热泵通过消耗少量的高质能源,回收低质热量,以满足生产及生活需要。热泵技术得以迅猛发展。城市原生污水以水温适中、数量巨大、分布广泛等特点,成为极佳低位能源,从而应用于热泵系统。同时污水水质的特殊性使得在回收污水热能时换热设备的选择以及水质对换热设备的腐蚀和结垢都成为其推广的障碍。根据现有的污水源热泵系统换热装置存在的问题,结合塑料换热装置的特点,提出采用塑料换热器代替金属换热器,有望解决污水源热泵系统中的腐蚀及结垢等问题。本文在对国内外塑料换热器的应用、发展进行详尽分析的基础上,提出采用薄壁小管径聚四氟乙烯塑料管制成的塑料换热器代替传统的污水源热泵系统中的金属换热器。通过实验研究了原生污水流动特性和污垢增长特性。针对原生污水特性,设计了聚四氟乙烯塑料材质的沉浸式换热器。利用由实验获得的原生污水相关参数,针对设计完成的塑料换热器结构模型,对换热器的换热性能进行数值模拟,研究在相同热负荷需求下,不同污水流速和换热器结构对传热系数的影响,并将塑料换热器与金属换热器进行比较。通过测试原生污水的流变特性,获得其流动的本构方程,且结果表明原生污水流动呈屈服-假塑性流体状态。利用不同管材在污水中形成的污垢热阻的测试实验,验证了采用塑料材质制造换热器可以降低污垢对换热器性能的影响。设计完成的聚四氟乙烯换热器平均传热系数可达到360W/(m 2? K),并得出传热系数随污水流速和塑料管管径变化的规律。通过对塑料换热器在腐蚀、结垢、传热性能、价格等方面与金属换热器的比较,发现其在体积、安装维护费用、工作稳定性等方面优于传统的金属换热器,拓展了原生污水热泵用换热器的设计思路,扩大了塑料换热器的应用领域,具有一定的学术价值和社会价值。