丁胞型圆管CaSO4的污垢特性

建立了丁胞管物理模型,采用标准k-ε方程和SIMPLE算法,研究了丁胞管内CaSO₄流体的污垢特性,分析了结构与运行工况对丁胞管内CaSO₄污垢特性的影响。结果表明,丁胞的顺排叉排对于污垢热阻渐进值影响极小。高Reynolds数时,与光管的污垢热阻相比,丁胞的存在会减小污垢热阻值;而在低Reynolds数时,相对深度较小的丁胞反而会增大污垢热阻值。丁胞的相对深度与丁胞的相对密度对于污垢热阻值均有较大的影响,在丁胞深度为0.8时,丁胞管的抑垢效率为1.150。在丁胞的相对密度为5.30时,其抑垢效率为0.730。丁胞管抑垢率随着进口流速增长而增大,随着工质浓度增长而减小,随着壁面温度的增长而减小。     

板式换热器黏液形成菌与CaCO_3混合污垢实验

为了探究黏液形成菌(SFB)与CaCO_3混合污垢在板式换热器(PHEs)中的成垢规律,对不同浓度的CaCO_3与黏液形成菌混合进行了实验研究。结果表明:混合污垢中,黏液形成菌微生物污垢占成垢的主要地位。微生物污垢的热阻渐近值最大,混合污垢的热阻渐近值介于微生物污垢的热阻渐近值和CaCO_3污垢热阻渐近值之间,CaCO_3污垢热阻渐近值最小。这不同于以往得到的混合污垢之间相互促进的结论,说明CaCO_3对黏液形成菌存在抑制作用。维持其他条件不变,随着CaCO_3浓度的增大,混合污垢热阻值随之减小。反之,随着黏液形成菌浓度的增大,混合污垢热阻值随之增大。     

气液两相流对板式换热器污垢特性的影响研究

通过对比实验研究了气液两相流对板式换热器污垢特性的影响。结果表明:板式换热器污垢热阻值随着含气量的增大而减小,含气量越多,扰动越强,其污垢热阻值越小。同时发现相同含气率条件下气泡尺寸越小,抑垢效果越好。     

板式换热器黏液形成菌与CaCO3混合污垢实验

为了探究黏液形成菌（SFB）与CaCO₃混合污垢在板式换热器（PHEs）中的成垢规律,对不同浓度的CaCO₃与黏液形成菌混合进行了实验研究。结果表明：混合污垢中,黏液形成菌微生物污垢占成垢的主要地位。微生物污垢的热阻渐近值最大,混合污垢的热阻渐近值介于微生物污垢的热阻渐近值和CaCO₃污垢热阻渐近值之间,CaCO₃污垢热阻渐近值最小。这不同于以往得到的混合污垢之间相互促进的结论,说明CaCO₃对黏液形成菌存在抑制作用。维持其他条件不变,随着CaCO₃浓度的增大,混合污垢热阻值随之减小。反之,随着黏液形成菌浓度的增大,混合污垢热阻值随之增大。     

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。     

方形螺旋管中CaSO_4污垢特性的数值模拟

从传热传质的角度建立了方形螺旋管内CaSO_4析晶污垢形成过程的数学模型,通过对数学模型进行数值模拟计算,得到了CaSO_4浓度、螺距及入口速度等参数对管内污垢的沉积率、剥蚀率、净沉积率和污垢热阻的影响。根据模拟得到的方形螺旋管管内的温度场、速度场和CaSO_4浓度场,进而结合污垢模型,计算出CaSO_4污垢的沉积率、剥蚀率、净沉积率和污垢热阻随时间的变化规律。通过分析计算数值模拟结果,得到CaSO_4浓度的增加会增加污垢的质量沉积率和剥蚀率,同时也会增加污垢热阻;方形螺旋管螺距的增加会降低管内的污垢质量沉积率和剥蚀率,并且会降低管内污垢热阻;入口速度的增大,会减小管内的污垢的质量速率和热阻。通过分析不同螺距的方形螺旋管中污垢净沉积率的变化趋势发现,在一定阶段内,污垢在管中的污垢净沉积率为负值。也就是说,方形螺旋管在一定时间内具有一定的阻垢效果。并且当CaSO_4浓度越小、方形螺旋管螺距越大、入口速度越大时,这种阻垢效果越好。     

板式换热器铁细菌生物污垢特性的实验分析

为探讨铁细菌在板式换热器里的污垢规律,对不同流速、温度及浓度下铁细菌在板式换热器内的污垢特性进行了实验研究。结果表明：随着流速的增加,铁细菌的污垢热阻渐近值逐渐减小;随着温度的升高,铁细菌的结垢诱导期明显缩短,结垢速率加快,污垢热阻的渐近值呈减小的趋势;而随着浓度的增加,污垢热阻值呈现明显的增长。     

