沉浸式污水换热器的优化设计与性能分析

王春勇

（唐山三友硅业有限责任公司 河北省 063305）

1 前言

污水是生活中非常常见的一种废水，平时的排出量较大，对环境也造成了一定程度的污染。而且其具有简便易得、流量稳定以及置换效率高等独有特点，有很大的应用和转化潜力与空间。污水换热器是此技术的关键点，它主要作用就是转化污水。当然了，由于我国这项技术应用并不广泛，也缺少这方面的深入研究，所以，这个技术当前并不成熟，而且污水换热器也还存在着许多的问题没有得到解决。污水源热泵系统是其中的重要系统，国内当前使用的大部分为间接式热泵系统，而在间接式系统中又多采用沉浸式污水换热器。实际上，当前这方面的研究相对较少，我们更应该多加关注。

2 污水换热器简述

对污水换热器的性能起到决定性作用的就是污水源热泵系统。由于污水本身具有堵塞风险高、易结垢、腐蚀、粘度大等特点，由此可见，热泵的工作环境较差，存在着许多的隐患。尤其是热泵中的换热器的工作环境相对更差。污水再怎么说还是一种成分比较复杂的物质，很容易在转化过程中出现一系列的问题，比如说，造成换热器的阻塞甚至是腐蚀，这就会对换热器造成很大的影响。阻塞问题的出现会使得换热器的传热效率降低甚至停止工作。而污水中的物质我们不可能全都弄清楚，因此，符合问题也是当前存在的一大难题。污水具有很多独特特性，这就给污水换热器提出了一些要求。①应该具备光滑平直的流道以便于污水的流动。②要保证污水流通的截面面积不能过于小。③污水换热器的结构应该简单，方便后续的养护，日常的清洁。此外，污水换热器的工作环境决定了它必须要具有一定的承受压力的能力。④也是非常重要的一点就是，必须具备较强的抗腐蚀性，以便于应对污水中可能出现的各种物质。这些要求都是基本的必须具备的要求，才能够促进转化效率。

3 污水换热器的类型介绍

上述已经提到我国主要采用间接式污水源热泵系统，而采用污水换热器的其中又分为多种类型，壳管式换热器、林激式换热器、沉浸式热换器都是常见的类型。从换热器材料的方面也可以分为金属换热器和塑料换热器。我们今天着重要提到的就是沉浸式换热器。沉浸式换热器是指的将直管或者螺旋状弯管组成传热面，并将其沉浸在液体的容器或者池内的换热器。这种换热器有优势也有缺点，优点在于它的制作方法简单，结构没有那么复杂，使用非常轻便并且容易清洁。虽然并没有很强的抗腐蚀性，但是，这种换热器胜在更换管道非常方便，因此，也并不惧怕物质的腐蚀。由于技术的不成熟，也存在一些缺点和劣势。这种换热器对于温度等工况的改变情况并不太敏感，传热系数很低，此外，体积较大也对工作产生了一些阻碍和影响。改变这些问题成为当前的主要任务。

4 解决措施

问题的出现就是为了找到更好的办法去解决，既然我们发现了沉浸式污水转换器的缺点，就要对其设计进行一定的优化，以便于提高其性能。

4.1 减小体积，使其更加轻便

在设计的过程中，可以采用最简单的形式，将多余无用的东西都削减掉，只保留最原本、最重要的零件和部件，并在设计结构上将其紧凑一点，让体积在性能不便的前提下，减小一点。这样就可以在其运行时，减少工作量。最重要的一点是，设计的过程中一定要遵循结构简单的原则，不要过于复杂，以免在后续的防护和清洗工作中带来不必要的麻烦。

4.2 提高其敏感度

由于换热器内流体的体积较大，因此，大大降低了换热器气的敏感度。我们在设计时可以有意识地将内部空间减小，缩减污水的流动体积，这样可以在一定的程度上提高其敏感度。

4.3 增加传热系数

污水的流动体积大，流速慢，因此，液体的温度基本上与最终的温度没有太大的差异。提高液体的流动速度是当前提高传热系数的有效途径之一，选择光滑度更大的材料进行制作是具体措施。当然了，换热器内污水的浓稠程度对其也是重要的影响因素之一，可以人为的控制。

4.4 选择最合适的制作材料

塑料材料因其具有着一些特性，可以作为最佳选择备选。塑料的表面张力其实很低，这也使得它的表面非常光滑，不易于物质的黏附，对于聚集污垢的问题有一定的作用。不仅如此，塑料材料具有相对比较稳定的化学性质，有一定的抗腐蚀性，正好适用于换热器。还有一点就是，塑料材料廉价易得，成本较低，不难获取，大量使用也完全不是问题。

5 结束语

综上所述，我国的污水转化器起步较晚，技术不够成熟，还有很长的路要走。沉浸式污水换热器在未来有很大的发展潜力，可以进一步的研究优化。这项技术对于我国的环境保护与可持续发展都有着巨大的意义，为时代发展做出巨大的贡献。

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