本文为国家发明专利“城市原生污水冷热源直流输送换热应用方法”提供了理论与实验依据,并对其进行了优化设计与经济性分析,为该方法在实际工程中的应用奠定了坚实的基础。论文论述了污水热能采集套管输送换热法的优点。通过实际工程中测量的污垢粗糙高度k_s ,拟合出了污水管道沿程阻力系数公式。通过对实验数据的数值模拟,拟合得到环空间的摩擦系数公式与努赛尔数,分析了采用当量直径计算时的不准确性。并讨论了管径比对环空间阻力以及对流换热的影响。根据实际工程测试得到的水源工况参数,反推出不同流速下的污水对流换热系数h_w及变化规律。通过数值计算,将实测数据拟合成套管总传热系数K的公式。同时得到考虑内管壁软垢热阻影响时的附加换热面积。采用ε- NTU法得到了单、双程套管换热逆流和顺流的换热效率公式。分析比较了套管换热两种形式的换热效能大小,得出采用顺流形式更有利于换热的非常规结论。分析得到了套管实际可换热的最大有效长度。计算出了套管换热法最大、最小的套管间距,为套管设计提供参考。对套管换热法进行整体优化,得出不同工况下的最佳换热面积和最理想换热效率;对其局部优化,确定了STDTH系统技术可行的流量比和流速比范围。并给出了经济流量比和流速比的确定方法和性质。指出双程STDTH系统的换热损失系数β的范围。并给出了最佳的最小距离负荷比DLR值。对套管换热法进行了经济性分析,与管壳式换热器的换热与流动特性进行了对比。通过阻力分析,建立了泵耗表达式,得出套管换热法总泵耗要增大2倍左右。分析比较了套管换热法与普通换热器的耗材多少。经过市场价格调研,建立了与滤面水力连续再生系统的经济比较关系式,经过数值计算得出负荷距离比LDR >12.6时,采用套管换热系统要更加经济。