污水源熱泵技術(shù)大講堂(五)
城市污水流動與換熱計算概論
張承虎1、楊海濱2、劉京1、孫德興1
城市污水流動與換熱計算概論
張承虎1、楊海濱2、劉京1、孫德興1
（1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱150090；2．國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計研究院，北京 100069）
摘要：本文概述了城市污水的流變特性、熱物性、流動阻力與換熱計算的思路與方法。
關(guān)鍵詞：污水、熱泵、流動、換熱
城市污水相對于暖通空調(diào)領(lǐng)域常見的流體，例如水、空氣、制冷劑等，是一種全新的工質(zhì)，其流動與換熱特性不同于清水，絕對不可以套用清水的公式進(jìn)行設(shè)計計算。下面將介紹近年來在城市污水流動與換熱理論研究方面的一些重要成果。
1、城市污水熱工特性
城市原生污水是一種典型的固液兩相流體，為了便于實(shí)驗(yàn)和理論分析，作如下定義：
原生污水：直接從污水干渠中底部抽取的，沒有經(jīng)過任何物理、化學(xué)、生物處理的污水稱為原生污水。水力連續(xù)濾面再生裝置所要處理的就是這種污水，因此對其中的污物性狀和分級濃度要有清晰的了解。
污水粗濾液：為了防止污雜物對換熱設(shè)備阻塞，一般都要對原生污水進(jìn)行過濾，濾網(wǎng)尺寸一般在3~5mm，經(jīng)過這種粗效過濾后得到的只含有小尺度污雜物的濾液稱為污水粗濾液。污水換熱器所要面臨處理的就是污水粗濾液。粗濾液的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、密度等參數(shù)是對對流換熱有真正影響的因素。此外，粗濾液的成分與換熱器的軟垢污染也是有很大關(guān)系的。
污水本體：污水粗濾液再經(jīng)過濾紙過濾后所得濾液稱為污水本體。
可以認(rèn)為污水粗濾液是污水本體與小尺寸污物的簡單物理混合，這一假設(shè)是合理的，同時使得問題的處理變得簡單。由于一種液體中加入少量小尺度固體微雜物后形成新的固液兩相流體與其本體在流變特性上沒有本質(zhì)上的變化，所以可對污水的本體進(jìn)行流變實(shí)驗(yàn)，而且基于質(zhì)量分?jǐn)?shù)加權(quán)的混合流體的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)及基于體積分?jǐn)?shù)加權(quán)的密度仍然是合理可用的。污水粗濾液的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、密度按下式計算：
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