城市污水作为一项重要的清洁冷热源,其余热回收不仅可以提高能源的利用率,还能保护环境,节约成本,让人类更好更快地实现节能减排的目标。但目前的污水换热工艺设计过程中对污垢缺乏理论指导,设计者常采用污垢因子来考虑污垢的存在,不但会产生额外成本,还影响泵的效率。为此,本文以二氧化硅颗粒污垢为对象,基于四种沉积机制建立了颗粒污垢生长模型,研究了颗粒污垢生长特性及影响因素,推导了颗粒污垢沉积率的关联式,为污水换热系统设计提供了理论依据。首先,本研究采用欧拉-欧拉法,基于颗粒的四种沉积机制(布朗和涡旋扩散沉积、重力沉积、湍流沉积以及热泳沉积)建立了颗粒污垢生长数值模型,并通过四个不同的案例验证了污垢模型的准确性,同时讨论了五种湍流模型与颗粒污垢模型的适用性,选择了适用于本研究的RNG k-ε湍流模型。其次,利用颗粒污垢模型模拟了不同工况下二氧化硅颗粒污垢的生长过程,分析了流速、入口温度、壁面温度、浓度以及粒径对颗粒污垢生长特性的影响。模拟结果显示,随着流速的增加,湍流沉积率、布朗和涡旋扩散沉积率增大,而重力沉积率和热泳沉积率减小,其中湍流沉积率变化最大,其他三种变化很小,从而导致总沉积率变大。当颗粒浓度增加时,四种沉积机制导致的沉积率呈线性增加,所以总沉积率增大,导致污垢热阻增大。温度对颗粒污垢沉积率影响较小,随着入口温度或壁面温度的升高,重力沉积率、湍流沉积率、布朗和涡旋扩散沉积率均升高,热泳沉积率绝对值随着入口温度的升高而减小,但随着壁面温度的升高而增大。当颗粒直径增加时,重力沉积率、湍流沉积率和热泳沉积率绝对值增加,而布朗和涡旋扩散沉积率有小量减小,导致总沉积率增加。最后,基于模拟数据,利用无量纲分析法推导了颗粒污垢沉积率与流速、温度、浓度和粒径等影响因素之间的关联式,并将关联式计算值与模拟值进行了对比分析,对比结果显示,关联式可以较好地计算颗粒污垢沉积率。