磁场在循环冷却水系统中的应用

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1、磁场在循环冷却水系统中的应用　　(德州学院机电工程系，山东德州253015) 　　摘要：文章通过磁水处理器的设计及试验，研究了磁场对CaCO3结晶的影响，并监测了溶液电导率随时间的变化情况，结果显示，磁场既对新水垢的生成具有阻碍作用，还可以溶解已经形成的老垢。 关键词：磁场；循环空却水；水垢；阻垢 　　中图分类号：TU83文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)08—0094—02 　　近年来，随着人们对生活和生产环境要求日益提高，空气调节技术引起了各国的重视并得到巨大发展。空调系统所涉及的各种得热，都必须在冷凝器中散出。水冷凝器所

2、用的水通常都是经过冷却塔进行循环的，随着冷却塔中的水不断蒸发，水槽中未溶解的固体杂质的浓度会不断升高，所以必须采取一定的措施，否则会形成结垢和淤泥。如果在冷凝器传热表面上以及冷却塔的填充料表面上形成沉积物，就会降低冷却塔系统的性能。据北美经济可行性会议提供的数据表明，仅美国发电厂因冷却水塔水垢问题造成的电能损失就达1.85GWh，由此导致的经济损失达100万美元〔1〕。 　　因此,在循环冷却水系统的日常运行中需要对其中的沉积物进行控制。 　　目前，污垢的分类方法较多，但基本都以Epstein在第六届国际传热大会上提出的〔2〕，即按引起污垢形

3、成的最主要过程分类为标准。循环水污垢可分为六类：析晶污垢、微粒污垢、凝结污垢、腐蚀污垢、生物污垢、化学反应污垢。实际上，实际换热面的污垢，常常是几种污垢结合在一起的。文章仅讨论循环冷却水中的析晶污垢及其控制。 　　循环冷却水系统中的析晶污垢,主要是碳酸钙垢,实际化验冷却系统传热表面的水垢成分可知，碳酸钙的含量可达90%以上。所以人们在讨论循环冷却水系统中的水垢问题时,常以CaCO3垢作为代表。目前水垢的处理方法主要有化学方法和物理方法，化学方法包括离子交换软化法，石灰石软化法，加酸法，通入二氧化碳法，加阻垢剂法；物理方法有膜法水处理，静电水处理，电子水处

4、理，磁处理，用防腐阻垢涂料涂覆换热器，使用塑料换热器等。化学方法效果较好，但成本高、操作复杂、会对环境造成二次污染，不符合可持续发展战略。物理方法具有简单、维护操作简便、寿命长、运行费用低、无二次污染等优点。磁场在循环冷却水中的应用集杀菌、缓蚀、阻垢于一身，具有明显的优势。 1磁水处理器的设计 　　磁化器由产生磁场的装置和待处理冷却水的通道两部分组成。冷却水以一定的流速在通道内依次通过磁路间隙，溶液的流向与磁场方向垂直。在磁化器中，利用高导磁性材料制成导磁体，尽量使所有的磁力线集中通过磁路间隙。磁化器按磁场形成方式可分为永磁式和电磁式，按磁源的位置又可

5、分为内磁式和外磁式〔3〕。在磁场强度相同的情况下，永磁式和电磁式磁化器的除垢防垢效果相同，但各有优缺点。电磁式磁化器需要耗费电能，但其磁场强度易于调节且较稳定。而永磁式磁化器不消耗能源，在实际应用中更经济，随着磁学理论、新型磁性材料以及充磁技术的发展必将克服其缺点，能够发展起节约能源、应用方便、投资少、容易屏蔽、无二次污染等优势。 磁水处理器工作的过程如图1所示： 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　待处理冷却水垂直通过并切割磁水处理器内部形成的磁场的磁力线，经磁化处理后冷却水具有防止新垢生成和使老垢剥落

6、的能力。 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　磁水处理器在设计时应考虑磁水处理器的流量以及与之相连接的管道直径，以此确定磁水处理器内腔过水截面，过小的截面面积增加水流阻力，势必导致水泵负载的增加〔4〕。文章中涉及的磁水处理器为永磁式磁水处理器，磁场强度为2000高斯。它采用高强磁技术，由不锈钢管道、磁芯组件和外壳构成，磁芯组件由六对磁块组成，磁铁材料为稀土钕铁棚40。当水从不锈钢管中流过时，在垂直方向反复多次切割磁力线，从而达到高效磁化的目的，其大致结构如图2所示： 　　磁水处理器

7、安装在上水设备的进口处，下部进水，上部出水，以避免积聚空气，增加阻力，影响处理效果。在磁水处理器进水端最好安装一个过滤器，避免水中游离铁和氧化铁碎屑随水流进入磁水处理器，造成磁场短路，削弱磁场能量，影响处理效果。 2试验系统和试验方法 　　在CaCO3的析晶过程中,可以通过多种测量方法对溶液进行跟踪测定,如pH值测定、电导率测定、总钙浓度化学滴定和原子吸收分光光度计测定等。其中电导率测定方法的灵敏度和准确度较高,且易于实现实验的自动化控制。利用DDS-11A电导率仪每隔10min测定溶液的电导率，画出溶液的析晶动力学曲线。 　　①我们通过在加热状态下

8、，对CaCO3溶液进行磁处理，并每隔一段时间检测试验