城市原生污水冷熱源系統(tǒng)污垢及其對(duì)策

城市污水含有大量各類固態(tài)、液態(tài)污、雜物。各類污、雜物與污水換熱設(shè)備換熱面接觸后，換熱管表面極易形成影響系統(tǒng)整體性能的污垢，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該污垢為微生物垢。針對(duì)微生物垢的物理、生化特性及其對(duì)污水換熱設(shè)備的影響，本課題對(duì)以下4個(gè)方面展開研究：（1）微生物垢的形成過程及機(jī)理；（2）微生物垢對(duì)污水換熱設(shè)備流動(dòng)、換熱性能的影響；（3）考慮污垢時(shí)污水換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)；（4）在線防、除垢污水換熱設(shè)備的開發(fā)與設(shè)計(jì)。主要完成了以下主要研究?jī)?nèi)容：（1）微生物垢的形成包含微生物從污水到換熱面、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從污水到污垢的傳質(zhì)過程，影響微生物垢的主要因素有：污水水質(zhì)、污水流速、換熱面材質(zhì)；污水流速與換熱面材質(zhì)對(duì)污垢的形成、達(dá)到平衡所需的時(shí)間、平衡厚度等有決定性影響；（2）微生物垢在換熱表面的沉積對(duì)換熱過程影響明顯，結(jié)垢前后換熱系數(shù)可減小40-60%，污垢還會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)截面減小，流動(dòng)阻力增加，單管實(shí)驗(yàn)表明，結(jié)垢前后阻力增加約12%；（3）采用遺傳算法對(duì)考慮污垢的殼管換熱設(shè)備進(jìn)行了分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理的設(shè)計(jì)流速與換熱管長(zhǎng)可提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；（4）開發(fā)了兩類在線除垢設(shè)備，一類采用可折疊管程隔板可實(shí)現(xiàn)多管程污水換熱設(shè)備的在線除垢，另一類采用寬流道熱管換熱，城市污水無需經(jīng)過中間換熱，可直接進(jìn)入熱泵機(jī)組。極大的提高了系統(tǒng)性能。該研究工作已發(fā)表論文6篇，其中SCI檢索1篇，EI檢索3篇，已完成待發(fā)表論文3篇，申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)，已獲授權(quán)2項(xiàng)，獲權(quán)實(shí)用新型專利4項(xiàng)，已交稿待發(fā)表專著1部，培養(yǎng)研究生3名。 2100433B

隨著暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的不斷增加，建筑系統(tǒng)節(jié)能減排的壓力日趨巨大，開發(fā)、應(yīng)用新的綠色可替代能源已迫在眉睫。城市原生污水具有數(shù)量巨大、冬夏溫度適宜、分布廣等特點(diǎn)，是一種優(yōu)良的可再生低位冷熱源，是低碳建筑的有力支點(diǎn)。但由于水質(zhì)原因，城市原生污水冷熱源系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致其性能低下。污垢問題已成為該系統(tǒng)推廣應(yīng)用的瓶頸問題。而污水系統(tǒng)的污垢屬有機(jī)物軟垢，不同于其他換熱系統(tǒng)常見的結(jié)晶硬垢；在物性、形成機(jī)理及其防、除垢技術(shù)等方面均有不同的特點(diǎn)。本課題基于減小污垢的影響、提高系統(tǒng)性能的目標(biāo)，運(yùn)用理論與實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)城市原生污水冷熱源系統(tǒng)軟垢的物理化學(xué)特性、形成機(jī)理、增長(zhǎng)模型及其對(duì)系統(tǒng)的影響等展開分析；并對(duì)污水系統(tǒng)專用高效換熱設(shè)備、滿液式蒸發(fā)器、防除垢技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用等進(jìn)行研究；同時(shí)完成城市原生污水冷熱源系統(tǒng)軟垢對(duì)策及其評(píng)價(jià)體系的建立；為城市原生污水冷熱源系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用提供參考。

