交变电磁场处理下换热器内水质参数与污垢热阻的灰色关联分析

基于自制的电磁抑垢动态模拟实验台,分析不同磁场强度下(0, 100, 150, 200和250Gs)的交变电磁场对碳酸钙溶液污垢热阻、电导率、pH和溶解氧的影响,并运用灰色关联分析法研究了各水质参数与污垢热阻之间的关联特性。研究结果表明:在200Gs磁场强度下,污垢热阻的诱导期最长,达到10000min。说明该磁场强度的交变电磁场对污垢热阻的影响显著;并且,电导率较pH、溶解氧与污垢热阻有更大的关联度,关联度为0.5504。说明相对pH和溶解氧,电导率与污垢热阻的关联性更密切,更能反映污垢热阻的变化。通过对交变电磁场作用下水质参数与污垢热阻进行关联分析,能够为污垢热阻与多水质参数间数学模型的建立选取合适的参数提供理论及实验依据。     

水质对板式换热器结垢的影响权重及其机制分析

该文动态监测了板式换热器的松花江冷却水污垢热阻,测量了6种水质参数(溶解氧、电导率、浊度、氯离子、碱度、钙离子)在8个不同时刻的数值,并将各水质参数与对应时刻的污垢热阻进行了灰色关联分析。分析结果显示:碱度对板式换热器的污垢热阻影响最显著,而溶解氧的影响权重最小。通过分析水质参数的变化发现:水质参数与污垢的形成过程密切相关,在结垢初始阶段水质影响较大,而后影响渐弱、渐缓。而且各水质参数之间互相影响,所形成的污垢为由析晶污垢、颗粒污垢、生物污垢、腐蚀污垢等共同组成的混合污垢,但主要以析晶和颗粒污垢为主。因碱度、钙离子含量较高导致主流溶液中碳酸钙等物质的饱和度较高,且流速较低,故对流传质在结垢过程中起主要作用。     

冷却水污垢热阻预测的支持向量机法动态模拟实验研究

利用天然水通过管壳式模拟换热器来动态模拟冷却水系统的流动传热和污垢形成过程,实验中恒定壁面材料、加工方式和流速、水温等运行参数,突出研究水质参数对污垢形成的影响。文中基于污垢形成机制的初步认识,定性分析了硬度(钙、镁离子)、碱度、pH值、溶解氧、浊度、铁离子浓度等水质因素对污垢形成的影响,将其和时间作为输入量,污垢热阻作为输出变量,建立基于支持向量机的冷却水污垢热阻预测模型,并以另一运行周期数据检验模型预测精度,计及实验系统的不确定度,平均误差为8.874%;与美国管壳式换热器制造商协会(Tubular Heat Exchanger Manufactures Association,TEMA)标准推荐数据相比,本法所得污垢特性内涵更丰富,热阻除其渐近值,还有时变性;可靠性增强,逼真度高;可操作性强。     

冲孔矩形翼涡流发生器的氧化镁颗粒污垢特性

为探讨冲孔矩形翼涡流发生器的颗粒污垢特性,选用粒径为50nm的氧化镁颗粒为研究对象,通过实验研究对比了冲孔涡流发生器和未冲孔涡流发生器的污垢和流动阻力特性,考察了孔径、孔数及孔位置对颗粒污垢特性的影响。结果表明:在相同的工况下,与未冲孔涡流发生器相比,冲孔涡流发生器具有良好的抑垢效果和较小的流动阻力损失;随着冲孔涡流发生器孔径的增大,污垢热阻渐近值降低,但降低的幅度变小;污垢热阻渐近值随着冲孔涡流发生器孔数的增加而降低,但是二者并不成同比例变化;冲孔位于外侧位置的涡流发生器的抑垢性能较优。     

换热表面污垢热阻影响因素的评价研究

由于换热器表面结垢因素的复杂性和不确定性,影响因素的权重很难确定。文中采用灰色关联分析法对冷却水水质、换热器运行工况以及换热表面结构3个方面各因素影响进行评价研究。结果表明:水质的6种参数中碱度对换热表面污垢沉积影响因素的权重最大,其次是钙离子、电导率、氯离子、浊度,影响最小的是溶解氧;运行工况参数中冷却水进口温度对结垢影响比冷却水进口流速明显;而内螺纹管的表面结构中的螺纹数对污垢的形成影响最突出。     

