再生水源热泵系统从可再生非清洁热源中进行余热回收,对于改善环境和节约能源有重要的工程应用价值。传统的板式换热器应用在再生水源热泵系统时,存在易堵塞和清洗频率高的缺点。宽流道板式换热器由于再生水侧流道较宽能有效解决堵塞和降低清洗频率,然而再生水宽流道板式换热器中形成的微生物污垢,是换热效率下降和流动阻力增加的关键因素。本文应用数值模拟和实验相结合的方法,研究了再生水微生物污垢的生长规律和宽流道板式换热器的传热特性。针对本文数值模拟模型,本文首先引入细胞自动机理论,介绍了细胞自动机的构成基本特征。细胞自动机建模的关键是确定一个能反映系统本质的细胞自动机的演化规则。本文引入反映微生物污垢各组分间关系的控制方程,提出一种反映再生水水质下污垢生长特点的细胞自动机扩散规则,建立微生物污垢细胞自动机模型。得出污垢的质量浓度分布和微生物污垢初始期生长规律,以便后续的实验验证。本文设计了用于研究微生物污垢生长规律的缩尺模型实验流道。进行了污垢初期生长规律的实验研究,同时还研究了冲刷角度对污垢生长的影响。实验结果显示污垢初始期生长存在生长和剥离的反复现象,且冲刷角度对污垢生长存在显著影响。引入经典多孔介质模型对微生物污垢的热阻进行了拟合,得到了污垢厚度、污垢导热系数和污垢的导热热阻随时间的变化曲线;利用数值模拟软件Fluent模拟了宽流道板式换热器的水-水换热,并通过在模拟中加载污垢热阻研究了微生物污垢对换热器传热的影响。模拟结果显示宽流道板式换热器流动阻力较小,微生物污垢生长起始期末的换热性能下降约21%。