旋液流态化防垢机理研究

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1、化工生产中，由于多方面原因换热设备不可避免的出现结垢现象。污垢造成了能耗、物耗的增加等，直接带来巨大的经济损失，有效的设备清洗方法成为学者们不断探索的课题。在综合分析了国内外对污垢的对策与方法基础上，提出了针对结晶垢的旋液流态化技术。其技术原理是球粒在旋液流的推动下进行快速滚动为主低速滑移为辅的运动。球粒的高速滚动破坏了边界层附近的温度场，减慢了溶液在管壁的结晶速度，起到抑垢的效果。低速滑移则使球粒不断地刮洗壁面，从而有效及时地将已生成的结晶污垢清除。对球粒受力进行一系列的简化与假设后，建立流态化球粒的动力学模型。通过分析球粒受到的流体与管壁的力和力矩，得出：

2、当流速较小时，球粒会首先克服滚动摩擦阻力矩滚动起来，最终由于流体粘性摩擦阻力超过不断减小的滑动摩擦力，球粒开始滑移，进入滚动滑移的复合运动状态；流速较大时，由于流体粘性阻力较大，球粒直接克服滑动摩擦力，进行滚动滑移运动。采用示踪法对内插钢丝螺旋的螺旋运动流体的运轨迹进行了试验研究，得知粒子在钢丝螺旋的导流作用下进行螺旋运动，并且运动螺旋受流速与粒径的影响；设计试验对不同粒径球粒在粗糙度不同的管中进行的螺旋流运动速度及转速进行分析，得出①3mm粒径球在流速超过0.60m/s时，转速高达2300n/min以上，而滑移仅占3.4%,表明球粒确是以高速滚动为主，低速滑

3、移为辅的。在上述理论与试验研究的基础上，采用氯化钱盐溶液对旋液流态化的防垢效果进行模拟。得出旋液流态化条件下的传热系数始终稳定地保持在1000以上，分别是稳定传热时空管和内插钢丝螺旋的10倍和3.4倍；三次可靠性传热试验同样证明了流态化滚动球粒具有很好的防垢效果。关键词：旋液流态化，结晶垢，粒子，滚动，防垢ABSTRACTTransferequipmentsduetomanyreasonsinevitablyemergefoulinginchemicalindustry.Foulingcanresultinenormouseconomiclossdirectl

4、y,suchasmaterialconsumptionenergyconsumptionandsoon.Sotheeffectivecleaningofequipmentshasalwaysbeenatopicscholarsconstantlyexplore・Inviewofcomprehensiveanalysisforthefoulingmeasuresandmethodsathomeandabroad.Thepaperputforwardtheautomaticcleaningtechnologyofspiral-flowfluidization.It

5、stechnicalprincipleis；Aparticlecarriesoutquickrollingwithslowslidingunderspiral-flow.High-speedrollingdestroystemperaturenearboundarylayer,crystallizationrateoccurredinwallbecomesslow.Theinhibitionoffoulingcanbeachievedeventually.Slow-speedslidingofparticlecanscrapingthewallcontinua

6、llysothatthegeneratedcrystallizationfoulingcanberemoved.Webuiltdynamicalmodeloffluidizedpelletaftermakingsomesimplificationsandassumptions.Accordingtotheanalysisofforcesandtorquesonspherescomingfromfluidandpipewall,wegotthat:Whenapelletstartedrollingforovercomesrollingfrictionfirstl

7、yintheconditionofsmallflowrate,Eventuallyfluidviscousresistancecouldexcessdecreasingslidingfriction,thepelletbegantoslip,thatwaspelletcarriedoutcompositemotionofrollingandsliding.Ontheotherhand,becauseoffluidviscousresistancewhenflowvelocitywasLarger,thepelletcouldovercomeslidingfri

8、ctionandstartrollin