前言

換熱器是能量交換的重要部件，在諸多行業中發揮著關鍵作用，涉及建筑、交通、市政、化工等30多個領域，并相互交織形成一系列產業鏈條。全球工業化和技術進步推動了換熱器市場的發展。同時，在“碳中和”的大背景下，為了降低化石能源消耗，減輕環境污染，開發和利用可再生能源已成為必然趨勢。通過換熱器對低品位可再生能源的持續提取和高效利用具有長遠和現實的意義，這也帶動了換熱器市場的擴展。

換熱器在運行過程中面臨著一個普遍的問題：換熱表面結垢（包括霜垢）。這嚴重影響了設備的換熱效率、安全性能和使用壽命。據統計，換熱器及相關設備所消耗的維護成本占工業維護成本的15%，其中近50%是由污垢問題引起的。污垢問題對環境中碳排放的影響已經達到了污垢造成的額外成本對國民生產總值影響的10倍。如今，換熱表面的污垢問題已成為世界性難題，嚴重影響了經濟發展和能源消耗。因此，進一步開發和完善除垢和抑垢技術已成為我們當前面臨的主要挑戰。

本書針對城市污水換熱過程，研究污垢生長機制，分析污垢對熱泵系統運行特性的影響，積極尋求有效的除垢和抑垢方法，改進并提出適用于污水換熱的專用換熱器，來保證污水廢熱回收的高效性和可靠性。

本書通過實驗手段研究不規則換熱表面混合污垢的生長過程，分析不同種類污垢之間的相互作用規律，確定混合污垢生長過程中的關鍵行為參數的計算式。通過模擬手段研究速度場、溫度場、濃度場及換熱表面微觀幾何尺寸對污垢形成的影響機制，從而建立強化換熱表面混合污垢預測模型，形成污垢抑制理論。

本書基于實驗研究了粉塵對蒸發器結霜特性以及熱泵機組性能的影響規律，并繪制了粉塵污垢影響下的結霜評估圖譜。探索了空氣污染對結霜速率的影響規律，指出空氣中的顆粒物可以加速結霜進程，并研究了顆粒物對結霜成核過程的作用機制。通過一系列定性及定量分析，為建立空氣污染工況下室外機除霜控制策略提供支持，從而緩解或解決由于污垢引起的空氣源熱泵室外機“誤除霜”問題。

本書第1章由沈朝和王源編寫，第2～4章由沈朝和姚楊編寫，第5章由沈朝和王源編寫，第6～8章由王源和高榕編寫，第9章由王源編寫，全書由王源統稿。

在本書編寫過程中，研究生萬志豪、蒲積宏、高慶梅、王墨紅、雷卓宇和閆旭等為本書成稿做了大量輔助性工作。

由于作者水平有限，書中難免存在疏漏和不當之處，懇請專家學者和廣大讀者給予批評指正。