凝汽器冷却水污垢热阻的研究

凝汽器冷却水侧的污垢热阻对机组的经济性能影响较大,该文以凝汽器冷却水侧污垢热阻为研究对象进行了微生物与泥沙微粒混合污垢热阻以及泥沙微粒污垢热阻两类实验研究。实验结果表明:微生物是影响冷却水污垢热阻产生的主要因素,含有微生物的冷却水的污垢热阻较大约为1×10-4m2?K/W。不含有微生物的冷却水,在流速为0.5m/s时,有微粒污垢热阻产生,污垢热阻约为0.2×10-4m2?K/W;在泥沙浓度0.5~2.0kg/m3范围内,泥沙浓度对污垢热阻的影响不显著;在流速为0.9~1.2m/s、泥沙浓度为0.5~2.0kg/m3范围内、没有微粒污垢热阻产生,流速对对流换热系数的影响很显著,即流速增加,对流换热系数增大,而泥沙浓度对此时的对流换热系数的影响不显著。夏季是发电机组负荷较大、冷却水温最高的时候,同时又是冷却水最易产生微生物及其形成的污垢热阻最大的时候。因此凝汽器冷水侧污垢热阻的监测、控制和研究重点应针对含有微生物的冷却水进行。     

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。     

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。     

低温多效海水淡化装置中污垢的形成

为去除海水淡化装置换热面产生的污垢物质,提出采用低温多效海水淡化实验模拟装置,以海水为研究对象,模拟低温多效海水淡化装置中第一效的运行工况,并通过X射线相解析（XRD）、扫描电镜（SEM）和涂层测厚等技术手段,对换热管表面CaCO3析晶污垢特征、相分组成及碳酸钙污垢形成规律进行探索.模拟实验结果显示：在真空压力为120 mmHg、温度为68 ～ 72℃条件下,钛钢管表面析出的CaCO3污垢不断沉积,到60h时,污垢厚度达到最大值（585 μm）.钛钢管表面CaCO3析晶污垢结构疏松,主要为方解石晶相和少量文石晶相.方解石遇酸即起泡溶解,对设备酸洗效果极为有利.     

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。     

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。     

锅炉内卫燃带上高熔点灰渣沉积机理分析

针对一台燃用高熔点灰(初始变形温度大于1400℃)的水煤浆锅炉内卫燃带上(耐火材料)发生较严重结渣的情况进行了分析和实验研究对于卫燃带上不同阶段灰渣沉积的元素分析表明,卫燃带上初始阶段、中间阶段与成熟阶段沉积渣样铁和钙元素表现出富集。现场观察和扫描电镜形貌分析表明,沉积渣样并未发生熔融。晶相分析结果表明,各个阶段沉积样品的晶相组成变化不大,主要形成莫来石,长石类和部分铁的矿物质。不同温度下煤灰烧结样品的氮吸附比表面积测定表明,在低于变形温度下,煤灰尽管不发生熔融,但却会发生强烈的烧结,表现为比表面积和孔容积的降低。铁和钙在沉积表面的富集加剧了颗粒的烧结程度,为沉积灰渣颗粒不脱落提供了条件。     

翼型涡发生器的布置对换热及污垢特性的影响

为了探究换热面上不同布置形式的翼型涡发生器对换热、流动阻力和污垢特性的影响，本文以矩形翼涡发生器为研究对象，在相同工况下对4种布置形式进行了实验研究。结果表明：在换热面上安装翼型涡发生器不仅能够强化换热同时还能抑制颗粒垢的生成；后排列布置不仅在强化换热和减少流动阻力上都优于前排列布置，而且在污垢条件下其也具有良好的抑垢性；结垢前后进出口压差的变化大小在一定程度上也反映了结垢量的大小。     

弧线管微粒污垢特性的实验研究

微粒污垢的沉积造成换热面流动阻力增大，传热效率降低，腐蚀加剧。文中通过不同流速和微粒浓度下微粒污垢的加速实验，得到了弧线管微粒污垢渐近热阻值和诱导期；同时，用数值方法模拟了弧线管的内部流场和壁面剪切力。结果表明：弧线管微粒污垢的渐近热阻值和诱导期与微粒浓度和流速有关，流速增大、微粒浓度降低，其诱导期延长，渐近污垢热阻减小。而且，在清洁状态、析晶污垢和微粒污垢状态下，弧线管比对应光管都具有良好的传热和阻垢性能，其主要原因是由于弧线管内部流场和壁面剪切力周期性变化所引起的。     

考虑污垢因素的凝汽器经济性分析

凝汽器冷凝压力的变化引起汽轮机组微功率的变化,而凝汽器冷却水管内流速通过影响冷却水侧换热系数和污垢热阻来直接影响冷凝压力的变化。在考虑凝汽器冷却水侧污垢热阻随冷却水流速改变而改变的情况下,在对电站凝汽器污垢热阻进行模拟实验的基础之上建立数学模型,以最大经济效益为目标函数来求解最优冷却水流速和最优冷却水输水管直径,并分析了影响最优流速和最优直径的影响因素。     

