传热面温度梯度对缓蚀剂作用效果的影响

摘要

金属换热设备传热面的腐蚀在工业生产的很多过程中都普遍存在着,严重妨碍了热交换设备的正常工作,造成巨大的能源浪费和高额的经济损失.换热设备常见腐蚀原因包括悬沉积物引发的电化学腐蚀、负荷应力和热应力造成的应力腐蚀、水中溶解氧造成的腐蚀.对换热设备腐蚀的防护方法较多,其中,缓蚀剂具有用量少、见效快、成本低、使用方便等优点,已成为应用最广泛的防腐方法之一.目前,关于传热面上温度梯度对缓蚀剂作用效果影响的研究很少,因此研究温度梯度对传热界面缓蚀剂效果的影响具有重要意义. 为了研究传热面上温度梯度产生的热流对缓蚀剂作用效果的影响规律,本文选择了简单的Q235钢+0.5mol/L H2SO4体系和典型的吸热型或放热型缓蚀剂,在实验室建立的模拟传热界面实验装置中,采用极化曲线、电化学阻抗等方法研究了界面温度梯度对缓蚀剂作用效果的影响规律.同时,通过理论热量计算研究了界面传热热量、缓蚀剂吸附热与缓蚀效率变化之间的关系.主要结论如下: (1)筛选出DDA、TU、SDS、KI、KBr等5种缓蚀剂,通过不同温度、不同缓蚀剂浓度下极化曲线测量,计算出缓蚀效率,并进一步得到了各种缓蚀剂的吸附模型以及标准吸附焓值,证明DDA、TU、SDS为放热型缓蚀剂,KI,KBr为吸热型缓蚀剂. (2)温度梯度对金属传热界面上缓蚀剂的作用效果有显著影响.对吸附过程放热型缓蚀剂(DDA、TU、SDS),温度梯度造成界面上有热量输出时,缓蚀剂缓蚀效率提高;温度梯度造成界面上有热量输入时,缓蚀剂缓蚀效率降低.其中DDA的缓蚀效率变化最为显著.对吸附过程吸热型缓蚀剂(KI,KBr),温度梯度造成界面上有热量输出时,缓蚀剂缓蚀效率降低;温度梯度造成界面上有热量输入时,缓蚀剂缓蚀效率提高. (3)运用傅里叶定律、牛顿冷却定律、普兰德边界层方程等进行了传热界面的热量计算.计算结果表明,温度梯度造成界面上的热量变化相同时,缓蚀剂的吸附焓的绝对值(∣?H0∣)越大,缓蚀效率变化越大.

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