城市污水作为低品位热源的分析及其热泵辅助系统的针对性配置.pdfVIP

2009年第9期 节 能 (总第326期) ENERGYCONSERVAllON 城市污水作为低品位热源的分析及其热泵 辅助系统的针对性配置 张志仁1，张弛2，吕 菲1，王子剑1 (1．沈阳新北热电有限责任公司，辽宁沈阳110013；2．东北大学，辽宁沈阳110004) 摘要：城市污水作为热泵供热系统的低品位热源已经为人们所普遍接受。然而，污水的非牛顿流问题以 及污水动力粘度高最终会造成其输送成本偏高、传热系数降低等问题，这需要在系统设计时对其做针对 性思考。实践证明，与较高可靠性相适应的污水热泵杌组的辅助系统应包括：污水沉降系统、污水阻污 器、污垢清洗装置和前置换热器等。 关键词：城市污水；动力粘度；污水沉降系统；前置换热器 中图分类号iX703文献标识码：A文章编号：1004—7948(2009)09—0049—03 1污水源热泵能量应用原理 W一压缩机运转时的机械功，kJ／h。 城市污水常被视为热泵供热系统的低品位热 Q。=1000(h。一h。i)q。 (2) 源，主要因为它常年处于1l—19℃(沈阳地区)。热 式中：^。一低品位热源流出蒸发器时该温度所对应 泵机组通用的工质液R22(R134a)在0．68MPa 的焓值，kJ／kg； (0．41MPa)压力下，在11—19℃时就能汽化并吸收|}l。i一低品位热源流人蒸发器时该温度所对应 与其汽化热相对应的热量(～197kJ／kg)；汽化了的 的焓值，kJ／kg； 工质若等熵压缩到1．94MPa(1．32MPa)，它就会液 q。一流经蒸发器的低品位热源水的质量流 化释放出与其汽化热相对应的热量(～154kJ／kg)。量，t／h。 在这一状态下工质的饱和温度已经是50℃。如果 燃煤锅炉通过循环水(或蒸汽)输出的热量则 此时让其与循环水进行热交换，系统就会得到近于 来自于燃煤的燃烧，是其化学能所转化成的热能。 50℃的水，其能量品位应该说是发生了质的变化。 热泵机组热汲取过程的显著特点就是构成热传 2热泵机组与燃煤锅炉在热汲取环节传热动力的差 递的原动力——平均温差比较小。一般设定蒸发器 异 的蒸发温度为5～8。c，热源温度则是11一15℃。相 仅从能量转换这个层面看，热泵与燃煤锅炉都 应传热平均温差△f。约为6．5。C；而燃煤锅炉的平 是能量品位提升装置。但是，如果从热载体在其输 均放热温度约为9000C，平均吸热温度约为350℃， 人输出接口的形态来看，两者又存在着较大差异。 相应传热平均温差△f。约为620～7200C。 进出热泵的热载体形态基本相同(人口是液态，出 热泵蒸发器低品位热源向工质液传递热量的温 口还是液态)；而进出燃煤锅炉的热载体的形态却 差小引发的结果是： 有着很大差异(入口是固态，出口则是液态或者汽 (1)热通量小。热通量就是单位时间内热量从 态)。水源热泵在冷凝系统通过循环水输出的热 ～个热载体通过一个界面传递到另一个热载体，单 量，实际就是取自于地下水、江河水或者城市污水流 位面积所传递的量值(kW／m2)。热通量与温差成 经蒸发系统时温降所释放出的热量(数值需加上压 正比。 缩机工作的机械功)，即： (2)炯损小。炯损就是在热传递过程中，没有 Q。=Q。+w (1) 实现热转换的那部分热能。炯损与温差亦成正比； 式中：Q。一热泵在冷凝系统通过循环水输出的热