換熱器結垢原理與抑制技術 沈朝 姚楊 王源 9787111728092 【台灣高等教育出版社】

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適讀人群 ：暖通、動力工程等學科的師生及研究人員
換熱器是能量交換的重要部件，在諸多行業中發揮著關鍵作用，涉及建築、交通、市政、化工等30多個領域，並相互交織形成一系列產業鏈條。全球工業化和技術進步推動了換熱器市場的發展。同時，在「碳中和」的大背景下，為了降低化石能源消耗，減輕環境污染，開發和利用可再生能源已成為必然趨勢。本書的研究工作在這方面做出了有益的探索。

內容簡介
換熱器在運行過程中普遍面臨著一個問題——換熱表面結垢，嚴重影響了設備的換熱效率、安全性能和使用壽命。本書針對換熱器表面污垢的生長機理、污垢熱阻預測模型以及污垢抑制技術，進行了全面系統的介紹。基於對污垢生長特性的認識，探索了抑垢和除垢方法，提出了具有除污和抑垢功能的換熱器。同時聚焦廣泛應用於熱泵空調系統的強化換熱管，揭示了其在長期運行過程中混合污垢的生長機理，建立了多參數污垢預測模型，用於指導換熱器設計與開發，提出了抑制污垢生長的相關策略。
本書可供土木工程（暖通空調）、動力工程及工程熱物理相關領域的學者及工業界技術人員使用，也可作為高等院校相關專業學生的教材或參考書。

目錄
前 言
物理量名稱及符號表
第1章 污垢問題及危害········ 1
1 1 城市污水廢熱回收利用及污垢·········· 1
1 1 1 廢熱利用的可行性及潛力 ·········· 2
1 1 2 熱泵回收污水廢熱項目介紹 ·········3
1 1 3 污水換熱的污垢問題 ············5
1 2 空調冷卻水強化換熱及污垢··········6
1 2 1 冷卻水換熱器常用換熱管 ·········6
1 2 2 冷卻水側的污垢問題 ············13
1 3 污垢研究的歷史與現狀············14
1 3 1 污垢研究的歷史 ·············14
1 3 2 顆粒污垢的研究現狀 ············17
1 3 3 析晶污垢的研究現狀 ············18
1 3 4 長期污垢實驗研究現狀 ···········22
1 3 5 污垢研究的總結 ········23
第2章 城市污水廢熱利用研究···········25
2 1 污水源熱泵的研究現狀··········25
2 1 1 中國的污水源熱泵研究報道 ············25
2 1 2 國外的污水源熱泵研究報道 ············27
2 1 3 污水源熱泵在其他特殊領域的應用研究 ·········28
2 1 4 污水源熱泵的經濟效益 ············28
2 2 污水源熱泵系統的性能預測·········31
2 2 1 人工神經網路 ·············31
2 2 2 人工神經元網路建模 ·········35
2 2 3 訓練人工神經網路的實驗數據 ··········36
2 2 4 污水源熱泵系統的性能預測 ············38
2 3 污水物性分析··········42
2 3 1 城市污水的物理成分（組分） ·········42
2 3 2 污水的流動與傳熱特性 ············45
2 3 3 污水特性 ·············45
2 4 污水廢熱回收專用設備··········49
2 4 1 污水取水裝置 ·············49
2 4 2 污水換熱器 ··········53
第3章 污水中污垢特性及除污型換熱器研發 ·············58
3 1 污水換熱器表面的污垢特性·········58
3 1 1 實驗介紹 ·············58
3 1 2 實驗結果 ·············61
3 1 3 結果分析 ·············67
3 2 除污型乾式殼管式污水蒸發器············74
3 2 1 除污型乾式污水蒸發器的提出與實驗研究 ············74
3 2 2 殼管式與浸泡式污水蒸發器的實驗對比分析 ·········85
3 2 3 除污型蒸發器的實驗和數值研究 ·············95
3 3 枕板式換熱器的設計··········· 112
3 3 1 污水源熱泵系統原理 ············· 112
3 3 2 枕板式污水換熱器及其系統的性能分析 ············· 114
3 3 3 枕板式換熱器的數值分析 ············· 121
本章小結········· 128
第4章 以空氣為媒介的抑垢型污水源熱泵系統 ·········· 131
4 1 折流板式污水塔污水源熱泵············· 131
4 1 1 污水廢熱回收折流板式換熱器的提出 ·········· 131
4 1 2 高效抑垢型污水源熱泵系統運行特性研究 ·········· 134
4 1 3 抑垢型污水源熱泵系統的抑垢特性 ·········· 144
4 1 4 污水換熱塔內部氣流流場數值模擬 ·········· 155
4 2 導流板式污水塔污水源熱泵············· 165
4 2 1 實驗台搭建 ········ 165
4 2 2 污水溫度對系統性能的影響 ·········· 167
4 2 3 氣液體積流量比對系統性能的影響 ·········· 168
4 2 4 導流板式全熱換熱器與折流板式換熱器的性能對比 ············ 169
4 2 5 導流板式全熱換熱器的節能分析 ············ 171
本章小結········· 174
第5章 空調系統中的污垢特性及在線監測與測試技術 ········· 176
5 1 空調系統的污垢概述··········· 176
5 2 水側污垢在線監測與測試技術·········· 177
5 2 1 水側污垢（非加速）在線監測系統介紹 ············· 177
5 2 2 在線污垢（加速工況）監測平台 ············· 192
5 3 水側污垢分析方法········ 201
5 3 1 數據處理的理論基礎 ············· 201
5 3 2 誤差分析的理論基礎 ············· 202
5 3 3 基於給定測試管長度的誤差分析 ········· 203
5 3 4 運行參數對污垢熱阻誤差的影響 ········· 206
5 3 5 污垢熱阻計算修正公式 ·········· 210
5 4 空氣側污垢在線監測平台·········· 220
5 4 1 系統簡介 ··········· 220
5 4 2 空氣側污垢分析方法 ···········

