江水源熱泵換熱器污垢研究.pdf

1、江水源熱泵是一種可再生能源利用技術。由于受水質的影響，江水源熱泵換熱器可能產生污垢并由此導致系統能耗增加、制冷制熱效果降低及設備使用壽命縮短等問題。因此對江水源熱泵換熱器污垢的研究對于水源熱泵技術的應用與推廣具有積極的意義。本研究針對引起江水源熱泵換熱器結垢的主要因素進行分析，根據對換熱器污垢生長的影響程度判斷水質優(yōu)劣，實驗分析水質指標對污垢生長的影響，并得出相應結論。
　　從含沙量、濁度、泥沙粒徑及其他指標四個方面分析了重慶地區(qū)

2、長江、嘉陵江水質特征，可以看出兩江含沙量和濁度季節(jié)性變化明顯，且含沙量均不滿足水源熱泵系統的要求。在泥沙粒徑方面，兩江泥沙粒徑很小，主要是以粘土性細顆粒為主。通過分析發(fā)現細小泥沙顆粒是影響江水源熱泵污垢生長的關鍵因素，含沙量、濁度和泥沙粒徑反應了江水中泥沙顆粒的情況。采用實驗方法，配制50組不同含沙量和粒徑的水樣，通過對不同粒徑的水樣分組，分別得出濁度、含沙量、泥沙粒徑三者之間的關系擬合曲線方程。結果表明：采用中值粒徑d50作為顆粒平均

3、直徑建立的預測濁度-含沙量的方法能較準確的反映出濁度、含沙量和泥沙粒徑三者的關系。
　　根據現有規(guī)范及已有研究成果，通過比較各指標對換熱器結垢的影響，分析確定了影響江水源熱泵換熱器結垢的5個水質指標（PH值、鐵離子、含沙量、濁度、電導率）的評價標準，并提出了標準范圍。以此為依據，采用模糊綜合評價法，分析了在引起江水源熱泵換熱器結垢方面長江在不同時刻的水質類別。結果表明：從水質方面來看，長江作為江水源熱泵的源水時，水質達不到標準的要

4、求，需要經過水處理后方可進入機組。特別是在汛期時，由于含沙量和濁度特別大，若仍采用直接式系統，則需考慮特殊的水處理方式。提出了一個水質綜合參數，從江水各指標對換熱器結垢影響程度和相關研究及國家標準對各指標引起換熱器結垢的指標臨界值兩個方面定義水質綜合參數為水質結垢潛能值（WSP），根據已有數據分析得該公式，并明確了計算方法。
　　搭建水源熱泵系統實驗臺，實驗配置3種不同泥沙粒徑的水源，中值粒徑d50分別為5.01μm、10.98μ

5、m和22.90μm。通過實驗結果發(fā)現，水源中值粒徑d50分別為5.01μm、10.98μm和22.90μm所對應的換熱管污垢誘導期分別為17h、24h和32h，且相應的污垢熱阻穩(wěn)定值分別為.1104′-24 m/)(×w k、1.3×10-4（m2·k）/w25 m/)(×w k?？梢娝粗心嗌沉降拇笮∨c誘導期成正比，與污垢熱阻的穩(wěn)定值成反比。當粒徑越小時，誘導期越短，而污垢熱阻的穩(wěn)定值越大。可見泥和109′-沙粒徑越小，越容易使換熱

6、管中形成污垢。
　　將實驗結果分別與污垢預測模型、江水原水實驗及規(guī)范手冊進行對比，并比較了實驗系統污垢狀態(tài)與清潔狀態(tài)及實驗水源泥沙粒徑與現行水處理情況。結果表明：換熱管內水源中值粒徑分別為d50=5.01μm、d50=10.98μm、d50=22.9μm時，污垢緩慢增長期之后的污垢熱阻隨時間的變化規(guī)律與Zubair和Sheikh等提出的污垢漸進式增長特性相吻合；無論是江水原水實驗還是配水實驗，污垢的生長均符合漸進式增長的特性，且均