板式换热器铁细菌生物污垢特性的实验分析

为探讨铁细菌在板式换热器里的污垢规律,对不同流速、温度及浓度下铁细菌在板式换热器内的污垢特性进行了实验研究。结果表明:随着流速的增加,铁细菌的污垢热阻渐近值逐渐减小;随着温度的升高,铁细菌的结垢诱导期明显缩短,结垢速率加快,污垢热阻的渐近值呈减小的趋势;而随着浓度的增加,污垢热阻值呈现明显的增长。     

扭曲扁管在蒸发器中的运行特性实验研究

对扭曲扁管与普通直管在蒸发器工况下的传热、流动阻力和污垢特性进行了对比实验研究。实验采用45 mm×3 mm的普通直管和由同种直管制成的扭曲扁管,扭曲扁管导程St分别为450,550,650 mm。通过实验,研究了Re和St对各特性的影响。结果表明,在实验Re数条件下,管壁污垢热阻增长呈渐近线型特性,扭曲扁管渐近污垢热阻为直管的0.15—0.29倍,流动阻力系数为直管的1.48—1.63倍。实验还得出,实验扭曲扁管的强化传热作用随着St减小而增大,扭曲扁管的传热系数在洁净状态下为直管的1.29—1.51倍,在运行8 h后,由于扭曲扁管具有较强的抑垢作用,传热系数趋近为直管的1.96—2.79倍。     

B30铜镍合金动态条件下在海水中腐蚀与结垢性能研究

对B30铜镍合金在动态条件下的腐蚀与结垢性能进行了实验研究,研究了海水流速、温度以及热流密度变化对于铜镍合金腐蚀与结垢性能的影响。实验结果表明,随着海水流速、温度以及热流密度的增大,B30铜镍合金的腐蚀速率均表现出先增大后减小的趋势,而污垢热阻值则表现出先减小后增大的趋势。海水温度以及换热管热流密度的增大会减小垢层形成的诱导期,但是流速的增大会延长垢层形成的诱导期。在不同海水流速、温度以及热流密度条件下形成的完整的垢层对于B30铜镍合金的垢下腐蚀均有一定的防护作用,但是上述因素的变化主要影响B30铜镍合金的局部点蚀速率,只是在个别时间段对铜镍合金的腐蚀速率产生影响,而且当热流密度达到1000W·m-2时,初期松散的钙质沉积层会促进铜镍合金的局部点蚀速率。     

高频电磁场抑垢效果的实验研究

用高频电磁法进行换热设备的抑垢处理,具有应用方便、投资小、无污染等优点,是一种极具发展前景的应用技术。但有效评价高频电磁场在线抑垢效果的策略及手段还很欠缺。基于污垢热阻值的在线监测技术,通过自主研发的在线监测评价实验系统采集和处理模拟换热器中研究管段的流体出入口温度、流速和壁温,得到加磁处理与未加磁处理的污垢热阻变化趋势以及加磁处理的抑垢率。同时测量和分析了溶液电导率的变化,完成了高频电磁场的抑垢效果的客观评价,并取得了良好的预期结果。     

复合改性表面抑制颗粒污垢积聚特性分析

换热设备颗粒污垢一般指悬浮在流体中的固体颗粒在换热面上的积聚。开发了一种Ni-P-TiO₂防垢型复合改性表面,并将之用于板式换热器抑制纳米MgO颗粒污垢在换热表面的积聚。基于搭建的板式换热器颗粒污垢热阻动态监测实验系统,研究了不同冷却水流速(0.1~0.3 m/s)、入口温度(30~40℃)及纳米MgO浓度(100~400 mg/L)对Ni-P-TiO₂复合改性换热表面抑垢特性的影响。结果表明,随着流速的增加,污垢热阻渐近值减小了27.85%~34.41%;随着冷却水入口温度的升高,污垢热阻渐近值减小了25.15%~39.14%;随着MgO颗粒浓度的增加,热阻渐近值减小了26.15%~45.36%。结合Ni-P-TiO₂复合改性表面的表面能分析了其表面的抑垢性能,发现制备的Ni-P-TiO₂复合改性表面的表面能与纳米MgO颗粒污垢层的表面能相接近,符合Zhao提出的“最优表面能”抑垢理论。与常规板式换热器不锈钢表面相比,Ni-P-TiO₂复合改性表面不仅抑制了颗粒污垢的积聚,还降低了颗粒污垢的固着强度,使得积聚其上的颗粒污垢更容易被剥离换热表面,实现了换热表面持久高效抑垢。     

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。     

板式换热器混合微生物污垢特性的实验研究

为探讨铁细菌与黏液形成菌混合微生物污垢的结垢特性,进而为微生物污垢阻垢和抑垢的研究打下基础。本文以微生物污垢中最常见的铁细菌和黏液形成菌为研究对象,实验研究了板式换热器中两种细菌在形成混合微生物污垢时相互协同抑制的关系以及不同工况下的结垢特性。结果表明,微生物污垢存在明显诱导期,铁细菌的污垢热阻渐近值约为2×10^-4m²·K/W,黏液形成菌的污垢热阻渐近值约为1.2×10^-4m²·K/W,铁细菌相比黏液形成菌有较强的致垢能力,1∶1比例混合菌的热阻值介于二者之间;无论哪种细菌量占据主导时,它们之间的互相协同作用会促使混合污垢的致垢能力增强。30℃时混合菌的热阻渐近值低于35℃时的情况,达到渐近值的时间约为35℃时的2倍;流速对混合菌污垢特性的影响明显,流速为0.1m/s时的污垢热阻渐近值约为0.15m/s时的2倍,达到渐近值的时间约为0.15m/s时的2.7倍。     

