高频脉冲电场循环水捕垢机理探究及系统开发

发布时间：2017-09-14 13:00

  本文关键词：高频脉冲电场循环水捕垢机理探究及系统开发

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【摘要】：循环冷却水系统中换热设备经常出现结垢现象,产生的污垢大大降低了设备的换热效率,并对设备管道有一定的腐蚀作用,给企业和国家造成巨大的经济损失和能源浪费。针对目前化学除垢方法高成本、强腐蚀及污染环境等缺点,高频脉冲电场水处理技术以其经济、环保、操作简单等优点引起人们的广泛关注。本文先对污垢的形成机理和水的特性进行分析,得出影响循环水中污垢形成的主要因素为污垢颗粒在水中溶解度的大小,可通过改变污垢在循环冷却水中的溶解度,来控制污垢的生成。然后在高频脉冲电场作用下,通过分析循环水中各粒子的变化情况,并对高频脉冲电场五种不同捕垢机理进行比较,发现高频脉冲电场为循环水提供能量,使水的大分子团簇内部的氢键断裂,循环水的溶解能力变大,进而减少污垢的生成。根据上述高频脉冲电场防垢阻垢机理,本文对高频脉冲电场循环水捕垢系统进行开发设计,并对设备内部的电场进行模拟分析,优化设备外网结垢；并根据设备的要求,设计出高频脉冲电源的输出电压为30-80V,频率为30-60KHz。最后对高频脉冲电场循环水捕垢装置进行简化对比实验,在一定范围内,处理效果随着电场强度和频率的增加更加明显；并通过外网对比试验,验证恒负极外网对水中污垢粒子有很好的吸附作用。
【关键词】：结垢 氢键 高频脉冲电场 电场强度
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 课题研究的背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-20
• 1.2.1 化学法11-15
• 1.2.2 物理方法15-20
• 1.3 研究内容20-22
• 2 高频脉冲电场除垢机理探究22-34
• 2.1 水垢形成机理22-25
• 2.1.1 晶核的形成22-23
• 2.1.2 晶核生长23-24
• 2.1.3 晶核聚集24-25
• 2.2 水分子的结构及氢键25
• 2.3 高频电场对溶液中各粒子的影响25-33
• 2.3.1 电场对单个水分子的影响25-27
• 2.3.2 电场对水分子团簇结构的影响27-28
• 2.3.3 电场对溶液中离子的影响28-29
• 2.3.4 电场对水滴的影响29-32
• 2.3.5 电场对碳酸钙晶体的作用32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 高频脉冲电场捕垢系统的开发及电场模拟分析34-49
• 3.1 高频脉冲电场融垢器的设计34-37
• 3.1.1 筒体及电极板选材35-36
• 3.1.2 筒体直径计算36-37
• 3.1.3 电极板间距和尺寸计算37
• 3.2 高频脉冲电场除垢器的设计37-38
• 3.2.1 电极板与外网选材37
• 3.2.2 高频脉冲电场除垢器设计37-38
• 3.3 高频电场水处理器电场理论分析38-41
• 3.3.1 平行板间电场38-39
• 3.3.2 同轴圆筒形39-41
• 3.4 ANSYS电场模拟分析41-48
• 3.4.1 ANSYS分析过程42-44
• 3.4.2 静电场ANSYS分析44-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 高频脉冲电源设计49-60
• 4.1 概述49
• 4.2 电路设计原理49-50
• 4.3 信号输入电路50-52
• 4.4 逆变电路52-55
• 4.4.1 一次逆变变压电路52-54
• 4.4.2 二次逆变变频电路54-55
• 4.5 辅助电路55-57
• 4.5.1 供电电路55-56
• 4.5.2 软启动电路56-57
• 4.6 采样反馈电路57-59
• 4.6.1 电压检测电路57-58
• 4.6.2 频率检测电路58-59
• 4.7 本章小结59-60
• 5 高频电场实验研究60-75
• 5.1 实验装置60-62
• 5.1.1 系统装置60-61
• 5.1.2 钛基平行电极板的制备61-62
• 5.2 实验测量参数测量62-66
• 5.2.1 溶液硬度测量62-64
• 5.2.2 溶液电导率测量64-65
• 5.2.3 垢颗粒的扫描电镜(SEM)观察65-66
• 5.2.4 阻垢率计算66
• 5.3 实验结果及分析66-73
• 5.3.1 电场频率不变,处理效果随电场强度的变化66-69
• 5.3.2 电场强度不变,处理效果随频率的变化69-71
• 5.3.3 加上外电场,处理效果随时间的变化71-72
• 5.3.4 碳酸钙晶体的SEM观察72-73
• 5.4 本章小结73-75
• 总结与展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士期间所发表的学术论文82-83

【参考文献】

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1 李敏哲;迟娟;湛蓝;;微电解用于循环冷却水的实验研究[J];工业水处理;2006年02期

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本文编号：850154