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1、第22卷第13期中国给水排水Vol.22No.132006年7月CHINAWATER&WASTEWATERJul.2006污水源热泵处理低温污水的模拟分析姚杨,宋艳,那威(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:城市污水是一个优良的低温余热源,为保证低温污水生物处理的顺利进行,可考虑回收处理出水中的热能并用其加热原水以提高水温,为此提出了以处理出水为热源,以原水为热汇的热泵系统,并根据污水水质的特殊性和大温差换热的特点,使用了多级淋激式冷凝器。建立了各部件的模型,并模拟计算了三级淋激式换热器及整个热泵系统的性能,分析了污水流量和进口污水温度等参数对系统性能的影响。模拟计
2、算结果显示,在设定的工况下出口污水温度为29.569℃,能够满足生物处理的要求,说明系统具有可行性;同时其能效比为4.177,又具有节能性和经济性。关键词:污水源热泵;淋激式换热器;性能模拟;生物处理中图分类号:X706文献标识码:C文章编号:1000-4602(2006)13-0070-04SimulationandAnalysisofSewage2sourceHeatPumpforLowTemperatureWastewaterTreatmentYAOYang,SONGYan,NAWei(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,Harbin
3、InstituteofTechnology,Harbin150090,China)Abstract:Sewageinurbanareascanbeasourceofalowtemperatureheatenergyduetothelargeheatcapacity.Asewage2sourceheatpumpsystemusingtreatedsewageasaheatsourcetoheatrawsew2agewaspresentedinordertoensuresuccessfulbiologicalsewagetreatmentatalowtemperature.Thethree2sta
4、gesprayheatexchangerwasintroducedasthecondenserintheheatpump.Theperformanceofthesystemwassimulatedandanalyzedwiththechangeofenvironmentparameters,suchasthesewageflowquantityandthesewagetemperatureattheentranceofheatexchangers.Theresultsshowthatthisnovelsystemcanbeutilizedinbiologicalwastewatertreatm
5、entincoldclimatesbecauseofitsenergy2sav2ingandhighefficientcharacteristics.Underthegivencondition,sewagetemperaturecanbeenhancedfrom15℃to29.569℃,andtheEnergyEfficiencyRatio(EER)ofthesystemcanreachto4.177.Keywords:sewage2sourceheatpump;sprayheatexchanger;performancesimulation;bio2logicaltreatment1新系统
6、的提出出用热泵系统回收二级处理出水中的热能并将其回目前,我国大多数污水处理厂所采用的工艺均用于处理前的污水(15℃),使水温提高到30℃左[1][2]为活性污泥法,其最适宜的温度范围是25～右,从而保证曝气池中生化反应的正常进行。该30℃。为保证低温下污水处理过程的顺利进行,提热泵系统的工作原理见图1。·70·第13期姚杨,等:污水源热泵处理低温污水的模拟分析第22卷模:采用系统辨识法和DataFit数据分析软件建立螺杆式压缩机的模型;采用分区集中参数法建立三级淋激式冷凝器的模型;采用集中参数法建立电子膨胀阀和三级壳管式蒸发器的模型。然后以质量守恒、能量守恒、动量守恒为约束条件,将各部件的模型
7、结合起来(不考虑系统循环各点状态参数随时间[3、4]的变化)构成整个系统的稳态模型。最后根据计算机仿真原理,编制程序对系统模型进行求解。2系统在设定工况下的模拟计算结果图1污水源热泵系统的原理简图在蒸发器出口过热度(Δtsh)和冷凝器出口过冷Fig.1Principlechartofsewage2sourceheatpump度(Δtsl)一定的情况下,影响污水源热泵系统运行由于污水水质的特殊性及结
