换热面上颗粒污垢成垢机理的数值模拟与实验研究

发布时间：2021-01-18 18:42

　　能源与环境问题是制约人类可持续发展的严重问题。城镇原生污水作为一种低品位清洁能源得到了广泛应用。城镇污水经二级处理后,仍存在颗粒污垢在换热面上积聚的问题,这会导致传热性能恶化,运行耗费增加等。所以对颗粒污垢在换热管内壁面上的成垢机理进行研究具有重要意义。本文通过数值模拟和实验方法,系统研究了热泵工况下颗粒粒径、浓度、种类,管内流速,入口温度,管壁粗糙度,流体粘度等因素对圆管内壁面上颗粒污垢热阻大小与结垢速率的影响。同时对混合颗粒污垢的元素组成以及形态进行了分析,探究了不同粒径、不同种类的颗粒以及不同类颗粒间协同作用的成垢机理。建立了渐近型颗粒污垢预测模型,为进一步提出有效的除垢方法提供指导。设计搭建了颗粒污垢生长实验台,通过污垢热阻法探究了圆管内壁面上的颗粒污垢生长情况。改变不同实验变量进行多组实验,研究不同颗粒粒径、浓度、种类,管内流速以及入口温度下的颗粒污垢生长机理以及不同种类颗粒污垢间的协同作用。选取一段三维圆管作为物理模型,并分别针对流体相和颗粒相建立了流体流动、颗粒沉积与剥蚀数学模型。通过模拟计算得到颗粒的沉积率和剥蚀率,得到颗粒净沉积率,结合颗粒污垢的各物性参数,求得颗粒污... 

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

我国历年污水产生量

图 1.2 换热器管道内部污垢对部分发达国家工业部门因污垢造成的损失进行估算，美、造成损失大概占当年国民生产总值的 0.25%，全球污垢损失14]。作为发展中国家，我国许多换热设备的生产制作工艺技成的损失将大大超过发达国家。然而当今的能源问题成为了题，提高换热设备效率是节能的一项重要的措施。深入研究

图 1.3 颗粒污垢形成过程1.2.2 颗粒污垢的研究现状在颗粒污垢的理论研究方面，Beal S K[17]重点研究了颗粒污垢的生长过程为颗粒污垢的沉积主要受到布朗力、重力或惯性力等多种作用力的影响，并且的沉积量与流体粘度有关。Chamra 和 Webb[18]以强化管中液侧颗粒污垢的形成机理为基础，基于扩散和惯性机制提出一个半理论模型，用来预测较大粒径和浓度范围内的颗粒污垢机理。Wei L 等[19]对固液两相流场中颗粒所受作用力进行分类和量级分析，认为在流场中所受到的力与粒径有关。Maria Chiara Piglione 等[20]采用计算流体力学的方法模拟了吸气过程中支气的微米颗粒的沉积过程，得到颗粒沉积过程与雷诺数 Re 的关系。Sahan T.W. Kuruneru 等[21]采用一种耦合的有限体积离散单元法研究了颗粒

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]板式换热器微生物污垢特性的实验研究[D]. 贾玉婷.东北电力大学 2014
[2]江水源热泵换热器污垢动态特性及其影响规律研究[D]. 程可辉.重庆大学 2011
[3]能源与环境约束下的经济增长[D]. 符毅.湖南大学 2008
[4]污水源热泵系统中换热器内污垢生长特性研究[D]. 李鑫.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：2985449