换热设备循环冷却水结垢状态的动力学仿真.pdf

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1、第32卷第3期东北电力大学学报Vo1．32．No．32012年6月JournalofNortheastDianliUniversityJun．，2012文章编号：1005—2992(2012)03—0012—04换热设备循环冷却水结垢状态的动力学仿真王建国，何芳(东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要：电磁场频率、强度及施加方式很大程度影响着换热设备的污垢形成过程。依据实验工况，从循环工质流经管段的过程中污垢产生、积聚的角度，采用Fluent流体动力学软件对不同管道内各点处的速度场及压力场进行仿真，模拟出表面污垢的形成过程。关键词：污垢；电磁场；循环

2、管道；仿真中图分类号：TQ085文献标识码：A在工业生产过程中，循环冷却水结垢对于现场的换热设备影响和危害极大，同时也会带来一系列的技术经济问题卜。目前，化学加药法为主的水处理技术相对比较成熟，而物理法中变频电磁水处理技术的相关抑垢机理尚属研究阶段。本文基于水处理技术阻垢及缓蚀性能在线评价实验台，采用Fluent流体动力学软件对不同换热管段内部工质的流动状态进行了仿真，分析了在外加电磁场作用下换热设备内部污垢的附着程度，映射污垢形成过程。1仿真方法与分析换热设备内部工质流动作为一种管道流动，在工业生产过程中十分常见，依据水处理技术阻垢及缓蚀性能在线评价实验台，配制1

3、000m#L的CaCO，溶液以0．4m／s的速度从人口到出口流动，根据不同管内各点处的速度及压力数据，进行了仿真，为分析换热设备内部污垢的生成过程及附着程度提供基础性依据。1．1换热工况图1中(a)为水处理技术阻垢及缓蚀性能在线二二L评价实验台的换热管段的工况简图，半径r=2．2cm，管道厚度为h=0．2am，长度为L=220．0(a)(b)cm；(b)为改进的电磁抑垢实验平台与评价系统的图l实验换热管段的工况简图换热管段的工况简图，直管部分半径r=2．2am，管道厚度为h=0．2am，直管部分长度为L=220．0cIn，U型管部分半径R=20．0am。1．2实验管

4、道仿真Fluent是商用CFD软件包，基于数值模拟及经典流体动力学，在工业生产上应用广泛，特别是热传收稿日期：2012—06—04基金项目：国家自然科学基金项目(51176028)；吉林省自然科学基金项目(201115179)作者简介：王建国(1962一)，男，吉林省吉林市人，东北电力大学自动化工程学院教授，博士，主要研究方向：热力设备智能检测及控制技术．第3期王建国等：换热设备循环冷却水结垢状态的动力学仿真HeatTransferEngineering，1993，14(1)：19—30．[5]王建国，张学孟，冯研．高频电磁场抑垢效果的实验研究[J]．化工自动化及仪

5、表，2010，37(12)：83—85．[6]张兵强，李云，徐志明．CaCO析晶污垢成垢过程影响因素的实验研究[J]．东北电力大学学报：自然科学版，2008，28(1)49—55．[7]韩占忠，王敬，兰小平．Fluent流体工程仿真计算实例与应用[M]．北京：北京理工大学出版社，2008：228—249．[8]王瑞金，张凯，王刚．Fluent技术基础与应用实例[M]．北京：清华大学出版社，2007：79—90．DynamicsSimulatingforFoulingStateofHeatExchangerCirculatingCoolingWaterWANGJian

6、-guo，HEFang(SchoolofAutomationEngineering，NortheastDianliUniversity，JilinJilin132012)Abstract：Electromagneticfield~equency，intensity，andapplicationwaysinfluencetoagreatdegreeheatexchangeequipmentsfoulingprocess．Basedonexperimentalcondition，thevelocityfieldandpressurefieldweresimulatedb

7、yusingFluentfluiddynamicsso,wareintheviewoffoulingproductionandaccumulationintheprocessofcoolingwaterflowingthroughpipelines．Thismethodprovidedfoulingformationonheattransfersurface．Keywords：Fouling；Electromagneticfield；Circulationpipelines；Simulation