介绍一种冷却水污垢沉积评价装置—FEU

<正> 美国Nalco化学公司最近介绍一种冷却水系统现场污垢评价装置——FEU。它可用来测定污垢量、污垢类型及污垢热阻。并且也能分析微生物的种类。用以对冷却水系统加药处理效果的评价,并能同时与空白水进行对比。作为评定配方试验用。     

入口温度对换热器污垢热阻的影响及其修正

为提高污垢热阻测量精度,在分析污垢热阻温差监测法的基础上,研究了循环冷却水入口温度对换热器污垢热阻的影响。通过对污垢热阻测量模型参数进行推算,利用最小二乘法原理对污垢热阻数据进行处理,确定了在线测量污垢热阻的修正方法。修正前污垢热阻数据表明了循环冷却水入口温度与换热器污垢热阻之间呈反比例的关系。针对无垢和有垢两种情况,分别对污垢热阻测量模型进行了修正,结果表明:对于某电厂现场数据和实验室数据,修正效果均使污垢热阻测量值更加准确,证明了修正公式的可靠性。     

换热设备污垢监测及预测研究进展

重点阐述了近年来国内外学者对换热设备污垢预测和监测的研究工作,并提出了污垢预测和监测研究的新方向。同时,也对污垢机理做了概述,对污垢典型模型做了总结。     

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。     

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。     

螺旋叶片转子强化管抗污垢性能的数值模拟

采用流场分析软件FLUENT模拟研究了光管及内置螺旋叶片转子强化管的抗污垢性能,得到了换热管轴向以及径向颗粒污垢体积分数分布,并研究了颗粒直径对强化管抗污垢性能的影响。研究结果表明,与相同条件下的光管相比,强化管管内沉积的污垢明显减少,并且由于颗粒自身重力影响,换热管底部沉积的污垢体积分数高于换热管顶部;此外,随着颗粒污垢直径的增大,轴向方向上强化管底部的颗粒污垢体积分数有所增加,强化管顶部的颗粒污垢体积分数有所减小;径向方向上颗粒直径对强化管近壁区域的颗粒污垢体积分数的影响最为明显。     

混合污垢特性的试验研究

采用对比试验的研究方法,按照污垢热阻的离线测量模型,研究了由析晶污垢和微粒污垢构成的混合污垢的结垢特性。试验结果表明,换热管内循环水的流速、温度以及微粒直径和浓度对混合污垢有不同的影响。     

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。     

过饱和与不饱和硫酸钙溶液污垢特性的实验研究

研究了过饱和与不饱和硫酸钙溶液的污垢特性,考察了溶液浓度、水浴温度和管内流速对过饱和与不饱和硫酸钙溶液污垢特性的影响。结果表明:过饱和工质溶液的污垢热阻明显大于不饱和工质溶液的;过饱和溶液污垢热阻比不饱和溶液污垢热阻更易受温度的影响;实验中管内流速越高,污垢生长速率越慢,污垢热阻渐近值越低,且流速对不饱和溶液的影响更为明显。     

板式换热器内颗粒污垢表面分形特性

利用分形理论及其相关的图像处理方法对板式换热器内不同粒径的颗粒污垢所沉积的表面形态进行研究。结果表明:颗粒污垢具有分形特性,而且颗粒粒径变化影响污垢表面分形维数,纳米级颗粒污垢的分形维数比微米级颗粒污垢的大。分形维数还可用来定量描述颗粒污垢的孔隙和粗糙表面形貌,分形维数越大污垢表面越粗糙。     

纳米与微米颗粒污垢沉积的表面特性及等效关系

目前对颗粒污垢的研究主要局限于实验研究,通过实验和模拟的手段分别对微米和纳米颗粒污垢沉积的内在关系研究较少。为了研究静止流体中纳米级颗粒污垢与微米颗粒污垢出现相似沉积特点的原因,分别在不同工况下进行纳米颗粒污垢和微米颗粒污垢的沉积实验,并应用扫描电镜对试片表面进行观测。通过模拟方式得出不同粒径微米颗粒污垢的沉积质量,由实验得出颗粒污垢沉积质量呈现出渐进增长趋势。随着浓度的增大其渐进沉积质量越来越大,达到渐进污垢沉积量的时间越来越短。由于颗粒间的团聚效应,使纳米颗粒污垢出现与微米颗粒污垢相似的沉积规律。基于这种规律,提出纳米颗粒污垢等效直径的概念。将实验结果与不同直径微米级颗粒沉积模拟结果相结合,得出浓度0.4g/L的纳米悬浮液团聚后的等效直径约为9.2μm;浓度0.6g/L的纳米颗粒悬浮液团聚后的等效直径约为11.2μm。     

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。     

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。     

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。     

对衣服污垢的视觉评价研究

本文研究了衣服被人丢弃与布料颜色、污垢类型等因素之间的关系。通过对由红、蓝、白、灰、黑5种布料制成的污垢模型得到的数据进行定量分析,确认污垢的明显程度与污垢的大小、颜色有很大关系。其中,在污垢颜色是红、绿的情况下衣服被丢弃的比例较高,而在污垢是黑色的情况下衣服不易被丢弃。     

电磁场对循环冷却水微生物污垢及水质参数的影响

基于污垢热阻监测实验台,考察了电磁场作用下换热器微生物污垢形成过程典型水质参数的变化,并用灰色关联分析法探讨了水质参数与污垢热阻的关联性。结果表明:在电磁场作用下,细菌数、污垢热阻、浊度较未加磁的对照组低,而p H、电导率较未加磁的对照组高。灰色关联分析显示水质参数与污垢的形成密切相关,其中,浊度对污垢热阻影响最为显著。     

2种CaCO_3溶液配制法下板式换热器的污垢特性

为研究板式换热器碳酸钙的污垢特性,以BR0.015F型板式换热器为实验平台,研究了2种配制碳酸钙溶液方法(碳酸钠与氯化钙和碳酸氢钠与氯化钙)在板式换热器下的污垢特性,并用扫描电镜观察结垢表面的晶体类型。结果表明:在相同的实验条件下,碳酸钠法在板片表面结垢薄、易于清除,污垢没有凝结成块状,板式换热器速度场和温度场对污垢分布的影响不明显,扫描电镜观察污垢粉末多为六面体晶型,单个分布未粘结在一起。碳酸氢钠法在板片表面结垢相对致密、难于清除,污垢凝结成块状,板式换热器温度场的分布对污垢分布的影响明显,结垢量的分布与板式换热器数值模拟的温度场分布基本一致,扫描电镜观察污垢发现污垢晶体紧密的粘结在一起。     

防治换热器污垢,降低经济损失

本文通过分析换热器污垢对工业生产造成的经济损失,介绍防止污垢产生及其清理方法,使人们充分认识到防垢、治垢的重要性,在实际工作中采取有效措施,最大程度的防止污垢的产生或及时清理污垢,以达到节约能源、降低生产成本之目的。     

基于ANSYS的BEM固定管板式换热器污垢的有限元分析与性能优化

污垢普遍存在于BEM固定管板式换热器中,一般是热的不良导体,污垢会严重影响BEM固定管板式换热器的运行效率。污垢的形成过程和机制比较复杂。通过ANSYS有限元分析软件对有、无污垢两种情况下管子热通量和温度进行分析,发现对于同一个BEM固定管板式换热器,其他条件相同时,在有污垢和无污垢两种情况下,管子的热通量和温度差异明显,说明污垢可以通过影响热通量和温度降低换热性能。有效预防和清除污垢能保持换热器较高的换热性能。