Ca2﹢环境下板式换热器微生物污垢特性.pdf

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1、第42卷第5期化工机械615Ga2+环境下板式换热器微生物污垢特性4徐志明”‘陈洋1刘坐东2张一龙2王景涛。(I．东北电力大学能源与动力工程学院；2．华北电力大学能源机械与动力工程学院)摘要为了研究ca“环境下微生物的污垢特性，通过人工配比方法加入CaCI，与铁细菌，对板式换热器循环冷却水系统在不同温度、速度和铁细菌浓度下的污垢特性进行了实验研究结果表明：在ca“环境下污垢热阻高于纯铁细菌污垢热阻。且温度越高污垢热阻渐近值越小，流体速度越大污垢热阻渐近值越小，铁细菌浓度越大污垢热阻渐近值越大。关键词板式换热器Ca“环境微生物污垢铁细菌污

2、垢热阻渐近值中图分类号TQ051．5文献标识码A文章编号0254_6094(2015)05-0615-05板式换热器是工业生产中经常使用的换热器之一，其污垢问题是至今未解决的工业难题。微生物污垢是换热设备中常见的污垢，主要是由细菌及藻类等微生物及其排泄物沉积于固体表面生长、繁殖而形成的一种生物粘膜或有机膜。。。微生物污垢对换热器的传热有着严重影响，能够使流动阻力增大。微生物污垢受多种金属阳离子制约，其中Ca“尤为突出。LeeE等对典型析晶污垢硫酸钙在板式换热器中的结垢规律进行了分析，发现污垢热阻达到渐近值前污垢的沉积速率远大于剥蚀速率，

3、而污垢热阻达到稳定时污垢的沉积速率与剥蚀速率达到动态平衡2。LeiT等研究了北京奥运村污水中ca“对枯草芽孢杆菌污垢形成的影响，并将ca“对生物黏泥的影响分为起始期、迅速增长期和延长生长期3个阶段，指出在迅速增长期Ca“对生物黏泥的影响最大3。安洋等采用极化曲线和交流阻抗的方法研究了模拟循环冷却水中ca“对碳钢腐蚀的影响，发现当ca“质量浓度较低时，ca“的加入会促进碳钢的腐蚀¨。。Gu6rinR等研究了板式换热器中不同Ca“浓度对乳清蛋白浓缩液结垢规律的影响，发现增加Ca2+浓度会增加乳清蛋白的结垢量∞。。张晓等利用海洋细菌设计实验，

4、研究环境因素及基底材料等对细菌生物膜形成的影响，发现盐度及温度等环境因素对海洋细菌附着形成生物膜的影响显著’“。刘芳等针对循环冷却水补充水的水质特点，采用单因素实验方法考察了矿物质ca。等因素对生物黏泥胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)成分的影响，发现Ca“对EPS的影响规律7。郦和生和王岽通过实验对循环冷却水中不同浓度的ca“及Mg“等金属离子对铁细菌的生长及其杀菌性能的影响进行了分析，证明Ca“对铁细菌生长具有促进作用，且Cl一在一定范围内对铁细菌的生长没有影响‘“。许萍对市政再生

5、水补水电厂中循环冷却水系统的微生物进行分析，发现微生物在金属表面的生长繁殖与钙镁离子结垢等过程相互促进，根据调查得出循环冷却水系统运行中因微生物引起的问题约占一半9。史琳等对城镇二级出水换热器表面污垢的成分进行了研究，发现该污垢是以微生物污垢为主的混合污垢，混合污垢中微生物和胞外聚合物与二级出水中的无机悬浮物充分掺混，同时无机悬浮物构成了微生物生长繁殖的节点和骨架_o。目前研究学者们对静态非换热条件下Ca“对微生物的影响规律研究颇多，而对Ca“环境下换热器中的微生物结垢规律研究甚少。因此，笔$国家自然科学基金资助项目(51476025)

6、。¨徐志明，男，1959年5月生，教授。吉林省吉林市，l32012。616化工机械2015生者以CaCI!和循环冷却水中典型微生物铁细菌为研究对象，对板式换热器污垢特性进行实验研究。1实验研究1．1实验系统实验系统包括高温循环系统、低温循环系统、冷却循环系统和数据采集系统(图1)。高温循环系统包括高温水箱、电加热器、高温水泵、涡轮流量计和热电偶：低温循环系统包括低温水箱、低温水泵、电磁流量计和热电偶。冷却循环系统可以保证低温循环系统入口温度的恒定，其主要由空冷换热扇、空冷水泵、散热器和PID控制器组成．数据采集系统由Easffar数据采

7、集仪构成，实验中采集信号以电压信号的形式通过导线传输到计算机预设程序进行处理。实验系统中所使用的板式换热器为吉林；硼平巨元瀚阳板式换热器有限公司生产，具体参数f{!

8、_F：材料304不锈钢板片尺寸I=：RI'llHI×100ram换热面积0．15r112波纹形式人字肜波纹深度2mm当量直径4mm单流道截面积1．67cm2角孑L直径20ram图l板式换热器冷却水动态污垢实验系统1——板式换热器；3——电加热器；5——热侧流量计；7——热水进口温度；9——热水出口压力表11——冷侧流量计；13——低温介质水箱：15——低温介质循环泵7——冷

9、水出口温度；19——冷水进口压力表2I——卒冷循环泵；2——高温介质水箱；4——热侧流精平衡阀6——热水进口压力表8——热水出【j温度；10——高温介质循环泵12——冷侧流量平衡阀14——散热器；16——冷