随着我国经济的发展,水污染问题愈发严重,污水处理显得越来越重要,而温度保障是整个污水处理过程中较为核心的一环。而现阶段温度保障采取的措施较为落后,节能性和环保性较差。本文提出了一种基于小压缩比热泵的污水处理温度保障系统,将采用蒸汽直接加热的方式改造为基于小压缩比热泵与热回收换热器相结合的集成系统,提取排放污水中的废热用于污水厌氧处理,提高了污水处理过程的节能性与经济性,同时针对系统的综合评价指标,对该集成系统进行了优化,使系统的运行性能大大提升。论文介绍了基于小压缩比热泵的污水处理温度保障系统的工作原理,分别从工质优选、模型构建、优化设计和工作运行特性四方面进行深入的研究,具体研究工作如下:课题从适用于小压缩比热泵的高性能工质选择入手,依据工质的临界温度、压力、导热系数以及环境友好性等这些优选条件,同时考虑系统的实际应用场合,如污水温升,环境条件等因素,对初步提供的工质进行了制热系数的计算,该过程分别从定性和定量两个角度出发,完成了对工质的优选。对污水处理温度保障系统进行设计与运行特性的分析,需要对该集成系统进行数学模型的构建,本文进行了合理的假设与简化,并在确定了系统结构与运行工质的基础上,建立了工质物性及状态模型,通过对小压缩比热泵、余热回收换热器,预热换热器内热力参数控制方程的建立、系统整体热力状态参数控制方程的建立,完成污水处理温度保障系统热力计算模型和传热计算数学模型的构建。依据所构建的数学模型,本文介绍了基于小压缩比热泵的污水处理温度保障集成系统的设计方法,并研究分析了各关键参数的变化对系统各内部节点温度参数与总体性能的影响,在此基础上,以单位成本供热量作为目标函数,对系统进行了单参数优化,并采用遗传算法,综合考虑系统的经济性能与技术性能,对系统进行了多参数的优化设计。同时,分析了小压缩比热泵与普通热泵在实际工况条件下的不同,为小压缩比热泵的设计提供理论支持。最后,本文对基于小压缩比的污水处理温度保障系统工作特性进行了研究:建立污水处理温度保障系统系统运行模拟的数学模型,探讨污水温度和污水流量对热泵机组的制热系数以及系统热电比等参数的变化规律。制作了污水温度变化和污水流量变化对系统的各参数变化趋势图,从图中可以看出,污水的温度以及污水流量是影响系统运行性能的重要因素。本文研究成果可为污水处理温度保障系统的设计提供理论基础,通过分析变工况下的工作特性,为系统的运行调试提供参考依据,同时所研究的系统计算模拟程序将为实际工程提供方便。