內(nèi)對流換熱系數(shù)影響很小，但是振蕩流動可以造成部分污垢沉積物的脫落，起到了一定的除垢作用，使換熱器傳熱系數(shù)增加了22.2％。流體振蕩不僅可以抑制換熱器內(nèi)污垢的