强化换热管内污垢特性的数值研究

运用FLUENT软件对CaCO_3析晶污垢在圆管和强化换热管内不同工况下的污垢特性进行了数值模拟,计算出CaCO_3溶液在各管内的温度场和浓度场,进而计算出CaCO_3析晶污垢的沉积率和剥蚀率随时间的变化规律,并在不考虑诱导期的情况下,从污垢沉积质量出发计算出污垢热阻随时间的变化规律。通过比较分析发现:CaCO_3析晶污垢在圆管及其强化换热管内的沉积率、剥蚀率与污垢热阻随入口浓度和入口速度的增大而增大,但是随入口溶液温度的增大而减小,强化换热管的抑垢效果要好于圆管。     

超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究

在超声波防垢过程中,超声波的传播以及空化效果会受到流体及超声波参数的影响,析晶污垢的沉积特性也会随之发生变化。对此,采用FLUENT数值模拟与实验参数相比对的方法研究了不同流体速度、超声波频率下超声空化对CaSO_4析晶污垢剥蚀的影响。结果表明:同频率条件下,增大流速超声空化对污垢的剥蚀效果减弱;同流速条件下,增大超声波频率超声空化对污垢的剥蚀效果减弱。将空化效应引起的剥蚀率代入污垢的沉积过程,得到超声波频率对污垢沉积特性的影响,随着超声波频率的增加,污垢净沉积率增加、污垢热阻变大。     

超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究

在超声波防垢过程中，超声波的传播以及空化效果会受到流体及超声波参数的影响，析晶污垢的沉积特性也会随之发生变化。对此，采用FLUENT数值模拟与实验参数相比对的方法研究了不同流体速度、超声波频率下超声空化对CaSO₄析晶污垢剥蚀的影响。结果表明：同频率条件下，增大流速超声空化对污垢的剥蚀效果减弱；同流速条件下，增大超声波频率超声空化对污垢的剥蚀效果减弱。将空化效应引起的剥蚀率代入污垢的沉积过程，得到超声波频率对污垢沉积特性的影响，随着超声波频率的增加，污垢净沉积率增加、污垢热阻变大。     

两种阴离子对析晶污垢沉积的影响

为研究循环水中离子对析晶污垢沉积特性的影响, 实验研究了循环水中不同阴离子对换热管内污垢特性的影响。考察了工质流速、入口温度、工质浓度以及溶液内阴离子浓度对污垢沉积的影响。结果表明含有硝酸根离子循环水的污垢热阻高于氯离子的污垢热阻, 并且两种循环水形成污垢热阻的差距随入口温度、管内流速和CaSO₄浓度发生变化。伴随阴离子浓度升高, 污垢热阻渐近值逐渐变大。硝酸根对热阻提升的影响大于氯离子对热阻的影响。     

矩形楞涡流发生器CaSO4污垢特性

为了研究涡流发生器的污垢沉积特性,运用Fortran汇编语言自主编程,引用析晶污垢模型模拟了CaSO4溶液流经矩形通道并在矩形楞涡流发生器表面生成污垢的过程。考察了涡流发生器楞的结构尺寸(横向排列间距、纵向高度)以及流动工况(入口速度、壁面温度、工质浓度)对污垢特性的影响。根据模拟数据给出的矩形楞涡流发生器表面CaSO4污垢沉积率、剥蚀率及污垢热阻随时间曲线的变化规律,得到了抑垢效果最佳时的结构尺寸x=40mm、h=0.3H,并总结出污垢沉积过程的影响趋势。通过模拟对比,发现加入涡流发生器后,流通壁面污垢沉积减少,大大提高了换热效率。     

微米颗粒污垢特性的数值模拟

通过分析微米级颗粒污垢的特性研究了其在圆管内的沉积过程。首次将雷诺应力方程、拉格朗日方程与相关经验公式相结合建立颗粒污垢沉积和剥蚀的数值模型,用来计算颗粒污垢热阻。以20μm氧化镁颗粒为例,计算结果与实验污垢热阻值吻合良好。结果表明:随着流速的增加,污垢热阻渐近值有所降低;随着颗粒浓度的增加,结垢速率加快,污垢热阻渐近值明显增大;污垢热阻渐近值随管段入口温度的升高而降低。     

圆管内CaSO_4析晶污垢模型与数值模拟

从传热传质的角度建立了圆管内CaSO4析晶污垢形成过程的数学模型,并进行了相应的数值模拟及实验验证。根据模拟得出的圆管内温度场、速度场、以及CaSO4的质量浓度场,进而结合本污垢模型计算出了CaSO4析晶污垢的沉积率、剥蚀率以及污垢热阻随时间的变化规律。为了验证本模型的正确性,在实验室进行了污垢实验,并将计算结果和实验结果进行了比较,误差在20%以内,证明了该模型的正确性。     

Ca~(2+)环境下板式换热器微生物污垢特性

为了研究Ca2+环境下微生物的污垢特性,通过人工配比方法加入Ca Cl2与铁细菌,对板式换热器循环冷却水系统在不同温度、速度和铁细菌浓度下的污垢特性进行了实验研究。结果表明:在Ca2+环境下污垢热阻高于纯铁细菌污垢热阻,且温度越高污垢热阻渐近值越小,流体速度越大污垢热阻渐近值越小,铁细菌浓度越大污垢热阻渐近值越大。     

聚天冬氨酸衍生物的合成及性能

利用聚天冬氨酸热缩聚产物聚琥珀酰亚胺(PSI)和天冬氨酸(ASP)合成了一种聚天冬氨酸衍生物.研究了聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能、分散性能和污垢热阻.实验结果表明:当Ca~(2+)质量浓度为400mg/L、HCO_3~-质量浓度为800mg/L、聚天冬氨酸衍生物用量为6mg/L时,阻垢率达到100%,比聚天冬氨酸的阻垢率最大提高4%以上;聚天冬氨酸衍生物对Fe_2O_3有一定的分散作用;聚天冬氨酸衍生物的污垢热阻小于聚天冬氨酸的污垢热阻.     

交叉缩放椭圆管颗粒污垢特性的实验分析

为探讨纳米氧化镁颗粒在交叉缩放椭圆管内部的污垢规律,本文选用纳米氧化镁颗粒配置纯胶体溶液为研究对象,对不同颗粒直径、颗粒浓度、工质流速和温度工况下交叉缩放椭圆管的污垢特性进行了实验研究,并通过扫描电镜观察其结垢表面。结果表明：交叉缩放椭圆管纳米颗粒污垢下无明显诱导期;在相同的工况下,颗粒粒径越小,结垢速率越快,污垢热阻渐近值越大;随着颗粒浓度的增加,结垢速率加快,污垢热阻渐近值明显增大;随着流速的增加,污垢热阻渐近值和结垢速率都有所降低;污垢热阻渐近值随着实验管段入口温度的升高而降低。