影響換熱表面析晶污垢形成因素研究.pdf

1、換熱設(shè)備污垢不僅影響了換熱器的換熱效率，還可能引發(fā)出很多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題。當(dāng)前業(yè)內(nèi)已將換熱表面污垢作為換熱器設(shè)計(jì)中的主要參考指標(biāo)。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，系統(tǒng)分析換熱面上析晶污垢形成過程中的影響因素。
　　根據(jù)先前污垢沉積機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程和傳質(zhì)方程，將污垢沉積過程以Fortran計(jì)算語言進(jìn)行描述，編寫出污垢主要沉積量的計(jì)算程序，并于數(shù)值模擬軟件結(jié)合進(jìn)行計(jì)算。為了使計(jì)算過程更加快捷和準(zhǔn)確

2、，分別將不同的離散格式和湍流模型應(yīng)用于計(jì)算程序中，得出適用于計(jì)算的離散格式和湍流模型。通過分析表明，模擬數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合情況良好，且二階迎風(fēng)格式模擬結(jié)果比一階迎風(fēng)格式的結(jié)果更準(zhǔn)確。RNG k-ε模型比標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型更接近于實(shí)際，計(jì)算的穩(wěn)定性和收斂性優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。針對(duì)所研究的換熱管以及換熱表面，分別在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)過對(duì)比可知，在忽略誘導(dǎo)期影響的情況下，模擬方法適用于文中研究的所有物理模

3、型。
　　將指定的工況分別經(jīng)過實(shí)際實(shí)驗(yàn)和程序計(jì)算，將得出的結(jié)果—污垢熱阻進(jìn)行對(duì)比，在忽略誘導(dǎo)期影響的情況下，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，可以說明該計(jì)算方式的可靠性。驗(yàn)證過程除了在圓管中進(jìn)行之外，還在矩形通道，以及部分含渦流發(fā)生器的換熱通道內(nèi)進(jìn)行了驗(yàn)證。將各流動(dòng)工況分別在圓管和矩形通道內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，研究分析表明，光管內(nèi)析晶污垢的結(jié)垢情況和壁面溫度、溶質(zhì)濃度、流體溫度以及流體速度都有關(guān)系:隨著速度的增大，結(jié)垢量減少;隨著壁面溫度、入口溫

4、度的升高，結(jié)垢量增多;隨著入口濃度的增大，結(jié)垢量增多。在縮放管和不連續(xù)雙斜向內(nèi)肋管中，其熱阻值小于圓管，入口速度和壁溫的變化趨勢(shì)與圓管一致，但是強(qiáng)化管的熱阻差值變化較圓管更加均勻。
　　根據(jù)渦流發(fā)生器結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化換熱理論，將其布置于換熱表面，研究其不同結(jié)構(gòu)對(duì)析晶污垢沉積的影響。為了能夠有效的評(píng)價(jià)渦流發(fā)生器對(duì)污垢沉積的影響，本文通過熱阻抑垢率來評(píng)價(jià)其抑垢的效果。經(jīng)研究在本文研究范圍內(nèi)，三角翼型渦流發(fā)生器的抑垢效果最佳，而浮點(diǎn)型的渦流發(fā)

5、生器的抑垢最差。
　　最后通過實(shí)驗(yàn)的方法，研究了氯離子和硝酸根離子種類及其濃度對(duì)析晶污垢沉積的影響。由于氯離子易吸附于硫酸鈣晶體表面，使得換熱表面污垢不易凝結(jié)，導(dǎo)致含氯離子循環(huán)水的污垢熱阻小于含硝酸根離子的污垢熱阻。在兩種陰離子濃度變大情況下，污垢熱阻呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)。通過實(shí)驗(yàn)獲取的實(shí)際循環(huán)水中的水質(zhì)參數(shù)和污垢熱阻進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析得出，兩種強(qiáng)化換熱管的參數(shù)關(guān)聯(lián)順序相同，圓管與強(qiáng)化管的關(guān)聯(lián)順序不相同。強(qiáng)化換熱管結(jié)構(gòu)對(duì)水質(zhì)參數(shù)變化有影響，也