不同水质下铜表面CaCO3污垢初始阶段生长特性-论文.pdf

《不同水质下铜表面CaCO3污垢初始阶段生长特性-论文.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28卷第2期热能动力工程Vo1．28，No．22013年3月J0URNALOFENGINEERINGF0RTHERMALENERGYANDPOWERMar．，2013文章编号：1001—2060(2013)02—0196—06不同水质下铜表面CaCO3污垢初始阶段生长特性盛健，张华，赵萍(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：紫铜和黄铜是热泵热水器中制冷剂与水换热的常用种同质异构体：方解石、文石和球霰石，方解石易于材料，在60℃时结垢严重。为研究CaCO析晶污垢在表面的形成难以清理的坚硬垢层，而文石和球霰石则易于生长特性，分别在0．5和1．0mmol／L的CaCO溶液中，通

2、过形成相对松软、不易沉积、易于清除、类似水渣的垢。静态反应，分别用称重法和SEM获得不同浸入时间的结垢不同界面能和过饱和度水平均会影响晶型的重量和微观形貌。结果表明：紫铜表面结垢量大于黄铜且更种类～。早形成污垢层。前期结垢量当Ca浓度较高时少于较低我国析晶污垢主要成份是CaCO_9～10]，本研究时，而浓度较高时最终结垢量则会多于较低时；Ca浓度并分析材料、pH值和ca¨浓度对结垢量和晶型及形不影响晶型种类及比例，但浓度较高时大尺寸晶体出现较早貌的影响，总结热泵热水器工况下外界条件对碳酸较多且较小。pH值较高时使溶液体系能量较高，提高杂质钙析晶污垢异相成核和均相成核不同的关联性以及和表面分子活

3、性以及改变CaCO电离平衡，产生更多晶核并促进文石转变为方解石。析晶污垢形成主要机理是难溶盐污垢生长特性。分子先在溶液内形成污垢颗粒，而后通过沉积到表面上，而不仅通过表面反应和吸附直接形成。1实验方法关键词：CaCO析晶污垢；挂片实验；晶体形貌；表面反应；颗粒粘附；初始阶段用电火花线切割将0．5mm厚紫铜和黄铜板切中图分类号：TK124文献标识码：A割成实验挂片，挂片两面用金相砂纸(W5(06)，11Ixm)和煤油湿磨以去除表面氧化物和杂质等，最终引言尺寸20mm×20mm×0．4mm，保存于煤油中。实验前取出1O片，先用棉签擦去煤油，再用丙酮清洁，热泵热水器和热回收热水机组(部分冷凝热或用精

4、密电子分析天平(DiscoveryDV215CD，分度值全热回收)的制热效率远远高于电加热和燃气热水0．叭mg)称重并编号，以便与结垢后挂片重量比较器等，因而广泛使用。为抑制细菌繁殖，热水必须加得到污垢重量。热到60％，热泵热水器的冷凝器外壁面与水换热，用60~C蒸馏水分别配制实验所需浓度2倍的极易生成污垢，各地水质不同导致形成污垢的程度NaCO和CaC1：溶液各1L，在2L烧杯中混合，置于也各异卜。恒温水浴中；将5枚准备好的挂片悬挂于自制的挂诱导期是析晶污垢形成过程中的特殊阶段，此片悬挂架上，挂片置于烧杯的一半高度，另5枚挂片时换热表面微米或纳米级污垢晶体可以强化换热且悬挂于另一恒温水浴烧杯

5、中，加入0．1mol／LNaOH不会明显增大流动阻力，是有利的。但之后污垢将溶液或HC1溶液调节pH值，待达到实验参数时开快速生长，带来换热效率和安全性的降低。因此，研始实验。每0．5h取出一枚挂片，用蒸馏水清洗后究延长诱导期的措施是抗垢的重要突破口。放入30~C电热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥后按编碳酸钙析晶污垢在本体溶液中均相成核，形成号保存于挂片盒中，称重后用TESCANVEGAⅡSEM晶核后部分粘附到换热表面；同时在表面进行异相观察微观结构。成核。研究表明流体性质(温度、过饱和度和pH为保持实验中ca浓度和pH值恒定，采用值等)和换热表面特性(材料、换热面粗糙度等)对EDTA(C10H1

6、4N208Na2·2H20)络合滴定法每均相成核和异相成核有不同的影响J。碳酸钙有30．5h测Ca¨浓度，并分别加入需要的NaCO和收稿日期：2012—06—16；修订日期：2012—08—20基金项目：上海市研究生创新基金项目(JWCXSL1101)；上海市重点学科建设项目($30503)作者简介：盛健(1985一)，男，江苏盱眙人，上海理工大学博士研究生．第2期盛健，等：不同水质下铜表面CaCO污垢初始阶段生长特性．197．CaC1溶液；用pH值计(PHS一3C)每0．5h测pH值，并加入需要的0．1mol／LNaOH或HC1溶液。试剂均为分析纯。pH值分别为10和11，由过饱和度SR=c

7、z+．cco一K可知，0．5和1．0mmol／LCaCO。溶液过饱和度分别为SR=137．4和SR1_0=549．5¨。为保证实验数据可靠性，各工况均做一次重复性实验。0．51．01．52．02．53．03．54．04．55．0时间，h2实验结果与讨论图1紫铜表面结垢量析晶污垢在表面形成有两个方式：表面反Fig．1Scalingquantityonthesurfaceofredcopper应机理：