銅管內(nèi)表面污垢熱阻的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、該文分析了污垢熱阻研究的現(xiàn)實(shí)意義,并對國內(nèi)外在污垢方面的研究成果進(jìn)行綜述,在此基礎(chǔ)上提出該課題的研究內(nèi)容和方法.基于傳熱學(xué)原理,開發(fā)了污垢熱阻在線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)平臺,利用計(jì)算機(jī)集成技術(shù),開發(fā)了污垢熱阻實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和分析,滿足實(shí)驗(yàn)長周期不間斷工作要求.針對具體的水質(zhì)條件,分別以珠江水為循環(huán)冷卻水來研究混和污垢,以湖水為循環(huán)冷卻水來研究生物污垢,通過在自來水中加入高嶺土顆粒來模擬珠江水中的泥沙懸浮顆粒,以此來研究泥沙顆粒污垢,

2、將高嶺土顆粒加入湖水來研究生物污垢與泥沙顆粒污垢的交互影響.為了觀察換熱管內(nèi)壁污垢狀況,利用工業(yè)內(nèi)窺鏡和CCD攝像頭等開發(fā)了一套可視化的實(shí)驗(yàn)裝置.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在銅管的表面上,珠江水產(chǎn)生的混和污垢時(shí)間短,而且利用機(jī)械方法不容易清洗掉,當(dāng)流體處于湍流狀態(tài)時(shí),泥沙顆粒不產(chǎn)生污垢熱阻,反而強(qiáng)化了冷卻水側(cè)的對流換熱;當(dāng)流體處于過渡流狀態(tài)時(shí),泥沙顆粒產(chǎn)生污垢熱阻.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),流速對泥沙顆粒污垢的影響非常顯著,而泥沙濃度對泥沙顆粒污后的

3、影響不顯著,并且流速和泥沙濃度對泥沙顆粒污垢的交互影響也很小.在銅表面上,生物污垢不容易生成,主要是因?yàn)殂~的表面釋放出的銅粒子會殺死吸附在銅表面上的微生物.但是,將泥沙加入湖水中后,有粘泥污垢的生成,微生物是生成粘泥污垢的主要原因.微生物不但會形成粘泥污垢,而且會使冷卻水變質(zhì),腐蝕換熱系統(tǒng),相對于水垢、腐蝕對冷卻水系統(tǒng)的危害,微生物的危害是更為嚴(yán)重的.由于循環(huán)冷卻水的不斷的濃縮,冷卻水系統(tǒng)的鹽類的含量不斷的增大,當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行的一定時(shí)間后,

4、可溶解離子的濃度達(dá)到飽和,從而晶體從溶液中析出,形成析晶污垢,通過計(jì)算確定了在不同的給水離子濃度下,循環(huán)冷卻水中鈣離子濃度在最高溫度為40℃和50℃達(dá)到飽和的時(shí)間,從而來確定冷卻系統(tǒng)中是否有析晶污垢的可能.通過計(jì)算求解在不同的流速下粒子的重力、粘附力、流體作用力和升力隨粒徑的變化關(guān)系,計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)在微米數(shù)量級,粒子的重力變化不大,流體作用力是變化最低的,在低流速下,大粒徑的粒子所受的粘附力大于其所受的升力,所以粒子容易在表面粘附,隨著流