污垢沉积对某轴流压气机中间两级性能影响的数值研究

采用商业三维数值模拟软件CFX,对某型重型燃气轮机的中间两级核心级轴流压气机进行数值仿真研究,通过改变流道内叶片和端壁的粗糙度、以及叶片的厚度来模拟压气机内不同程度的污垢沉积,以分析污垢沉积对两级轴流压气机性能和流场特性的影响,并在前、后级动叶分别采用不同的污垢沉积设置,以探讨前级和后级动叶污垢沉积作用的相互影响。结果表明,无论是前级动叶还是后级动叶的污垢沉积,都将引起动叶通道内角区分离的加剧,从而导致压气机性能的衰减,粗糙度增加的影响明显要大于厚度增加,且前级动叶的影响作用要大于后级动叶;前、后级动叶各自的污垢沉积对另一级动叶等熵效率的影响都较小,且增加厚度对其影响比增加粗糙度时要大;前、后级动叶各自的污垢沉积对另一级动叶的影响主要体现在总压比上,这与污垢沉积引起的流道堵塞程度有关。     

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。     

污垢对换热管内三场协同影响的研究

采用数值分析的方法,针对不同结垢厚度圆管进行数值模拟,在层流和湍流2种流动状态下,研究污垢对速度场、温度场、压力场以及三场协同程度的影响.结果表明,速度场、温度场及压力场之间的协同角都会因污垢厚度的变化而改变,从而影响换热管的换热强度及流动功耗,同时影响综合性能换热系数.     

直排式冷却水系统污垢形成原因的诊断

污垢在换热器表面的沉积会大大降低其传热效率。结合某厂实例,采用水质分析、灼烧分析、等离子体发射光谱、扫描电子显微镜等分析手段分别对冷却水水质、污垢、淤泥、微生物等的特性进行了分析。结果表明,冷却水携带淤泥是该厂冷却水系统换热器表面污垢形成的主要原因。因此建议:(1)直排式冷却水系统的日常水质监测应增加淤泥监测项目;(2)冷却水取水口应与水底保持足够距离。     

污垢热阻对空冷凝汽器换热面积影响特性研究

根据传热学基本原理,通过迭代计算出换热系数K,进而得到换热面积的数学模型。并以某600 MW直接空冷机组为例,充分考虑污垢热阻对换热面积的影响,得到对应的变化曲线,对直接空冷凝汽器换热面积的设计计算具有一定的参考价值。     

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。     

基于有限单元法的污垢等效导热系数计算

采用有限单元法,模拟了换热表面污垢随机孔隙的微尺度空间结构,并通过ANSYS中的APDL参数化语言赋值材料参数和单元属性。基于多孔介质在传热过程中能量守恒定律和傅里叶导热定律,提出一种计算换热表面污垢等效导热系数的方法。应用稳态平板法求解污垢内部的耦合导热,并证明通过稳态平板法求解污垢微观模型等效导热系数具有较高的可行性。探索了在不同孔隙率和不同孔隙尺寸的情况下,污垢微观孔隙结构对污垢等效导热系数的影响。结果表明,污垢模型的等效导热系数随孔隙率的增加而线性减小,随孔隙尺寸的增加而线性增加。为换热器设计和清洗带来方便,同时为进一步深入研究复杂的换热表面污垢传热传质过程开辟了新思路,使计算结果更符合实际情况。     

300MW直接空冷凝汽器污垢热阻对换热面积影响

根据传热学基本公式Qn=KA△tm,通过迭代计算出换热系数K,进而得到换热面积的数学模型.并以某300 MW直接空冷机组为例,充分考虑污垢热阻对换热面积的影响,得到对应的变化曲线,对直接空冷凝汽器换热面积的设计计算具有一定的参考价值.     

火力发电厂微生物腐蚀的初步研究报告

本文介绍两个以淡水为介质的火力发电厂(简称A厂、B厂)内,由水源微生物导致的锅炉补给水处理设备及低温热交换设备的点蚀和形成锈瘤腐蚀问题的发现、观察、鉴别及细菌分离培养方法等的研究。两个厂的水源虽然不同,但造成危害的菌种,经鉴别主要是铁细菌和硫酸盐还原菌。从对大型运行金属设备腐蚀情况的观察及小型试验中发现,微生物的存在能促进腐蚀速度加快,微生物腐蚀产物多,也随之带来其他危害,故微生物的危害往往不是单一的。笔者认为,从已发现两个厂的腐蚀问题来判断,微生物腐蚀是长期以来火力发电厂存在的一种腐蚀问题,它威胁着发电厂的安全经济发供电。当人们认识了这个危害之后,将从研究控制有害微生物生长方而来抑制这种腐蚀。     

污垢对高压加热器端差的影响研究

高压加热器是汽轮机的重要辅助设备之一,其性能直接影响机组运行的经济性。高压加热器长期运行后,将在管子的内外表面上形成以氧化铁为主的污垢,积聚的污垢将降低换热管的传热效果,也会使加热器的端差增大。现以660MW机组卧式高加为研究对象,以传热学理论为基础,分析了污垢的形成机理及对换热设备产生的危害,定量计算了污垢热阻对传热系数和端差的影响,对加热器的正常运行有一定参考价值。