随着城镇化和工业化的发展,许多工业、商业场所以及人们的日常生活中会产生大量含有丰富废热能的污水。在日益提倡节能环保的今天,可以考虑使用热泵回收利用污水中的废热,以满足日常的用热需求。但是以污水作为热源就必须要重视其恶劣的水质问题,污水中的污垢沉积在换热器表面,会导致其换热效率严重下降甚至引起热泵机组停机。开发一种简单、可靠、成本低、能彻底解决结垢问题的污水源热泵是推广污水源热泵的关键。针对污水废热回收过程中换热器的污垢和堵塞问题,本文提出了一种以空气为媒介的高效抑垢型污水源热泵系统,实现了空气与污水的直接接触换热,充分利用污水的相变潜热来回收污水热能。本文首先详细地阐述了高效抑垢型污水源热泵的系统原理图和关键构件污水换热塔的细节图,并基于原理图完成了实验台的搭建工作,给出了实验台各部件的具体选型,介绍了实验台的控制装置和测量仪表。开展了高效抑垢型污水源热泵系统的运行特性实验,研究了污水温度和热水预设温度、污水流量、循环空气流量对系统运行性能的影响,分析了系统在回收洗浴废水热量时的性能表现,证明其具有良好的污水废热回收性能。随后,开展了高效抑垢型污水源热泵系统的长期运行性能测试,介绍了实验所用污水水质和系统在清洁条件下的性能,并通过长期运行期间的监测数据给出了蒸发器传热速率、蒸发器总热阻、制冷剂蒸发温度、系统COP、污水换热塔传热速率的变化情况,对比了蒸发器处冷凝水水质和实验所用污水水质,证明该系统具有良好的抑垢性能。最后,使用数值模拟软件COMSOL对污水换热塔内空气流场进行了模拟研究,对模型进行了合理的简化,通过与前期实验数据的对比证明了模型的正确性,基于该模型进一步研究了折流板数目和折流板间距对污水换热塔空气侧压降的影响,得到了压降的预测计算式。本课题的研究对于人们认识该类新型污水源热泵系统的运行特性具有重要意义,为开发以空气为媒介的高效换热抑垢型污水换热设备提供参考依据和理论支持。本课题来源于“国家重点研发计划资助”(项目编号:2017YFC0702900)的研究课题。