前言/序言
換熱器是能量交換的重要部件，在諸多行業中發揮著關鍵作用，涉及建築、交通、市政、化工等 30 多個領域，並相互交織形成一系列產業鏈條。全球工業化和技術進步推動了換熱器市場的發展。同時，在「碳中和」的大背景下，為了降低化石能源消耗，減輕環境污染，開發和利用可再生能源已成為必然趨勢。通過換熱器對低品位再生能源的持續提取和高效利用具有長遠和現實的意義，這也帶動了換熱器市場的擴展。
換熱器在運行過程中面臨著一個普遍的問題：換熱表面結垢（包括霜垢）。這嚴重影響了設備的換熱效率、安全性能和使用壽命。據統計，換熱器及相關設備所消耗的維護成本占工業維護成本的 15%，其中近 50%是由污垢問題引起的。污垢問題對環境中碳排放的影響已經達到了污垢造成的額外成本對國民生產總值影響的 10 倍。如今，換熱表面的污垢問題已成為世界性難題，嚴重影響了經濟發展和能源消耗。因此，進一步開發和完善除垢和抑垢技術已成為我們當前面臨的主要挑戰。
本書針對城市污水換熱過程，研究污垢生長機制，分析污垢對熱泵系統運行特性的影響，積極尋求有效的除垢和抑垢方法，改進並提出適用於污水換熱的專用換熱器，來保證污水廢熱回收的高效性和可靠性。本書通過實驗手段研究不規則換熱表面混合污垢的生長過程，分析不同種類污垢之間的相互作用規律，確定混合污垢生長過程中的關鍵行為參數的計算式。通過模擬手段研究速度場、溫度場、濃度場及換熱表面微觀幾何尺寸對污垢形成的影響機制，從而建立強化換熱表面混合污垢預測模型，形成污垢抑制理論。
本書基於實驗研究了粉塵對蒸發器結霜特性以及熱泵機組性能的影響規律，並繪製了粉塵污垢影響下的結霜評估圖譜。探索了空氣污染對結霜速率的影響規律，指出空氣中的顆粒物可以加速結霜進程，並研究了顆粒物對結霜成核過程的作用機制。通過一系列定性及定量分析，為建立空氣污染工況下室外機除霜控制策略提供支持，從而緩解或解決由於污垢引起的空氣源熱泵室外機「誤除霜」問題。
本書第 1 章由沈朝和王源編寫，第 2∼4 章由沈朝和姚楊編寫，第 5 章由沈朝和王源編寫，第 6∼8 章由王源和高榕編寫，第 9 章由王源編寫，全書由王源統稿。在本書編寫過程中，研究生萬志豪、蒲積宏、高慶梅、王墨紅、雷卓宇和閆旭等為本書成稿做了大量輔助性工作。
由於作者水平有限，書中難免存在疏漏和不當之處，懇請專家學者和廣大讀者給予批評指正。