杂质镁离子存在下电场阻垢特性的分子动力学模拟及其实验研究

发布时间：2020-12-20 15:56

　　水垢沉积一直是困扰锅炉、冷却塔等热交换设备的主要问题。水垢的大量存在,不仅会加速管路内壁的腐蚀、降低热交换率、严重时会导致管内压增高甚至引发爆炸等一系列安全事故。电场阻垢法是一种有效的基于物理场的阻垢方法,具有高效、环保、成本低等优点,目前该技术已经得到了广泛应用,其机理主要为电场影响了碳酸钙的成核及结晶过程,并最终抑制水垢的沉积。但是,在实际的应用工况下,水中往往含有大量的杂质镁离子,而镁离子的存在会显著影响水垢的结晶过程以及结晶产物,也会影响电场阻垢抑垢的效果。针对这一问题,本文运用分子动力学及实验相结合的方法,从微观层面上研究了电场作用下杂质镁离子对碳酸钙晶体形成及沉积过程的影响机制,为优化电场阻垢技术在实际应用中的抑垢效能提供理论支撑。本文主要研究内容为:（1）为探究杂质镁离子存在下的静电场阻垢机理,运用分子动力学模拟方法研究了不同浓度杂质镁离子、静电场以及两者混合作用对成垢离子水溶液微观物化性质的影响,并分析这些影响对CaCO₃晶体生成以及生长过程的作用机制。研究结果表明:杂质镁离子可以有效降低水分子以及钙离子活性、提高溶液粘度;杂质镁离子和静电场均可以... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

模拟体系示意图

章 外加静电场下含有镁离子的氯化钙水溶液的分子动力学右，体系越大参数越精确越具有代表性；另一方面则采用的水模型为 SPC，而本文所采用的水模型为 S果对比以及误差分析可以看出，本文所选取的分子选择具有一定的合理性，适用于研究外加电场对 Ca的影响。与讨论布函数数是表征液体内部结构的特征量，描述了给定坐标的球形局部分布[61-63]。径向分布示意图如图 3-2 所

第 3 章 外加静电场下含有镁离子的氯化钙水溶液的分子动力学模拟了 nCa-O。由表 3-4 可知，静电场在降低了 RCa-O的大小的同时提高了 nCa-O。静电场使得水分子更加“靠近”中心钙离子，并且吸引更多的水分子参与形成水合钙离子，更多的水分子包围在钙离子周围从而在一定程度上阻碍了钙离子直接与成垢阴离子(CO32-)的结合，对水垢的形成有阻碍作用。表 3-4 未施加/施加电场作用下 RCa-O、nCa-O未施加静电场作用 施加静电场作用0M 1M 2M 3M 0M 1M 2M 3MRCa-O(nm) 0.308 0.306 0.306 0.308 0.306 0.302 0.304 0.302nCa-O5.07 4.84 4.35 4.12 5.84 5.39 5.15 4.58

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：2928143