土木工程论文哪里有？本文以粒径为 3mm 不同类型的光敏树脂颗粒为流态化除垢粒子，研究颗粒形状对液-固循环流化床污水换热器除垢效果的影响。通过搭建水平液-固循环流化床实验台和水平液-固循环流化床污水换热器实验台对颗粒在水平液-固循环流化床中的流动特性和除垢效果进行了实验研究。
第一章 绪论
1.2.1 污水源热泵技术研究与应用现状
污水源热泵系统发源于国外，早在上世纪六十年代，英国努菲尔德学院设计并建造了小型污水源热泵，但关于污水源热泵系统的相关研究，则兴起于上世纪八十年代[23-25]。前苏联相关研究人员较早地对以各类水源作为热源的热泵系统进行了研究，其研究结果表明以河水作为热源的热泵供暖系统较热电站、区域锅炉房供暖系统能够减少 20%以上的燃料消耗。世界第一个污水源热泵系统于 1981 年在瑞典的塞勒镇[26]正式投入使用，该系统以处理后的污水作为低温热源。1980 年挪威奥斯陆开始对污水源热泵供暖系统进行设计和建造[27-28]，三年后系统建造完成并投入使用。
随着能源危机和环境恶化等问题的出现,以美国和日本为首的发达国家逐渐意识到利用可再生能源替代化石燃料作为供暖能源的紧迫性，相继投入大量的人力、物力开始研究污水源热泵系统,并取得了一定的成果。在美国的空调总量中，五分之三的为热泵系统；在新建的建筑中，四分之三以上为热泵系统。美国关于污水源热泵技术的研究与应用已有将近 70 年的历史。
日本能源紧缺，对节能技术的研究非常重视。自 20 世纪 80 年代起，日本开始关注污水的热利用，并鼓励开展有关污水源热泵技术的研究项目。首个 Koraku 系统[29]原生污水热泵站在东京大区投入使用。随后，日本又研发了 Ochiai[30]污水源热泵系统，该系统以污水处理的二级出水作为冷热源。
我国学者从上世纪 90 年代开始关注污水源热泵技术。马最良教授[31]较早地从节能性角度对工业废水的热利用进行了分析。2000 年在北京高碑店污水处理厂建成了我国第一个城镇污水源热泵系统。随后，以污水处理厂二级污水作为冷热源的污水源热泵系统在北京、秦皇岛和石家庄地区相继建成。
第三章 水平单管液-固循环流化床流动特性研究
3.1 水平单管液-固循环流化床实验台
3.1.1 实验装置
利用流化床换热器对污水换热器进行除垢，较人工清洗、化学除垢、胶球除垢等除垢方法，具有除垢效果明显、无环境污染、换热保障率高、人工及材料成本低、等明显优势。目前关于污水源热泵系统流化床换热器仅对除垢效果进行了研究，而对固相颗粒在换热管道中的流动特性研究较少。液-固循环流化床除垢利用固相颗粒对污垢层的碰撞、剐蹭将沉积在换热表面的污垢去除，固相颗粒在换热管道中的流动特性对液-固两相流除垢效果影响明显。因此，本章利用可视化技术，对不同形状的固相颗粒在管道中的流动特性进行了实验研究，为污水流化床换热器除垢提供相关参数。
本实验设计并搭建了具有水平透明测试单管的液-固循环流化床实验台，整个实验台循环系统处于同一水平位置。实验台主要由水泵、电磁流量计、图像采集系统、水平透明测试管、加料器（定压-排气）、固液分离器和阀门组成。实验系统如图 3-1所示。
第四章 不同类型颗粒对污水换热器除垢实验研究
4.1 水平液-固循环流化床污水换热器实验台
4.1.1 实验装置及流程
本实验设计并搭建了模拟水平液-固循环流化床污水换热器实验台。实验台主要由自制污水换热器、水泵、两台高低温水浴、固液分离器以及数据采集系统构成。实验系统如图 4-1 所示。