换热管内插螺旋阻垢性能及污垢微观特征

为研究管内插螺旋阻垢性能及阻垢机理,实验研究了不同流速下换热管内插三种螺旋对污垢热阻、总传热系数的影响,同时从微观角度,对污垢粒径、孔隙率进行量化表征得到污垢微观结构分布规律。结果表明：在实验条件范围内,随流速增大内插螺旋污垢热阻渐进值最大降幅为63%,传热系数稳定值较未结垢时均降低20%以上,且节距为20 mm的内插螺旋具有最好的除垢性能;污垢从近壁面区到表面区粒径、孔隙率逐渐升高,污垢层间具有明显晶型过渡特征;污垢层表面区与过渡区孔隙率随流速增大进一步增大,内插螺旋流场特征改变污垢内部结构是阻垢性能出现差异的根本原因。     

电磁场作用下循环水典型水质参数与换热器污垢热阻的关联分析

基于水处理技术抑垢及缓蚀效果在线监测实验台,分析了电磁场作用下换热器结垢过程中各典型水质参数的变化,并用均衡接近度灰关联分析方法表述了电磁场作用下特定循环水典型水质参数与换热器污垢热阻之间的关系。结果表明：在电磁场作用下换热器结垢过程中,电导率、溶解氧及浊度较未加磁对比实验的高,而pH值较未加磁对比实验的变化甚微。通过分析水质参数的变化发现：电磁场作用下,水质参数与污垢的形成过程密切相关。其中,电导率对换热器的污垢热阻影响显著,而pH值的影响最小。为建立多水质参数与污垢热阻之间数学模型选取合适的参数及探索电磁抑垢机理,制定有效的防垢、抑垢对策提供了实验依据和理论参考。     

圆形楞涡流发生器结构对矩形通道内CaSO4污垢沉积特性的影响

为探讨圆形楞涡流发生器结构和布置方式对换热面污垢的影响,采用数值模拟方法研究了布置圆形楞涡流发生器矩形通道内壁面CaSO₄析晶污垢的沉积过程,同时计算并分析了入口流体温度为300 K、速度为0.5 m·s^-1、浓度为3.0 g·L^-1的CaSO₄过饱和溶液下圆形楞涡流发生器的楞长、布置方式、半径的大小以及纵向间距等几何因素对表面污垢沉积的影响。结果表明:污垢热阻值随涡流发生器楞长增加先减小后增大,而且在(4/8)H楞长处出现最小值;随涡流发生器列间距增大而增大,当间距超过55 mm后污垢热阻值逐渐趋于光通道的污垢热阻值;随涡流发生器半径增大而减小;相同列间距、半径以及当楞长为(4/8)H时,顺排靠边布置时其污垢热阻值最小。     

垂直冷却水管内液固两相流的传热与抗垢性能

针对污垢沉积而导致高炉冷却壁传热效率降低的疑难问题,通过在冷却水管内加入固相颗粒以形成液固两相流.从而改变两相流体对冷却水管的传热和抗垢性能.在不同固相体积分数下进行了冷却水管内液固两相流动的传热和抗垢性能研究.研究结果表明,由于固相颗粒的扰动和剪切效应,不仅可以增大冷却水管传热系数和强化传热效果,而且增强了抗污垢能力,延长了设备的高效运行时间,实现冷却壁的长期高效运行.     

用月垢沉积量推算年污垢热阻

一、前言污垢热阻值是设计热交换器的重要参数,是考核热交换器传热效率的重要依据。因为污垢的主要危害是直接影响传热,故用能直接反映传热性能变化的污垢热阻表示污垢的危害程度是污垢测试中的经典的、常用的方法。从循环冷却水化学处理这门技术从国外引进的一开始就把污垢热阻值的测定作为评价处理效果的主要考核指标之一,无疑是十     

节能型立式热虹吸再沸器的模拟

为了提高再沸器的用能效率，特将固体颗粒引入立式热虹吸再沸器的管程形成气－液－固多相流系统，以强化传热，并提出了该节能型立式热虹吸再沸器的数学模型。模拟计算表明，流态化技术的引入能够强化再沸器的传热，减小换热面积或系统的有效能损失。颗粒的密度对传热的影响较大，其增加可使管内传热系数增大；随着固含率的增加，管内传热系数增大；随着粒径的增加，管内传热 数先增加后减小，有一极大值，颗粒密度的增加可使该极值增大并出现得更早。