換熱管內污水湍流流動沿程阻力特性研究

劉志斌,吳榮華

(1.青島大學，山東青島 266071；2.大連民族大學，遼寧大連 116600)

換熱管內污水湍流流動沿程阻力特性研究

劉志斌1,2,吳榮華1

(1.青島大學，山東青島 266071；2.大連民族大學，遼寧大連 116600)

針對污垢沉積引起換熱管阻力變化的問題，建立了換熱管內污水流動阻力變化的數學模型.本文提出管內污水流動的沿程阻力系數為潔凈狀態下換熱管內污水的初始流速和時間的函數模型。基于此模型，通過理論推導獲得了換熱管內污水流動的沿程阻力系數表達式，分析了不同流動狀態下沿程阻力系數的影響因素。通過試驗獲得了換熱管污染后管內沿程阻力系數的半經驗公式。結果表明：在考慮污垢底層影響時，管內污水流動的沿程阻力系數與潔凈狀態下管內污水初始流速和運行時間有關；該關系可用粘性底層的厚度和污垢厚度來表示。

阻力特性；污垢；熱泵

1 前言

污水換熱器是原生污水源熱泵系統中關鍵的設備之一。從便于清洗的角度考慮，目前污水換熱器的結構形式以管殼式換熱器為主，且污水在換熱管管內流動。污水流動的粘度特性是進行該類換熱器水力計算和熱力計算的重要參數。相關學者針對該參數進行了大量的理論分析和試驗研究。文獻[1]通過試驗給出了湍流工況下沿程阻力系數的經驗公式，但其計算過程中僅考慮了管徑對沿程阻力系數的影響，該計算方法與謝才公式類似；文獻[2]在研究污水本構特性的基礎上，通過試驗分別給出了污水在圓管內層流和湍流的沿程阻力系數的計算式，通過廣義雷諾數來表示污水中污雜物對污水粘度的影響，該研究成果并未反應出污垢沉積在換熱面的過程，以及污垢引起流動阻力變化的特性。……