脉冲超声波技术在化工设备软垢防除中的模拟研究

发布时间：2020-07-31 10:44

【摘要】：化工设备中普遍存在结垢问题,不仅有硬垢,还有粘泥和微生物等组成的软垢。脉冲超声波防除垢技术是一种新型的防除垢技术,目前对硬垢具有较好的防除垢效果,但对软垢的防除效果很不理想。本文提出长超脉冲超声波技术,对脉冲超声波防除软垢过程中的剪切和空化效应进行仿真,具体分析不同参数对去除软垢的影响,获得了一些有价值的规律。脉冲超声波在双层介质中的传播速度不相同而产生的剪切作用是其实现除垢的重要机理。以换热器壳体为对象,采用粘弹性本构模型来模拟软垢,基于ANSYS/LS-DYNA隐式-显式序列求解方法模拟有预应力情况下的超声振动传播。通过对比垢层与壳壁之间的剪应力的大小变化规律,发现脉冲宽度增大能增强除垢效果,而间歇比变化对结果则无太大影响。其次利用相同方法得到超声波频率、振幅变化对于剪切作用的影响,发现振幅增大能增强声场强度,而频率变化会影响声场分布。最后利用Fluent软件,以混合物模型为基础并耦合空化模型,对换热器管箱内流体在不同参数超声作用下产生的空化效应进行数值模拟,得到了采用高声压低频工作状态能较好实现空化防除垢的规律,并且发现流体温度变化对管箱内空化场影响不大。本文分析结果对进一步完善脉冲超声波防除垢技术应用具有参考价值。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ050.7

【参考文献】

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本文编号：2776368