文档介绍：3
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《化工装备技术》第 29卷第 4期 2008年 31
水平管循环流化床换热器防垢试验研究
张恒王晋刚张少峰
(河北工业大学)
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摘要以硫酸钙为工质, 在水平管循环流化床换热器装置内进行条件试验, 研究水平流化
床的防垢效果和传热性能。实验结果表明, 水平管循环流化床换热器具有良好的防垢效果和
传热性能。
关键词水平管循环流化床换热器防垢除垢传热多相流条件试验硫酸钙
0 前言
换热设备内壁结垢现象普遍, 造成了极大的能
源浪费和经济损失[ 1 ] 。针对这一问题, 目前采取
化学方法[ 2 ]或机械方法[ 3 ]来清除污垢, 其缺点是:
由于停车造成减产; 增加能耗和物耗; 影响产品质
量。为解决上述问题, 研究者将多相流化床技术引
入换热设备的防、除垢过程, 开发的循环流化床换
热器具有传热系数高, 防除垢简单、易行、可靠的
特点[ 4 - 5 ] , 其传热研究倍受关注[ 6 - 7 ] 。
目前, 循环流化床换热器传热的研究主要集中
于垂直管的流化床内。李修伦等[ 8 - 10 ] 在研究中较
早地在垂直管内流动系统中加入惰性固体颗粒, 使图 1 试验流程简图
其保持流化, 对固体颗粒强化传热及防、除垢进行 1—计算机数据采集系统 2—测试管
了研究, 取得了显著的效果。然而, 有关水平管流 3—粒子分离罐 4—U型管压差计 5—流量计
化床换热器传热研究的报道很少。随着石油、化 6—料液循环泵 7—料液储罐 8—电加热系统
9—热电阻 10~15—阀
工、液体输送等方面的需要, 水平管流化床已引起
广泛关注。由于硫酸钙是化工生产中最常见的结垢, 粒循环管路参与循环。试验过程中不断向系统中补
且其逆溶解性具有代表性, 笔者以硫酸钙为工质, 充料液以维持系统的平衡。
对水平管流化床换热器的防垢性能进行了研究。传热试验段碳钢管为 32 × 2 5 , 长 2m。
试验中采用电热丝加热。整套实验装置上都包有保
1 试验流程
温层, 保温性能很好, 热损失忽略不计。管壁上装
水平管循环流化床换热器防垢试验流程如图 1 有 4只铂热电阻以测量壁温, 另有 2只铠装式铂热
所示。电阻测量料液的主体温度。各点温度经计算机采
硫酸钙料液由储罐侧口进入料液循环泵, 泵将集。根据平均内壁温度和主流平均温度以及热通量
料液输入测试管路, 经过加热后又返回到料液储罐来计算传热系数, 最后根据传热系数随时间的变化
进行循环, 固体颗粒在粒子分离罐中分离, 通过颗规律判断结垢情况。传热系数 h由下式(1)计算:
张恒, 男, 1982年生, 硕士研究生。天津市, 300130。
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q 2 2 固体颗粒的防垢性能
h = ——
在流速为 0 3m / s、热通量为 15kW /m2 操作条
TW - Tf
式中 h———传热系数, kW / (m2 · K) ; 件下, 循环系统中加入不同数量的固体颗粒, 液固
q———热通量, kW /m2 ; 循环流化床换热器防垢效果如图 3所示。颗粒体