超声波阻垢性能的实验研究.doc

文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123427
超声波阻垢性能的实验研究
赵阳①陈永昌①*联系人:******@bjut.,基金项目:国家973计划资助项目()。
孟陶①马重芳①徐志明②
①北京工业大学环境与能源工程学院强化传热与过程节能教育部重点实验室
暨传热与能源利用北京市重点实验室,北京 100124
②东北电力大学能源与机械工程学院,吉林 132012
(Tel:[phone];Email:******@bjut.)
摘要:本文采用污垢热阻动态监测方法,实验研究了超声波处理不同温度、硬度条件下的阻垢性能。结果表明,超声波水处理具有较为明显的阻垢效果。水温较高时,阻垢效果更好。水溶液硬度更高时,超声波阻垢机理更为复杂。频率为28kHz的超声波阻垢效果优于频率为40kHz的超声波。
关键词:超声波;阻垢;频率;
1、引言
污垢是热的不良导体,其存在不仅会导致换热设备的传热性能下降,而且造成极大的经济损失和能源浪费。换热设备积垢2mm厚就会使总传热系数降低47%,换热面积就比需要的增大70~80%[1],其中30~50%是为了应对污垢导致的性能降低。
目前,工业界常采用化学除垢方法,但是化学除垢法成本高,对环境有污染,需要专人管理。因此,人们开始寻求和发展物理防垢方法,如电场防垢、磁场防垢和超声波防垢等。超声波阻垢技术是近几年发展起来的新技术,具有效率高、性能可靠、操作简便、运行成本低等优点,而且对环境无污染,具有良好的应用前景。
超声波技术在锅炉水处理、设备清洗等方面得到广泛应用,国内学者对此进行了多方面的研究,丘泰球[2]通过实验证明,超声防除垢装置具有防垢和除垢的双重作用,~。余涛等[3]实验研究表明,超声波的功率、频率越高,空化效果越强,结垢速率下降,在功率15W、频率20~30kHz时防垢效果更为明显。李淑琴等[4]研究了超声技术在工业除水垢方面的作用,发现超声波处理能够使除垢效果提高2~8倍。罗宪中[5]通过研究证明超声波具有明显抑垢能力,20kHz的超声波对硬水进行2s的超声处理,即可有效抑制碳酸钙结垢,阻垢率达90%以上。梁成浩等[6]进行了超声波的阻垢性能实验,结果表明超声波具有明显的阻垢效果,20kHz的超声波延缓碳酸钙结晶,使阻垢率达到85%以上。马志梅[7]研究了超声波对循环水系统腐蚀、结垢和微生物生长的影响,结果表明:经超声波处理后的溶液中钙离子浓度和总碱度明显降低,溶液PH略有增大。皇磊落等[8]研究了超声波功率和流速对超声除垢效果的影响。结果表明:超声波功率及流速越大,除垢效果越好。
多数实验研究表明超声波具有一定的阻垢和除垢的作用,但由于各研究者的研究内容不同,而且实验条件存在差异,导致定量的实验结果缺乏可比性,在阻垢机理方面仍缺乏系统研究,至今还没有形成公认一致的结论。
本文模拟工业冷却水条件,研究超声波作用对碳酸钙结垢过程的影响并做了初步机理分析。
2、实验装置
本实验在污垢热阻动态监测装置[9]上进行,该装置由换热测试段、冷水环路、热水环路、地热制冷系统和测控装置组成,如图1所示。
图1 污垢热阻动态监测装置示意图
传热部分采用套管式结构作为换热测试段,其有效换