纏繞式變頻脈沖水處理器的研制與阻垢實驗研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會、經(jīng)濟的發(fā)展，水在人們?nèi)粘Ｉ钜约案餍懈鳂I(yè)中都扮演著不可或缺的角色。而水垢作為其必然的副產(chǎn)物，不但加速了設(shè)備了老化，同時也增加了安全隱患，在我國，每年因換熱器結(jié)垢導(dǎo)致傳熱效率下降而造成的損失達100億元以上，而與此同時，長期飲用高硬度水極易產(chǎn)生嚴重的健康問題。因此，深入開展阻垢工作就顯得尤為重要。常用阻垢劑等化學(xué)方法盡管效果良好，但不可避免地會造成污染，因此，近年來采用變頻電磁阻垢等物理法解決結(jié)垢問題的研究報道越來越受到關(guān)注

2、。
　　本文首先分析了纏繞式變頻電脈沖水處理器的工作原理，通過理論計算得到螺線管磁場的軸向磁感應(yīng)強度為 Gs數(shù)量級，阻垢過程中所起的作用很小，因此，提出水管內(nèi)的感生電場對硬水溶液的作用占據(jù)主導(dǎo)地位。然后基于等效單匝線圈理論建立了纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出溶液的感生電流表達式，利用感生電流對溶液的做功平均功率來衡量水處理器的阻垢效果，得出了阻垢效果和激磁信號以及激磁線圈結(jié)構(gòu)的函數(shù)關(guān)系。實現(xiàn)了對纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)關(guān)鍵

3、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，從而實現(xiàn)了對系統(tǒng)阻垢性能的優(yōu)化。最后，利用COMSOL仿真驗證了磁場計算的正確性和激磁信號下溶液感生電流解析表達式的準確性。
　　研制了一套纏繞式變頻電脈沖水處理裝置，以 STM32F103微控制器為核心，配合CD4046芯片等組成的信號調(diào)理電路以及IR2111半橋驅(qū)動電路，產(chǎn)生頻率可調(diào)的互補PWM信號，控制H橋功率放大電路中MOSFET管的開通和關(guān)斷，最后輸出固定頻率或掃頻輸出的電脈沖信號加載到多匝線圈上。輸出脈

4、沖的頻率變化范圍100Hz~20kHz，且電壓幅值和頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)。
　　最后，利用變頻電脈沖水處理裝置、飲水機處理腔和測量儀器搭建了系統(tǒng)阻垢實驗研究平臺。通過預(yù)實驗驗證了利用該裝置進行阻垢實驗的可行性以及阻垢實驗的可重復(fù)性。多次阻垢實驗結(jié)果表明：本文建立的纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)有一定的阻垢效果，當激磁線圈結(jié)構(gòu)和信號幅值一定時，激磁頻率在轉(zhuǎn)折頻率（本實驗工況下為1.5kHz）附近時，阻垢效果最佳，阻垢率可達46.7％；在激磁信號頻