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FLUID MACHIINERY
Vol.39,No.4,2011
文章编号:1005-0329(2011)04-0080-05
组合式热管
蒸发器在污
水源热泵中的应用
吴开荣',金苏敏
(1.安徽省化工设计院,安徽合肥230009;2南京工业大学,江苏南京210009
摘要:介绍了组合式热管蒸发器结构和工作原理。分析了组合式热管蒸发器传热过程。进行了实验研究。对污水
入口温度一定的情况下,不同的污水流量对组合式热管蒸发器冷侧传热系数、热侧传热系数和总传热系数的影响,热管
冷侧传热系数和热管热侧换热系数对热管总传热系数的影响以及冷热侧换热面积对热管总传热系数的影响进行了研
究
关键词:组合式热管;热泵;传热系数
中图分类号:T051.5
文献标识码:A
doi:10.3969/jis.1005-0329.2011.04.018
Assembled Heat Pipe Evaporator Applied to Waste water Source Heat Pump
WU Kai-rong JIN
(1.Anhui Designing Institute of Chemical Industry, Hefei 230009, China
2. Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China
Asa: t an wk f e a m ed ea p paor was uced, and the heat-transfer proces
of the assembled heat pipe evaporator was analyzed and experimentally investigated. Under the certain condition of sewage water
inlet temperature, the influences of various sewage flows on the heat transfer coefficient of cold side, the heat transfer coefficient
of eat sie and e oal ea a r c i of e as mbled heat pipe evaporator were researched. In adition, the effects
of the heat transfer coefficient of cold side and the heat transfer coefficient of heat side on the total heat transfer coefficient of heat
pipe, and he f ecs of e hot side area and cold side area on he o al eat transfer coefficient were studied
Key words: assembled heat pipe, heat pump, heat transfer coefficient
引言
人民币22.7亿元,这是一个惊人的数字,所以研
究污水源余
热回收热泵热水器具有非常实际的意
热泵是一种消耗一定量能源吸收低品位热源义。
制取大量高品位热能的系统,热泵的热源往往品
随着生活水平的不断提高,人们对大量生活
位较低,包括空气、地表水、地下水、土壤、太阳能热水的需求越来越大。发达国家热水供应的能耗
和工业废热等,既节约了能源,又减少了环境污已成为继室内供暖空调之后的第二大能耗,在美
染。环境空气常被作为热泵的免费热源,但是环国,热水器能耗约占居住建筑总能耗的17%?。
境温度随着季节变化,会对热泵效率产生不利的
热泵热水器在国外发达国家的运用已经相当成
影响,而其他形式的废热中比空气品质高的热源熟,其比例达到了80%左右。而我国热泵热水器
很多,比如宾馆、公共浴室、工厂排放出来的废水,由于出现时间晚、价位高、市场知晓度低等因素,
都具有较高的温度。据统计,我国公共浴室排放还没有形成一定的市场份额。据行业资料显示,
的废热水大多未加以利用就直接排入下水管道,2003年度国内(不含港、澳、台)热水器总销售量
每年由此造成的热损失达1.664x1014k,相当800万台,其中,燃气热水器占57.4%,电热水器
于568万吨标准煤口,如果按400元/计,可折合占31.3%,太阳能热水器占1.2%,热泵热水器
收稿日期:2010-09-10
011年第39卷第4期
流体机械
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仅占0.08%。但近年来发展迅速,市场空间非常组合式热管蒸发器,组合式热管蒸发器结构见图
大
1所示。组合式热管蒸发器的传热过程的温度分
目前,国内绝大多数公共浴室将生活洗浴热布见图2所示
水排水直接排人下水管道,据估算每年由此造成
的热损失达1.664×10“kJ,相当于5.68×10t标
热泵工质(蒸汽)
准煤,造成了很大的浪费?。若能利用此能量势
必可以得到相当可观的经济效益和生态效益。吴
热管冷凝段
热泵工质进
(板式换热
勇等人基于本校的公共浴室用能现状提出了一套
余热回收热泵系统的设计方案纠;孔祥雷等人基
下降管
于生活排水热较大的回收潜力设计了回收排水热
上升
的热泵热水器;陈观生等人对水源热泵型家用
热水器进行了试验研究?;王璐等人设计了一套
污水进
热管蒸发段
污水出
生活浊水余热回收热泵系统,其蒸发端采用了组
管壳换热器)
合式热管很好的解决了废热回收换热器防堵塞问
题、污垢防治与强化换热问题?;胡敏东等人对
生活浊水余热回收热泵系统进行了实验研究
图1组合式热管蒸发器结构示意
项南宏等人对热管废热回收蒸发器在浊水余热回
收中的应用进行了研究?。但热泵从污水源中
取热,工作条件恶劣,污垢、腐蚀、清洗非常容易造
成对热泵系统的破坏,而采用组合式热管蒸发器
水源温度
可以隔离污水源与热泵系统,保护在恶劣环境中
热管工质温度
使用的热泵系统,本文主要就组合式热管蒸发器
以及在污水源热泵热水器中应用进行研究。
热泵蒸发温度
2组合式热管蒸发器工作原理
图2组合式热管菾发器传热温度分布
组合式热管蒸发器传热过程是由板式换热器
由高效传热元件热管组成的热管换热器具有和管壳式换热器两个传热过程合并为一个传热过
结构紧凑、体积小、压降小效率高以及无需辅助
程,具体如下:
动力等优点,近年来在工程应用上已非常成熟,而
蒸发段管壳式换热器传热方程为:
组合式热管菾发器除了具有热管本身的优点外,
Q=A(宁-,)
还具有隔离冷热源、远距离传热、方便布置等优
冷凝段板式换热器传热方程为
点,在能源日益紧张的今天,节能减排已成为各国
关注的重点,因此在污水源热泵系统中使用组合
Q=KA(,-9)
2)
式热管菾发器对有效解决工质交叉污染的问题,
式中防一组合式热管蒸发器蒸发段(管売换
并对生活浊水余热回收热泵热水器的热量回收方
热器)传热系数,W/(m2:℃)
式及可行性提供了一条可供参考的途径。
Ka组合式热管蒸发器冷