前言

换热器是能量交换的重要部件，在诸多行业中发挥着关键作用，涉及建筑、交通、市政、化工等30多个领域，并相互交织形成一系列产业链条。全球工业化和技术进步推动了换热器市场的发展。同时，在“碳中和”的大背景下，为了降低化石能源消耗，减轻环境污染，开发和利用可再生能源已成为必然趋势。通过换热器对低品位可再生能源的持续提取和高效利用具有长远和现实的意义，这也带动了换热器市场的扩展。

换热器在运行过程中面临着一个普遍的问题：换热表面结垢（包括霜垢）。这严重影响了设备的换热效率、安全性能和使用寿命。据统计，换热器及相关设备所消耗的维护成本占工业维护成本的15%，其中近50%是由污垢问题引起的。污垢问题对环境中碳排放的影响已经达到了污垢造成的额外成本对国民生产总值影响的10倍。如今，换热表面的污垢问题已成为世界性难题，严重影响了经济发展和能源消耗。因此，进一步开发和完善除垢和抑垢技术已成为我们当前面临的主要挑战。

本书针对城市污水换热过程，研究污垢生长机制，分析污垢对热泵系统运行特性的影响，积极寻求有效的除垢和抑垢方法，改进并提出适用于污水换热的专用换热器，来保证污水废热回收的高效性和可靠性。

本书通过实验手段研究不规则换热表面混合污垢的生长过程，分析不同种类污垢之间的相互作用规律，确定混合污垢生长过程中的关键行为参数的计算式。通过模拟手段研究速度场、温度场、浓度场及换热表面微观几何尺寸对污垢形成的影响机制，从而建立强化换热表面混合污垢预测模型，形成污垢抑制理论。

本书基于实验研究了粉尘对蒸发器结霜特性以及热泵机组性能的影响规律，并绘制了粉尘污垢影响下的结霜评估图谱。探索了空气污染对结霜速率的影响规律，指出空气中的颗粒物可以加速结霜进程，并研究了颗粒物对结霜成核过程的作用机制。通过一系列定性及定量分析，为建立空气污染工况下室外机除霜控制策略提供支持，从而缓解或解决由于污垢引起的空气源热泵室外机“误除霜”问题。

本书第1章由沈朝和王源编写，第2～4章由沈朝和姚杨编写，第5章由沈朝和王源编写，第6～8章由王源和高榕编写，第9章由王源编写，全书由王源统稿。

在本书编写过程中，研究生万志豪、蒲积宏、高庆梅、王墨红、雷卓宇和闫旭等为本书成稿做了大量辅助性工作。

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不当之处，恳请专家学者和广大读者给予批评指正。