影響換熱表面析晶污垢形成因素研究.pdf

1、換熱設(shè)備污垢不僅影響了換熱器的換熱效率，還可能引發(fā)出很多技術(shù)和經(jīng)濟問題。當(dāng)前業(yè)內(nèi)已將換熱表面污垢作為換熱器設(shè)計中的主要參考指標(biāo)。本文采用數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法，系統(tǒng)分析換熱面上析晶污垢形成過程中的影響因素。
　　根據(jù)先前污垢沉積機理研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合連續(xù)性方程、動量方程、能量方程和傳質(zhì)方程，將污垢沉積過程以Fortran計算語言進行描述，編寫出污垢主要沉積量的計算程序，并于數(shù)值模擬軟件結(jié)合進行計算。為了使計算過程更加快捷和準(zhǔn)確

2、，分別將不同的離散格式和湍流模型應(yīng)用于計算程序中，得出適用于計算的離散格式和湍流模型。通過分析表明，模擬數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)吻合情況良好，且二階迎風(fēng)格式模擬結(jié)果比一階迎風(fēng)格式的結(jié)果更準(zhǔn)確。RNG k-ε模型比標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型更接近于實際，計算的穩(wěn)定性和收斂性優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。針對所研究的換熱管以及換熱表面，分別在兩個實驗系統(tǒng)中進行實驗研究。將實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行對比。經(jīng)過對比可知，在忽略誘導(dǎo)期影響的情況下，模擬方法適用于文中研究的所有物理模

3、型。
　　將指定的工況分別經(jīng)過實際實驗和程序計算，將得出的結(jié)果—污垢熱阻進行對比，在忽略誘導(dǎo)期影響的情況下，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致，可以說明該計算方式的可靠性。驗證過程除了在圓管中進行之外，還在矩形通道，以及部分含渦流發(fā)生器的換熱通道內(nèi)進行了驗證。將各流動工況分別在圓管和矩形通道內(nèi)進行計算，研究分析表明，光管內(nèi)析晶污垢的結(jié)垢情況和壁面溫度、溶質(zhì)濃度、流體溫度以及流體速度都有關(guān)系:隨著速度的增大，結(jié)垢量減少;隨著壁面溫度、入口溫

4、度的升高，結(jié)垢量增多;隨著入口濃度的增大，結(jié)垢量增多。在縮放管和不連續(xù)雙斜向內(nèi)肋管中，其熱阻值小于圓管，入口速度和壁溫的變化趨勢與圓管一致，但是強化管的熱阻差值變化較圓管更加均勻。
　　根據(jù)渦流發(fā)生器結(jié)構(gòu)的強化換熱理論，將其布置于換熱表面，研究其不同結(jié)構(gòu)對析晶污垢沉積的影響。為了能夠有效的評價渦流發(fā)生器對污垢沉積的影響，本文通過熱阻抑垢率來評價其抑垢的效果。經(jīng)研究在本文研究范圍內(nèi)，三角翼型渦流發(fā)生器的抑垢效果最佳，而浮點型的渦流發(fā)

5、生器的抑垢最差。
　　最后通過實驗的方法，研究了氯離子和硝酸根離子種類及其濃度對析晶污垢沉積的影響。由于氯離子易吸附于硫酸鈣晶體表面，使得換熱表面污垢不易凝結(jié)，導(dǎo)致含氯離子循環(huán)水的污垢熱阻小于含硝酸根離子的污垢熱阻。在兩種陰離子濃度變大情況下，污垢熱阻呈現(xiàn)變大的趨勢。通過實驗獲取的實際循環(huán)水中的水質(zhì)參數(shù)和污垢熱阻進行關(guān)聯(lián)分析得出，兩種強化換熱管的參數(shù)關(guān)聯(lián)順序相同，圓管與強化管的關(guān)聯(lián)順序不相同。強化換熱管結(jié)構(gòu)對水質(zhì)參數(shù)變化有影響，也