全書共分八章。第一章介紹了換熱設(shè)備污垢的基本概念、分類，污垢耗費(fèi)的估算及污垢研究簡(jiǎn)史。第二、三章討論了各類污垢的形成過程，著重分析了影響污垢特性的主要因素，介紹了有影響的預(yù)測(cè)模型。第四章羅列了污垢監(jiān)測(cè)技術(shù)、設(shè)備和污垢實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、評(píng)價(jià)及利用。第五至八章闡明了各種防垢、抑垢和除垢對(duì)策，以及這些對(duì)策的利用和效果評(píng)價(jià)方法。書末附有美國(guó)管式換熱器制造商協(xié)會(huì)（TEMA）的最新版污垢系數(shù)值和內(nèi)容索引。本書的特點(diǎn)是內(nèi)容豐富、實(shí)用、理論和應(yīng)用密切結(jié)合。

第一章 概論

1.1 污垢對(duì)換熱設(shè)備的影響

1.2 換熱設(shè)備污垢研究的意義

1.3 污垢的分類

1.4 污垢耗費(fèi)的估算（垢害的定量估計(jì)）

1.5 污垢研究簡(jiǎn)史、現(xiàn)狀與展望

附錄 生物污垢的基礎(chǔ)知識(shí)

參考文獻(xiàn)

第二章 污垢的形成過程與影響因素分析

2.1 污垢的形成過程

2.2 污垢形成的輸運(yùn)機(jī)制

2.3 污垢形成的附著機(jī)制

2.4 污垢形成的剝蝕機(jī)制

2.5 污垢形成的誘導(dǎo)期

2.6 污垢影響因素分析

2.7 強(qiáng)化傳熱方法對(duì)污垢特性的影響

參考文獻(xiàn)

第三章 污垢積聚的預(yù)測(cè)（模型）

3.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?

3.2 顆粒污垢預(yù)測(cè)模型

3.3 化學(xué)反應(yīng)污垢預(yù)測(cè)模型

3.4 析晶污垢預(yù)測(cè)模型

3.5 腐蝕污垢預(yù)測(cè)模型

3.6 生物污垢預(yù)測(cè)模型

3.7 凝固污垢預(yù)測(cè)模型

3.8 混合污垢的特征

3.9 氣側(cè)污垢預(yù)測(cè)

3.10 食品污垢的預(yù)測(cè)

3.11 污垢預(yù)測(cè)的概率模型

3.12 通用模型

參考文獻(xiàn)

第四章 污垢監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)

4.1 概述

4.2 污垢監(jiān)測(cè)的熱學(xué)法

4.3 污垢監(jiān)測(cè)的非熱學(xué)法

4.4 液側(cè)污垢監(jiān)測(cè)技術(shù)

4.5 氣側(cè)污垢監(jiān)測(cè)技術(shù)

4.6 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取與利用

4.7 污垢數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)與利用

參考文獻(xiàn)

第五章 防垢對(duì)策——設(shè)備投運(yùn)前所采取的策略

5.1 污垢對(duì)換熱器設(shè)計(jì)的影響

5.2 換熱器設(shè)計(jì)時(shí)污垢數(shù)據(jù)的來源

5.3換熱器設(shè)計(jì)時(shí)考慮污垢的方法

5.4換熱器型式、材料和表面處理方式的選擇

5.5考慮污垢時(shí)換熱器的設(shè)計(jì)

5.6考慮污垢時(shí)換熱器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)

第六章 抑垢對(duì)策——設(shè)備運(yùn)行階段所采取的策略

6.1 運(yùn)行前的檢查與試驗(yàn)

6.2 冷卻水污垢的抑制策略

6.3 氣側(cè)污垢的抑制策略

6.4 運(yùn)行中液側(cè)污垢的抑制策略

6.5 考慮污垢的啟停程序優(yōu)化

參考文獻(xiàn)

