池核沸腾传热与caco,3垢生成的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文池核沸腾传热与CaCO<,3>垢生成的研究姓名：刘芸申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王军;于志家20061201大连理工大学硕士学位论文摘要本文对池核沸腾时的传热及加热面上caC03垢的生成等复杂过程进行了实验研究与理论分析。主要工作如下：采用极限扩散电流技术(LDCT)与直接传热测定同时进行的方法研究池核沸腾时的界面汽化热阱效应以及沸腾滞后和由自然对流向核沸腾转变过程中加热面上沸腾泡核的发展状况。结果表明，界面汽化热阱效应和对流是核沸腾传热的两个主要途径，界面汽化热阱效应对传热的贡献随着热通量的增大而增大，随

2、着系统压力提高也增大。并从沸腾中所包含的各个子过程问相互作用，相互竞争的观点分析沸腾传热的机理。研究发现不同的加热方式对沸腾滞后影响明显：当热通量逐渐增加时，出现滞后现象，而此后逐渐降低热通量，会产生TD滞后(TemperatureDeviation)。研究还发现在传热脱离自然对流至充分发展的沸腾阶段内界面汽化热阱效应是逐渐增强的，说明了在沸腾起始阶段，加热面上沸腾泡核的形成是一个渐进过程。另外，依据泡核激活机制的转变并结合界面汽化热阱效应对沸腾滞后进行机理分析。针对池核沸腾时水平加热表面上CaC03的结垢过程，首先采用动态热阻法对结垢规律进行

3、了系统的实验研究，考察了热通量、垢质浓度和溶液主体温度对结垢行为的影响。此外，分别在疏水的氟硅烷修饰紫铜基表面以及亲水的紫铜表面上进行了CaC03结垢实验，实验结果及理论分析均表明该疏水表面具有较好的抗垢性能。本文还对过冷池核沸腾条件下的结垢过程进行了实验研究，发现过冷沸腾时传热系数的变化趋势和饱和池核沸腾时相同，但传热系数及结垢速率均较饱和沸腾时的低。并分析了沸腾初期出现的负污垢热阻现象。根据沸腾传热的特点，分析界面汽化热阱效应以及对流传热效应各自作用下的结垢机理。此外还分析了传热面上污垢的形成和汽化核心之间的相互作用，进而解释污垢的生成对沸

4、腾传热的影响机理，结果表明污垢的生成对沸腾传热的影响主要源于对可生成沸腾泡核的活化空穴数目和结构上的改变。关键词：池核沸腾：传热；界面汽化热阱效应；沸腾滞后；碳酸钙垢池核沸腾传热与CaCOa垢生成的研究InvestigationonHeatTransferandCalciumCarbonateScaleFormationduringNucleatePoolBoilingAbstractHeattransferandscaleformationcharacteristiesduringnucleatepoolboilinghasbeenexper

5、imentallyinvestigatedandtheoreticallyanalyzedinthispaper．Themainworkisasfollows：Themethodofapplyinglimitingdiffusioncurrenttechnology(LDCn诵thheattransfermeasuringsimultaneouslyhasbeenusedtostudytheinterfacialvaporizationheatsinkeffectandhysteresisduringnucleatepoolboiling，an

6、dthespreadingprocessofboilingnucleiontheheattransfersurfaceinboilingincipience．neresultsrevealthatheattransferduringnucleateboilingiSmostlycontributedbytheinterfaeialvaporizationheatsinkeffectandeonveetion,thecontributionofinterracialvaporizationheatsinkeffecttoheattransferi

7、ncreasaswithincreasingheatfluxorsystempressure．neheatIransfermechanismhasbeenanalyzedbytheinteractionoffundamentalprocessescontainedinnucleatepoolboiling．11leheatingmethodshaveevidenteffectsonhysteresis．HysteresisOccursundertheconditionofincreasingtheheatfluxwithconstantpres

8、sure．whileTDhysteresis(TemperatureDeviation)OCCI,11-swhendecreasingtheheatf