城市污水可作为热泵的低位热源在污水源热泵领域中发挥重要作用,以缓解我国水资源短缺现状,城市污水具有稳定性、可靠性、蓄热性、经济性、环保性等优点。污水源热泵相对于其他热泵而言有着众多可取之处,不但对能源的消耗有所节约,而且还回收了城市污水热能,有利于我国资源可持续发展。污水在被长期利用的情况下,污垢的产生在所难免,所以在选取污水换热器的同时主要考虑以下几个方面:换热器的换热能力、后期维护清洗是否便捷、防腐能力、除垢抑垢能力等。换热器的换热能力作为研究根本,节能环保必须以提升换热效率为前提;后期清洗的便捷则可节约大量人力物力等;为了防止污水换热器管材腐蚀造成系统异常,必须使用防腐管材;污水换热器的自动除垢能力以及抑垢能力也在考虑之内。本课题设计了具有内插螺旋物的管壳式换热器并对其进行了强化传热性能的研究。为了在提高换热效率的前提下,解决除垢抑垢等问题,本课题提出了换热管内插可旋转螺旋物强化传热的方案,其中螺旋物有螺旋线与螺旋片两种。换热管内插可旋转螺旋物可增强管内流体扰动、提高流体紊流程度以增强换热,管内螺旋物旋转的同时还会对管壁的污垢产生刮擦作用,可在一定程度上防止或减少污垢的产生。为了符合实际工况进行研究,本文搭建了水平单管内插可旋转螺旋物实验台,得出两种内插螺旋物水平管在不同螺距或转速状况下的传热系数,与得出的传统管传热系数进行对比,再利用Fluent软件进行数值模拟并进行理论分析,采用理论与实际结合的方式验证实验结果的准确性。实验结果分析如下:(1)当转速不变,仅考虑螺距的影响时,内插螺旋线与螺旋片换热管的传热效果均随着螺距的减小而增强。相对于传统管进行对比,在转速为10 rad/s的条件下,螺距为10 mm的螺旋线的强化传热性能最佳,其传热系数的最高提升率达到38.72%;螺距为10 mm的螺旋片的强化传热性能最佳,其传热系数的最高提升率达到104.22%,最终选择螺距为10 mm的内插螺旋片换热管为宜;(2)当螺距不变,仅考虑转速的影响时,内插螺旋线与螺旋片换热管的传热效果均随着转速的增加而增强。相对于传统管进行对比,在螺距为10mm的条件下,转速为40 rad/s的螺旋线的强化传热性能最佳,其传热系数的最高提升率达到54.07%;转速为40 rad/s的螺旋线的强化传热性能最佳,其传热系数的最高提升率达到135.96%;虽然在转速为40 rad/s的条件下,螺旋线与螺旋片的传热系数提升率达到最佳,但是综合运行成本、传热系数增长幅度、能否达到预期强化传热效果等多方面考虑,最终选择转速为10 rad/s的内插螺旋片换热管为宜。本文通过对换热管进行优化,不但强化了传热,还有效的抑制污垢的生成,在资源的有效利用方面更是有着很大的促进作用,并且还对环境有着保护的作用。