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《涡流发生器对CaCO3污垢特性影响的实验研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第3O卷第4期东北电力大学学报Vo1.30,No.42010年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug.,2010文章编号:1005—2992(2010)04一OOO7—04涡流发生器对CaCO3污垢特性影响的实验研究张仲彬,李兴灿,高英伦,张玉峰2(1.东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012;2.山东龙源集团,山东烟台264000)摘要:本文对直排浮点型涡流发生器的CaCO,污垢特性进行了实验研究,通过称重法(计算试片单位面积的污垢沉积量)对不锈钢平板和几种不同浮点尺寸、间距的涡流发生器的污垢特性进行分析比较。结果表明:直
2、排浮点型涡流发生器试片的污垢量到渐近值的时间比平板短,污垢增长速度较平板慢。直排浮点型涡流发生器当浮点直径5mm、列间距15mm的试片污垢量渐近值最小,污垢生长期也较长,抗垢性好。关键词:涡流发生器;CaCO3污垢;称重法中图分类号:TK124文献标识码:A随着社会的高速发展,节能和环保已成为我们当今世界发展的两大主题,污垢作为在换热设备中普遍存在的现象,一直是亟待解决的问题。早在二十世纪三十年代,由于换热器设计的需要,Sieder⋯提出了污垢系数(即污垢热阻)的概念。随着我们对污垢认识的深入,了解到影响污垢生成的因素有很多【2J,包括能量、动量和质量传递,它通常以混合物的形
3、态存在J,而且造成经济损失特别巨大J。经过专家多年的研究,认知到换热表面的表面特性是影响污垢形成的特别重要的因素。强化传热方式可分为主动式和被动式J。涡流发生器就是一种被动式强化换热组件,由于工业用途的不同,各种各样的涡流发生器被广泛的应用,涡流发生器的几何形状、布置方式、浮点设计以及角度等都会对换热和流动产生一定的影响,相关研究有很多I9J。而在使用过程中,却是不得不面对污垢问题。强化传热组件虽然传热特性得到提高,但是污垢特性仍然没有深入的实验研究。因此,很有必要对涡流发生器强化换热组件的污垢特性进行研究讨论。本文对直排浮点型涡流发生器的CaCO污垢特性进行了实验研究,通过
4、不同浮点尺寸、间距的涡流发生器,对其污垢特性进行分析比对,为涡流发生器的设计提供参考依据。l实验系统实验装置如图I所示。实验装置主要包括温控器,流量调节阀,循环水泵,实验段及上下水箱。恒温工质由循环水泵打入上水箱,流经下水管路和实验段后回到下水箱,上水箱中多余工质经过溢流板流回下水箱,如此往复。下水箱中装有搅拌器,保证溶液温度均匀。实验工质采用人工配置的1000mg/L的CaCO,过饱和溶液,工质流速为0.4m/s,工质温度维持在5O℃,在流经实验段时,溶液中CaCO在试片上析出形成污垢,试片每隔10h测量一次,通过测量试片质量差来计算单位面积的污垢沉积量,从而对它们的结垢特
5、性进行研究。收稿日期:2010—07—20基金项目:东北电力大学博士启动基金项目(BSJXM一200916)。作者简介:张仲彬(1973一),男,东北电力大学能源与动力工程学院博士,研究生导师,主要从事换热设备的污垢及其结垢诱导期的研究.8东北电力大学学报第3O卷实验所需试片的大小及浮点分布由冲压模具加工完成,在厚度0.5mm的紫铜板上按一定规律分布的浮点制成试片,其结构如图2所示。2实验结果与分析考虑到浮点尺寸、间距是影响试片表面污垢形成的重要因素,因此对这两个因素分别设置了3个不同参数进行正交,共进行了9组实验,对所得到的数据进行了对比分析。2.1试片表面结垢状态分析1.
6、上水箱;2.溢流板;3.底部下水管;4.试片;5.实验段;6。试片架;7.流量对每种试片选取图像比较清晰的照片,从宏观调节阀;8_温控器;9·电源;l0·热电阻;11·下水箱;l2·搅拌器;l3珈热璧孽挚莩辱坌。.3,为H·循环水·上台种直排浮点型试片与光板的结垢状态对比照片。实⋯一验过程中溶液的流动方向对于图中所示的试片为从左至右。就单个的浮点来看,在每个浮点的前侧和顶端污垢量较少,而在浮点的后侧以及浮点前方边缘的小部分范围内,积聚了一定量的污垢。其原因是当流体冲刷过试片表面的浮点时,由于浮点的阻图2浮点型直排实验试片示意图碍,造成浮点前侧与顶端沉积的污垢所受到的冲刷作用增
7、强,剪切力增大,提高了污垢剥蚀率;同时遭到浮点阻碍的流体在经过浮点后侧时流速有所降低,污垢的沉积作用增强,导致浮点后侧的污垢量较大;而浮点前方的小部分范围垢层较厚的原因可能是此处流体流速减慢,甚至产生漩涡,为污垢的沉积提供了有利条件。从污垢在试片表面的分布来看,光板上的污垢分布较均匀,且垢层较厚;浮点型试片表面污垢分布极不均匀,不同区域的垢层厚度不同。平板直排:浮点直径4mm;列间距15ram直排:浮点直径4mm;列问距20mm直排:浮点直径5mm;列间距15ram直排:浮点直径6ram;列间距15mm
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