螺纹表面混合污垢结垢特性的实验研究

摘要

由于污垢在工业换热设备中普遍存在,严重影响换热设备的传热效率,造成极大的能源浪费,因此换热表面污垢特性的研究具有现实意义。强化传热表面在工业换热设备中具有广泛应用,其表面状况对于传热与结垢过程均有重要影响。螺纹表面作为常用的强化传热表面,污垢特性有待于深入研究。在前期工作的基础上,本文针对螺纹表面开展污垢特性的实验研究,研究内容概括如下:
　　 在污垢热阻动态监测实验台上,对螺纹管几何参数的影响进行了析晶污垢实验研究。考察了水质硬度、温度、流速对结垢过程的影响。结果表明,水温较低时,随水质硬度的增加,结垢速率加快,诱导期缩短,污垢热阻随水质硬度的增加而增大,硬度继续增加,渐近污垢热阻反而降低;而水温较高时,螺纹管污垢热阻的变化与常温时差异较大:随温度的升高,诱导期趋于消失,渐近污垢热阻增大。随着流速的增大,诱导期随之延长,同时结垢速率减小,渐进污垢热阻减小。实验结果还显示,螺纹管螺距增加,会促进螺纹管结垢速率,缩短诱导期,使污垢热阻变化趋于增大;而槽深增大,使结垢速率增大和诱导期减小的同时,污垢热阻变化趋于减小。与光管对比表明,螺纹管的表面结构对流动有显著影响,而且对污垢特性也产生更为复杂的作用。
　　 此外,针对光管和螺纹管表面进行了颗粒垢(MgO)及混合垢(MgO/CaCO3)实验研究。结果表明,对于颗粒垢,随着颗粒浓度的增加,结垢诱导期趋于减小,污垢热阻趋于增大;随温度的升高,结垢速率加快,污垢热阻增大;对于螺纹管,随螺距的增加,结垢诱导期增大,同时结垢速率增大,污垢热阻也增大,且污垢热阻均大于光管的污垢热阻。对于混合污垢,结垢诱导期不明显,随着浓度增大,结垢速率加快,污垢热阻增大;随温度的升高,结垢速率显著加快并迅速达到污垢稳定状态期,渐进污垢热阻也增大;螺纹管污垢热阻与光管污垢热阻接近。当水温较低时,混合垢的渐近污垢热阻明显大于颗粒垢和析晶垢,析晶污垢热阻最小;而水温较高时,混合垢初始结垢速率最大,其渐近污垢热阻也最大。随温度变化析晶污垢热阻的增长幅度最为明显,并远大于颗粒污垢,表明溶液结垢离子浓度、杂质颗粒浓度及温度的综合作用对结垢过程有着更为显著的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 污垢的基本理论

1.2.1 污垢的形成过程

1.2.2 污垢的分类

1.3 污垢对策研究

1.3.1 阻垢除垢技术研究

1.3.2 表面阻垢特性研究

1.3.3 混合污垢研究

1.4 本文主要研究内容

第2章 实验装置及性能测试

2.1 引言

2.2 污垢热阻动态监测装置

2.2.1 主要功能与特点

2.2.2 污垢热阻动态监测装置构成

2.2.3 实验操作流程

2.3 实验装置的对流换热性能

2.3.1 理论计算方法

2.3.2 实验数据处理方法

2.3.3 对流换热性能测试

2.4 实验误差分析

2.5 本章小节

第3章 螺纹管析晶污垢特性研究

3.1 引言

3.2 实验装置及方法

3.2.1 实验装置及过程

3.2.2 污垢特性的评价方法

3.3 螺纹管与光管污垢特性分析

3.3.1 水质硬度的影响

3.3.2 温度的影响

3.3.3 流速的影响

3.3.4 螺纹管特性综合比较

3.4 本章小结

第4章 颗粒垢及混合垢污垢特性的实验研究

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 颗粒及混合垢实验结果分析

4.3.1 颗粒垢实验

4.3.2 析晶/颗粒混合垢实验

4.3.3 颗粒垢、析晶垢与混合垢的比较

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录 小型实验装置搭建

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