高压静电场抗垢性能的实验研究

通过静态和动态两种方法,进行了高压静电抗垢强化传热实验研究.静态实验结果表明,高压静电场能够使污垢晶体形态发生改变,由六面体结构变为树枝状和薄片状结构,并促进污垢晶体尺寸的增大.动态实验结果表明,成垢溶液经过高压静电处理以后,污垢热阻明显减小,流速的增大能够增强抗垢能力.     

换热表面镀银抑制微生物污垢综合分析

换热表面形成的微生物污垢一直是严重影响换热效率和系统安全的重要问题.表面改性是有效抑制微生物污垢生长的措施,镀银又是表面改性手段中效果较好的一类。当前镀银抑垢研究主要集中在非换热表面,如果将镀银措施引入到换热表面,需要分析抑垢效果、换热变化和经济成本的综合问题。本文通过镀银处理的换热流道实验装置,获得镀银处理后有微生物污垢生长的换热装置的热阻曲线和厚度曲线,对镀银换热表面的抑垢效果、附加热阻、耐久度和经济性进行了全面讨论。结果表明,镀银抑垢效果良好,并且可以优化设计镀银抑垢方案,将经济成本控制在合理范围.     

管壁材质对碳酸钙垢生长的影响及其机理研究

本文以CaCO_3的结晶污垢为研究对象,考察CaCO_3污垢在不同的壁面材质上结垢速率及其对传热特性的影响;观察壁面结晶污垢的形貌特征及其变化规律.实验结果表明:在循环工质为层流(Re=1381)的情况下,铝合金管材表面会生成一层由氧化铝构成的氧化膜,这导致铝合金管材表面结垢速率加快,并且结垢周期远远小于不锈钢管材上的结垢周期.而不锈钢管壁上没有氧化层出现,结垢前后其换热面的物理性质没有发生改变,管壁上所形成的晶体尺寸较大,晶型大多为生长完全的六面体方解石结构,但由于污垢沉积速率很慢,结垢周期较长,其晶体表面受到工质流体的剪切应力的影响和自身老化情况也较为严重.     

碳酸钙于换热表面结垢影响因素的模拟分析

模拟了主要因素作用下的结垢过程,得到渐进型污垢热阻随时间变化曲线.随着流速的减小,换热表面温度、溶液温度、硬度、碱度、pH值的增大,结垢速率增大,渐进污垢热阻增大.并从污垢形成机理角度分析了各因素对结垢过程的影响.     

匀强电场下TiO2-H2O纳米流体沉积及传热特性研究

为探究匀强电场下纳米流体在换热表面上的沉积特性,以两步法制备的TiO₂-H₂O纳米流体为研究对象,依托环形可视化在线监测实验台,通过改变匀强电场强度探究电场强度对TiO₂-H₂O纳米流体在换热表面上的沉积与传热特性。结果表明：电场的施加对TiO₂-H₂O纳米流体在换热表面沉积影响显著。其污垢热阻渐近值随着电场强度的加强先减小后增大,当电场强度E=30 k V·m^-1时对应的污垢热阻渐近值最低,抑垢率为32.13%。电场的施加还可以有效地延长清洁状态时长,在这一过程中,纳米颗粒不会沉积在换热表面导致传热性能的降低。此外,电场的施加还可以有效延长总传热系数的下降时间,当电场强度在30 k V·m^-1时,纳米流体中颗粒沉积对传热系数的影响最小,为33.2%。     

表面粗糙度对析晶污垢附着的影响

研究了沸腾条件下竖直放置的304不锈钢试样表面粗糙度对结垢诱导期CaCO_3析晶污垢生长的影响。结果表明,粗糙度居中的试样污垢增重最快,而抛光处理的试样对抗垢能力的改善没有大的提高。扫描电镜表明,污垢在试样表面吸附并没有显示出对沟槽的优先吸附,而是呈现出随机吸附的效果。粗糙度对污垢的附着有一定影响,但这种差别不能本质上改善材料的抗垢能力。污垢的附着和材料的抗蚀性密切相关,改善材料的抗蚀性将有助于改善抗垢性。     