第七章 除垢對(duì)策——污垢形成后所采取的策略

7.1 概述

7.2 換熱氣的最佳清洗周期

7.3 機(jī)械清洗技術(shù)

7.4 化學(xué)清洗技術(shù)

7.5 污垢在線清洗技術(shù)

參考文獻(xiàn)

第八章 污垢對(duì)策的評(píng)價(jià)、選用與展望

8.1 污垢對(duì)策的評(píng)價(jià)

8.2 防垢技術(shù)的評(píng)價(jià)

8.3 抑垢技術(shù)的評(píng)價(jià)

8.4 除垢技術(shù)的評(píng)價(jià)

8.5 當(dāng)前對(duì)策研究的幾個(gè)傾向性問題

8.6 對(duì)策選用的一般原則和實(shí)施步驟

8.7 對(duì)策技術(shù)研究展望2100433B

換熱設(shè)備污垢的形成是一個(gè)有著能量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞的物理/化學(xué)過程，有時(shí)還伴有生物活動(dòng)。污垢的存在給換熱設(shè)備造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此換熱設(shè)備污垢的形成機(jī)制、監(jiān)測(cè)和對(duì)策的研究成為節(jié)能技術(shù)的重要內(nèi)容，也是傳熱界一直關(guān)注、亟待解決的主要問題之一。

本書基于作者近八年污垢問題的研發(fā)體會(huì)，結(jié)和500余篇國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的研讀心得，按照第一版的體系和風(fēng)格，補(bǔ)充了相當(dāng)數(shù)量新內(nèi)容，原有內(nèi)容也進(jìn)行了部分更新和改寫，篇幅擴(kuò)充了一倍多，以適應(yīng)污垢科技發(fā)展和工程應(yīng)用的需要。

《鑄造缺陷及其對(duì)策》在全國(guó)鑄造學(xué)會(huì)的積極聯(lián)系、指導(dǎo)下，于2008年9月由機(jī)械工業(yè)出版社出版了該書的中文版?！惰T造缺陷及其對(duì)策》中文版出版后，受到了全國(guó)廣大鑄造工作者的歡迎和好評(píng)。大家感到這《鑄造缺陷及其對(duì)策》圖文并茂，通俗易懂地解說各種鑄造缺陷，能夠幫助現(xiàn)場(chǎng)的鑄造技術(shù)人員及時(shí)判明他所遇到的缺陷屬于何種類型的缺陷，并準(zhǔn)確地找出缺陷產(chǎn)生的原因及解決方案，極具實(shí)用價(jià)值，是鑄造相關(guān)技術(shù)人員的好幫手。對(duì)于從事鑄造生產(chǎn)的人來說，鑄造缺陷是無法回避而又必須解決的最大課題。為了降低鑄造成本和擴(kuò)大鑄件的應(yīng)用范圍，消除鑄造缺陷是極其重要的一環(huán)。如果能做到鑄造零缺陷，將對(duì)提高鑄件的可靠性和降低成本起到不可估量的作用。為此，日本鑄造工學(xué)會(huì)成立了以早稻田大學(xué)中江秀雄教授為首的《鑄造缺陷及其對(duì)策》編委會(huì)，歷時(shí)三年，前后召開9次編委會(huì)，于2006年完成了該書的資料收集和編輯工作。該書的編寫目的是探究各種鑄造缺陷產(chǎn)生的原因及其對(duì)策，而且利用了X射線衍射、掃描電子顯微鏡（SEM）的電子探針（EPMA）等先進(jìn)的材料測(cè)試儀器，進(jìn)行了科學(xué)的分析和解說。書中敘述了鑄造缺陷的名稱、分類、分析、解說，列舉了181種缺陷的宏觀、顯微、電子顯微、電子探針分析圖片及文字說明，在每個(gè)案例中都對(duì)鑄造缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并給出了解決這些鑄造缺陷的對(duì)策。這些案例將有助于鑄造工程技術(shù)人員在解決生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題時(shí)學(xué)習(xí)和借鑒。 {zzjj}