文档介绍：冷凝器换热管内污垢生长特性模拟试验研究

摘要:污垢热阻导致冷水机组冷凝器换热效率下降、导致冷水机组COP衰减的重要原因。本文在简要介绍热阻法冷凝换热管内污垢生长特性试验台及其试验原理的基础上,详细讨论了热阻法管内污垢热阻生长特性试验方案,测定了试验用污水水质特性。试验研究了新管道管内污垢热阻首次生长特性和经过不同除污措施后管内污垢再次生长特性,发现了新管道管内污垢热阻线性和指数函数渐进性双阶段首次生长特性,发现了除污后管内污垢热阻指数函数渐进性再次生长特性。结果表明,在试验水质下,对于新管道约经过7天左右管内污垢就可生长到最大厚度,对于除污后管道,经过2天左右管内污垢即可达到最大厚度。本文的试验结果为进一步开发冷凝器换热管内除污防垢技术、合理地确定实际空调冷却水系统除污周期提供试验和理论研究基础。
关键词:热阻法,冷凝管,污垢生长,试验,冷凝器
1. 前言
污垢在空调水系统中普遍存在。在冷冻水系统中,由于管道和设备的氧化和腐蚀,使水中杂质不断增多,并在换热器换热管中沉积,形成污垢。冷却水系统是敞开式系统,空气中的灰尘、杂质和冷却水中的微生物混在一起,形成生物粘泥;同时,随着冷却水的浓缩,水中盐分结晶析出而附着于换热面上,形成质地坚硬的水垢,因此,冷却水中的污垢是水垢、污泥、腐蚀物和生物垢的混合垢。污垢的存在给空调水系统和换热设备带来了巨大的危害,单就换热设备本身而言,主要体现在以下五个方面。首先,导致换热设备传热性能恶化。研究表明,污垢使换热器运行效率下降近50%[1];,使热交换效率降低51%[2];2mm厚的污垢将使无垢时冷机运行效率下降30%,即使冷却水水质很好,机组运行效率也将降低20%以上[3]。因此,传热面上污垢可能会使任何加强换热的努力都归于零。其次,污垢的存在增加系统的能耗。污垢使换热设备流动阻力加大,导致泵的耗功率增加;增加自动清洗设备的动力消耗;制热、制冷循环由于污垢导致换热温差加大而引起热力学效率下降。第三,污垢的存在增加设备的初投资。为补偿污垢对换热设备出力的影响,在设计时不得不增大换热面积,据报道,污垢使换热设备面积增加平均值达30%~40%[4]。第四,为了不断清除换热面污垢而增设的清洗设备及系统,增加了其运行维护费用。最后,污垢影响着设备安全。污垢的存在造成了巨大的经济损失。早在1984年美国由换热器污垢引起的经济损失就高达80~100亿美元,%~%[5,6]。在我国,每年因为污垢所造成的冷却设备费用增加、水费损失、冷机运行费用增加总计达到30亿元之多[7~9]。
鉴于上述原因,非常有必要试验研究换热管内污垢生长特性及其除污防垢技术,而反冲洗是一种最简单、方便、节省人力方法,对设备改动小、投资少、可减少频繁拆卸所引起的设备部件损坏。此方法虽然不如拆开逐根管清洗效果彻底,但在实践中却是一种有效的除污防垢措施[10,11]。为此,本文将首先简要介绍热阻法冷凝换热管内污垢生长特性试验台及其试验原理,讨论热阻法管内污垢热阻生长特性试验方案;然后,试验研究新管道管内污垢热组首次生长特性和经过不同除污措施后管内污垢再次生长特性,为进一步开发冷凝器换热管内除污防垢技术提供试验和理论研究基础。
2. 热阻法管内污垢生长特性试验台及试验原理
热阻法管