换热管道污垢热阻直接检测方法与实现

目前,电厂循环冷却水换热管道内壁污垢热阻检测多采用间接检测法,其检测过程复杂且易引入多种测量误差。该文提出了一种通过污垢厚度和导热系数检测直接获取污垢热阻的方法。利用超声波时域反射法结合信号处理技术获得管内污垢厚度,通过显微测距分析验证了测量精度;利用瞬态平面热源法获取污垢导热系数,通过残差分析验证了其可信度;根据传热学原理进行公式推导计算获得污垢热阻。以典型碳酸钙污垢为实验对象的测试结果表明:该方法能快速、准确的对污垢热阻进行检测,可信度高、重复性好,对工业换热系统的污垢检测、防垢与抑垢具有重要意义。     

运行工况参数对四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性的影响

为了研究运行工况对四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性的影响,选用粒径为50nm的球形MgO颗粒为研究对象,通过矩形通道内的正交设计实验,考察了流速、浓度、入口温度以及水浴温度对颗粒污垢特性影响的主次顺序,探究了各工况参数对MgO颗粒污垢特性的影响,并且在实验范围内探寻了各工况参数的优水平组合。结果表明:在各工况参数中,浓度对污垢热阻渐近值的影响最大,流速其次,入口温度再次之,水浴温度对污垢热阻渐近值的影响最小。污垢热阻渐近值随流速的增大、浓度的减小、入口温度的降低和水浴温度的升高而减小。实验范围内,流速为0.15m·s-1、浓度为200mg·L-1、入口温度为23℃、水浴温度为50℃工况下结垢最少。     

射流冲击换热表面结垢特性的实验研究

实验研究发现射流冲击条件下铜、镀镍铜及铝表面有碳酸钙结垢状况。考查不同水质硬度、不同金属表面下换热表面的结垢过程,获得渐进型的污垢热阻随时间的变化曲线。实验结果表明:随着水质硬度的增加,铜片、镀镍铜片及铝片表面的结垢速率都加快,诱导期减小,铜片与镀镍铜片或者铜片与铝片之间的污垢热阻渐进值的差值越来越大。当水质硬度为500、700 mg/L时,相对铜片、镀镍铜片而言,铝片的诱导期最长,污垢热阻渐进值最小,但是,当水质硬度为300 mg/L时铝片的污垢热阻渐进值却最大。     

结构对圆形楞涡流发生器CaSO_4污垢特性和综合换热特性的影响

为研究圆形楞涡流发生器结构对换热面污垢和综合换热的影响,分别选取CaSO_4过饱和溶液和去离子水作为流动工质,采用数值模拟方法对布置有圆形楞涡流发生器矩形通道内壁面CaSO_4析晶污垢的沉积特性和综合换热特性进行了研究。分析了在两种不同工质下,圆形楞涡流发生器的楞长、间距和半径分别对矩形通道的污垢热阻Rf值和综合特性R值的影响。研究结果表明,当流动工质为CaSO_4过饱和溶液时,圆形楞涡流发生器的污垢热阻Rf值随着楞长的增加先减小后增大,且在4/8H楞长处出现最小值;而当流动工质为去离子水时,圆形楞涡流发生器的综合特性R值随着楞长的增加先增大后减小,且在4/8H楞长处出现最大值;无论流动工质是CaSO_4过饱和溶液还是去离子水时,污垢热阻Rf值和综合特性R值均随着间距的增大而增大,随着半径的增大而减小。最终,通过综合对比可以认为,当楞长为4/8H、间距在35~50mm、半径在4~5mm时,圆形楞涡流发生器都能保持一个较好的抑垢和综合换热效果。     

电场作用下CaCO_3污垢特性的实验研究

为探讨电场作用下换热表面上CaCO_3污垢的结垢特性,以人工配制的CaCO_3溶液为研究对象,通过改变作用于实验段的电场大小,研究电场作用下CaCO_3污垢在不锈钢换热表面的结垢规律。结果表明,有无电场作用下污垢热阻曲线均没有明显的诱导期出现,随着电场强度的增大,CaCO_3污垢的结垢速率先减小后增大,污垢热阻渐近值也表现出先减小后增大的趋势。当电场电压为3000V时抑垢效果最佳,与不加电场时相比,污垢热阻渐近值下降58.3%。垢样的SEM图片表明,在无电场作用时,碳酸钙污垢形貌为不规则细长针状、团簇状、棱角比较清晰的文石结构。电场作用时,碳酸钙污垢以块状、粒状和斜方六面体形状存在,呈现典型的方解石结构。