沉浸式污水換熱器的優(yōu)化設(shè)計與性能分析

王春勇

（唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司 河北省 063305）

1 前言

污水是生活中非常常見的一種廢水，平時的排出量較大，對環(huán)境也造成了一定程度的污染。而且其具有簡便易得、流量穩(wěn)定以及置換效率高等獨有特點，有很大的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化潛力與空間。污水換熱器是此技術(shù)的關(guān)鍵點，它主要作用就是轉(zhuǎn)化污水。當(dāng)然了，由于我國這項技術(shù)應(yīng)用并不廣泛，也缺少這方面的深入研究，所以，這個技術(shù)當(dāng)前并不成熟，而且污水換熱器也還存在著許多的問題沒有得到解決。污水源熱泵系統(tǒng)是其中的重要系統(tǒng)，國內(nèi)當(dāng)前使用的大部分為間接式熱泵系統(tǒng)，而在間接式系統(tǒng)中又多采用沉浸式污水換熱器。實際上，當(dāng)前這方面的研究相對較少，我們更應(yīng)該多加關(guān)注。

2 污水換熱器簡述

對污水換熱器的性能起到?jīng)Q定性作用的就是污水源熱泵系統(tǒng)。由于污水本身具有堵塞風(fēng)險高、易結(jié)垢、腐蝕、粘度大等特點，由此可見，熱泵的工作環(huán)境較差，存在著許多的隱患。尤其是熱泵中的換熱器的工作環(huán)境相對更差。污水再怎么說還是一種成分比較復(fù)雜的物質(zhì)，很容易在轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)一系列的問題，比如說，造成換熱器的阻塞甚至是腐蝕，這就會對換熱器造成很大的影響。阻塞問題的出現(xiàn)會使得換熱器的傳熱效率降低甚至停止工作。而污水中的物質(zhì)我們不可能全都弄清楚，因此，符合問題也是當(dāng)前存在的一大難題。污水具有很多獨特特性，這就給污水換熱器提出了一些要求。①應(yīng)該具備光滑平直的流道以便于污水的流動。②要保證污水流通的截面面積不能過于小。③污水換熱器的結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單，方便后續(xù)的養(yǎng)護(hù)，日常的清潔。此外，污水換熱器的工作環(huán)境決定了它必須要具有一定的承受壓力的能力。④也是非常重要的一點就是，必須具備較強(qiáng)的抗腐蝕性，以便于應(yīng)對污水中可能出現(xiàn)的各種物質(zhì)。這些要求都是基本的必須具備的要求，才能夠促進(jìn)轉(zhuǎn)化效率。

3 污水換熱器的類型介紹

上述已經(jīng)提到我國主要采用間接式污水源熱泵系統(tǒng)，而采用污水換熱器的其中又分為多種類型，殼管式換熱器、林激式換熱器、沉浸式熱換器都是常見的類型。從換熱器材料的方面也可以分為金屬換熱器和塑料換熱器。我們今天著重要提到的就是沉浸式換熱器。沉浸式換熱器是指的將直管或者螺旋狀彎管組成傳熱面，并將其沉浸在液體的容器或者池內(nèi)的換熱器。這種換熱器有優(yōu)勢也有缺點，優(yōu)點在于它的制作方法簡單，結(jié)構(gòu)沒有那么復(fù)雜，使用非常輕便并且容易清潔。雖然并沒有很強(qiáng)的抗腐蝕性，但是，這種換熱器勝在更換管道非常方便，因此，也并不懼怕物質(zhì)的腐蝕。由于技術(shù)的不成熟，也存在一些缺點和劣勢。這種換熱器對于溫度等工況的改變情況并不太敏感，傳熱系數(shù)很低，此外，體積較大也對工作產(chǎn)生了一些阻礙和影響。改變這些問題成為當(dāng)前的主要任務(wù)。

4 解決措施

問題的出現(xiàn)就是為了找到更好的辦法去解決，既然我們發(fā)現(xiàn)了沉浸式污水轉(zhuǎn)換器的缺點，就要對其設(shè)計進(jìn)行一定的優(yōu)化，以便于提高其性能。

4.1 減小體積，使其更加輕便

在設(shè)計的過程中，可以采用最簡單的形式，將多余無用的東西都削減掉，只保留最原本、最重要的零件和部件，并在設(shè)計結(jié)構(gòu)上將其緊湊一點，讓體積在性能不便的前提下，減小一點。這樣就可以在其運行時，減少工作量。最重要的一點是，設(shè)計的過程中一定要遵循結(jié)構(gòu)簡單的原則，不要過于復(fù)雜，以免在后續(xù)的防護(hù)和清洗工作中帶來不必要的麻煩。

4.2 提高其敏感度

由于換熱器內(nèi)流體的體積較大，因此，大大降低了換熱器氣的敏感度。我們在設(shè)計時可以有意識地將內(nèi)部空間減小，縮減污水的流動體積，這樣可以在一定的程度上提高其敏感度。

4.3 增加傳熱系數(shù)

污水的流動體積大，流速慢，因此，液體的溫度基本上與最終的溫度沒有太大的差異。提高液體的流動速度是當(dāng)前提高傳熱系數(shù)的有效途徑之一，選擇光滑度更大的材料進(jìn)行制作是具體措施。當(dāng)然了，換熱器內(nèi)污水的濃稠程度對其也是重要的影響因素之一，可以人為的控制。

4.4 選擇最合適的制作材料

塑料材料因其具有著一些特性，可以作為最佳選擇備選。塑料的表面張力其實很低，這也使得它的表面非常光滑，不易于物質(zhì)的黏附，對于聚集污垢的問題有一定的作用。不僅如此，塑料材料具有相對比較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，有一定的抗腐蝕性，正好適用于換熱器。還有一點就是，塑料材料廉價易得，成本較低，不難獲取，大量使用也完全不是問題。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國的污水轉(zhuǎn)化器起步較晚，技術(shù)不夠成熟，還有很長的路要走。沉浸式污水換熱器在未來有很大的發(fā)展?jié)摿?，可以進(jìn)一步的研究優(yōu)化。這項技術(shù)對于我國的環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展都有著巨大的意義，為時代發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

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