数据采集系统由多通道温度热流测试仪和热电偶组成。多通道温度热流测试仪型号为 JTNT-A，温度测试范围为-50~120℃，精度为±0.5°C。热电偶温度测试范围为-200~200℃，精度为±0.1°C。 高温恒温水浴型号为 HWY30，温度控制范围为 5~95℃，精度为±0.1°C。低温恒温水浴水浴型号为 DC-0530，温度控制范围为-5~100℃，精度为±0.05°C。 自制固液分离器容积为 6.4L。
4.2 污水换热器热平衡性验证
在实验台进行污水实验前，确保污水换热器具有良好的热平衡性对实验数据真实可靠至关重要。
为了减少污水换热器与周围环境的热量交换，本实验利用橡胶棉对污水换热器进行保温。进行污水换热器热平衡性验证时，向实验台的污水循环系统和冷却水循环系统中均注入清水进行测试。待换热器运行稳定后，对换热器污水侧和冷却水侧的进出口水温进行测试和记录。
实验结果可以采用直接测量和间接测量两种方法得到，当目标参数不能够被直接测量时，就需要利用间接测量的方法获取目标参数。间接测量是利用直接测量基本参数，运用函数关系对基本参数进行计算得到目标参数的方法[83]。在对基本参数进行直接测量过程中，随机误差使测量结果与真值存在偏差，所以对实验误差分析必不可少。
本实验测试的目标参数为污垢热阻值，为了避免上述误差，在数据处理过程中采取以下手段减少误差：①换热器清洁工况下的传热系数多次测量取平均值，以减少由设备精度引起的误差；②换热器结垢工况下，数据采集系统 5min 记录一次水温数据，将计算得出的传热系数按每 12 组取一次平均值，以减少由设备精度引起的误差；③在人工读取数据过程中，严格按照读数规范操作，并由多个数据观测人员轮流、多次进行度数，剔除错误数据，将误差范围内的数据多次测量取平均值。
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
本文以粒径为 3mm 不同类型的光敏树脂颗粒为流态化除垢粒子，研究颗粒形状对液-固循环流化床污水换热器除垢效果的影响。通过搭建水平液-固循环流化床实验台和水平液-固循环流化床污水换热器实验台对颗粒在水平液-固循环流化床中的流动特性和除垢效果进行了实验研究。主要结论如下：
（1）在实验所测试的流体速度工况下，处于同一水平高度的循环流化床系统中，水平测试管中的固含率与颗粒添加体积百分数相近。流体速度是影响颗粒在水平测试管中分布均匀程度和颗粒轴向相对流速的主要因素。由于光敏树脂与水密度相似，颗粒轴向速度与流体速度相近。随着流体速度的增加，颗粒分布不平衡率下降，颗粒轴向相对速度先下降后上升。在实验所测试的三种管道内径工况中，管道内径为 40mm 的工况下颗粒分布较为均匀，管道内径为 25mm 的工况下颗粒轴向相对速度较高。
（2）在处于同一水平高度的循环流化床系统中，实验所测试的颗粒添加体积百分数和颗粒形状对颗粒分布均匀程度和颗粒轴向相对速度没有发现规律性的影响。
（3）在污水流速为 1.2m/s 的工况下，体积分数为 0.25%的光敏树脂颗粒能够对结垢进入稳定期的污水换热器进行除垢。随着颗粒在系统中循环时间的增加，污垢热阻的下降速率降低。
（4）固相颗粒对垢层的剐蹭作用是去除软垢的主要方式。具有尖锐棱角形状的颗粒对软垢的去除能力较强。光敏树脂材质的固相颗粒硬度较低，能够有效去除沉积在换热表面的软垢，但对硬垢的去除能力较弱。为了获得理想的除垢效率和除垢效果，应选择具有尖锐棱角形状且材料硬度适宜的颗粒作为固相。
参考文献（略）
