工业循环冷却水变频电磁场阻垢机理及实验研究

发布时间：2022-01-25 04:34

　　工业循环冷却水在长期的使用过程中由于水分的逸散导致溶质浓缩,使循环水的中的水垢达到饱和并在管壁上析出。水垢吸附在换热表面上不仅会使设备的整体换热性能急剧降低,流动阻力急剧增加,还加快了设备的腐蚀,甚至导致安全事故的发生,因此必须对工业循环冷却水进行处理,而电磁阻垢技术因其安全无害、能耗低、效率高等特点,应用前景广阔。水垢的形成过程包括晶体的成核、晶体的长大和晶体的熟化三个阶段,过饱和不仅是成核的前提条件,还对晶核生长的速率也有很大的影响,而电磁场能够在进入换热设备前降低成垢离子的浓度。本文对电磁场的阻垢机理进行了总结分析并运用ANSYS分析了电磁场强度和分布随缠绕线圈匝数、处理腔的材料、处理腔直径的变化,通过综合分析处理腔内磁场强度和分布发现缠绕线圈匝数为90匝,处理腔材料为PVC,内径为100mm作为处理腔参数最为合适。本文通过实验研究了材料、电磁场强度和频率对碳酸钙结晶的影响,发现变频电磁场明显促进了碳酸钙的成核和长大。在相同频率下,缠绕线圈材料为PVC时,溶液碳酸钙成核和粒径增大速率明显更大,并且PVC处理腔在1-3kHz时阻垢率最大为75.6%;溶液中碳酸钙成核和增长的速率随电... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

工业用水量Fig.1-1Industrialwaterconsumption敞开式循环冷却水系统和封闭式循环冷却水系统是两种最常见的循环冷却水系

工业循环冷却水变频电磁场阻垢机理及实验研究2散热量的要求确定冷却工艺，使热水与流动的空气充分接触换热，带走热水中的热量，使热水到达循环冷却水池时，温度能够达到冷却水的要求，因此冷却水在循环冷却的过程中不可避免的会产生损失。图1-2敞开式循环冷却水系统示意图Fig.1-2Schematicdiagramofopencirculatingcoolingwatersystem循环冷却水普遍为地下水，地下水中含有碳酸呈弱酸性，流经岩石时会溶解部分岩石，故工业循环水通常为硬水，常含有钙、镁等矿物离子。循环冷却水在长期的使用过程中由于水分的散失加上长期循环使用过程中与空气长期接触，使水质发生了以下变化[2]：（1）固体溶解物的浓缩工业循环冷却水在运行的过程中，由于水分的逸散，需要不断补充循环水来降低浓缩倍数，但随着水分的逸散，水中成垢离子的浓度不断升高，故循环冷却水系统中离子的含量、水的pH值、硬度等逐渐升高，使水垢的过饱和度上升，腐蚀性增强，最终导致换热设备性能的下降和使用寿命的降低。（2）二氧化碳的散失碳酸氢盐是工业循环水中的钙和镁主要存在形式，它们在循环冷却水中存在如下的化学平衡方程式（1-1）：OHCOMgCOHCOMgOHCOCaCOHCOCa2232322323)()(（1-1）

工业循环冷却水变频电磁场阻垢机理及实验研究4度升高而使水垢在换热表面析出[6-8]，水垢吸附在换热表面上使设备换热性能急剧下降，影响设备散热。例如，铜的传热系数为401W/m2K，而碳酸钙的传热系数仅为0.8401W/m2K[9]。（2）水垢附着在管道，特别是换热表面上，使换热空间的流通面积减小，换热设备内的压降急剧增加。例如，当换热管内直径减少5%，会使换热设备的压降增大20~30%[10]。（3）水垢和细菌附着在换热设备和管道的表面，会加快设备的腐蚀，甚至可能导致安全事故的发生。图1-3管道结垢Fig.1-3Foulinginpipes针对循环冷却水，化学法和物理法是目前主要的处理方法，化学法阻垢主要通过添加阻垢剂与循环水中的成垢离子发生反应，阻止其在管壁上析出来达到阻垢的目的，虽然化学法阻垢效率高，但通过添加化学阻垢剂不仅运行成本高、操作复杂，而且会造成循环水二次污染，缩短设备的使用寿命[11]。物理阻垢法因其绿色环保、无污染，近来收到越来越多的关注，其中电磁阻垢技术是近年来发展起来的一项新的物理阻垢技术，具有安全无害、能耗低、效率高等特点，具有非常好的发展前景。1.2水垢控制方法循环水系统在长期使用的过程中，由于过饱和度的上升，会在换热表面上形成水垢，降低换热效率并增加能耗，甚至造成安全事故，为保证循环水系统的正常运行，必须对循环冷却水进行处理。目前，水垢的控制方法主要分成两大类：化学法


本文编号：3607907