城市污水源热泵应用关键技术

  1)阻塞污染问题. 城市污水含有大量大尺度污物及小尺度悬浮固体. 前者表现在对管路与设备的阻塞, 后者表现在对换热设备的污染形成热阻及其对流体的流动与热物性参数造成影响. 为此进行污水处理是不可行的, 因为污水处理的最低费用也要高于从污水中提取热量或冷量的价值. 将污水取至系统中进行过滤也不是好办法, 最主要的是系统中过滤格栅上污物的清除问题. 由于城市污水水质很差, 过滤格栅上污杂物的清除量大、频率高, 必须采用机械格栅, 造价高, 占地大, 而且还有污杂物的处理和设备间空气洁净的保持问题. 从城市污水干渠到过滤格栅之间的引水段管路也存在污杂物的淤积与清理问题. 最好的办法是将污杂物阻隔在污水干渠中, 不让大尺度污杂物进入系统, 开发新的除污工艺.

 

  2)流动换热问题. 对城市污水只能进行“粗效”处理, 进入换热系统时, 还含有大量微尺度型污物, 实际上是一种固液两相, 固相多组分流动,其流动阻力与换热特性较清水有很大差异, 已表现出很强的非牛顿流特性, 即流动过程中, 切应力与速度梯度呈非线性:τ=k(du /dy )n. 式中:k 、n为本构常数, 经测得k =2.2 ×10-4 , n =1.6. 因此, 污水换热器的结构、尺寸不能简单地套用常规清水换热器的设计方法. 然而, 关于非牛顿流的紊流流动与换热问题, 由于实际应用很少, 目前的研究尚未深入, 其相关的理论模式与计算方法并不成熟. 为此研究城市污水的流动与传热问题, 建立适合工程应用的计算模型与方法, 是城市污水源热泵应用要解决的另一个关键问题.