温度对纳米氧化镁和碳酸钙混合污垢特性影响

为了探讨温度对纳米氧化镁与碳酸钙混合污垢结垢特性的影响,通过改变入口温度实验研究了温度对混合污垢在交叉缩放椭圆管中的污垢特性,并通过静置实验验证了温度对循环工质聚沉情况的影响。结果表明,循环工质入口温度对混合污垢特性的影响显著,随着循环工质入口温度的升高,污垢热阻渐近值明显减小,并且污垢热阻达到渐近值的时间缩短。温度对纳米氧化镁颗粒污垢和碳酸钙析晶污垢热阻值的影响呈现相反规律,温度升高导致纳米颗粒污垢热阻的减小量远大于析晶污垢热阻的增加量。     

电磁抗垢强化传热技术机理的实验研究

在自行设计建立的电磁抗垢、减垢实验装置上,对冷态工况下低频电磁抗垢、减垢技术机理进行了实验研究。冷态单次通过、循环实验和高倍扫描电镜结果表明,低频电磁能使污垢晶体的结构发生明显变化并有抑制污垢晶体尺寸长大的作用。     

外螺旋槽管污垢特性的实验研究

本文采用污垢热阻动态监测方法,考察了冷水硬度、温度、流速及几何参数对外螺旋槽管污垢特性的影响,结果表明:螺旋槽管参数对污垢热阻有显著影响,螺距最小的螺旋槽管具有最小的污垢热阻,当螺距增大时,污垢热阻的增长未出现单调变化;温度的升高导致污垢热阻的增大,并且随温度的升高,结垢速率增大,污垢诱导期趋于消失;随着流速的增大,螺...     

微生物污垢对典型换热器传热影响研究

本文以电厂循环冷却塔塔底黏泥中分离纯化出的致垢微生物铁细菌为实验介质,利用污垢热阻动态模拟实验台,在恒定工况下(水温30℃,流速0.4 m·s-1),动态模拟了光管、缩放管、横纹管三种不锈钢典型换热器微生物污垢形成过程。在分析比较三种典型换热器传热性能的基础上,实验测试了三种换热器的污垢热阻,并对垢样成分进行了分析。结果表明:强化管(缩放管和横纹管)传热性能和抑垢能力优于光管,光管、缩放管和横纹管的污垢诱导期分别为;25 h、40 h和45 h,污垢热阻值为:6×10~(-4)m~2·K·W~(-1)、2×10~(-4)m~2·K·W~(-1)和3×10~(-4)m~2·K·W~(-1),由此表明三种换热管的传热和抑垢能力:缩放管横纹管光管。在铁细菌形成的污垢垢样成分分析中Fe元素含量最多,其次是C,表明循环冷却水中铁含量的多少是污垢形成的重要因素之一。     

污垢热阻动态监测装置及其传热计算方法的研究

介绍了污垢热阻动态监测装置的构成及特点.根据传热学基本原理,对该套装置进行了光滑管对流换热性能测试,结果表明两侧流体热平衡最大偏差小于10%,实验结果与经验公式计算的Nu数相吻合,其最大偏差小于l0%.用该装置进行换热表面污垢的动态自动监测,可以得出准确可靠的实验结果.     

气液固三相流载气蒸发的抗垢性能

分析了化工设备换热面上碳酸钙碱性污垢生成及其影响因素,认为液体在加热壁面上的过热是导致碳酸钙碱性污垢沉积的重要原因,降低料液在加热壁面上的过热度可收到明显的防垢抗垢效果。在蒸发器加热管内引入少量的惰性气体(载气)与流态化固体颗粒,使之形成气液固三相流载气蒸发,可显著强化传热,降低料液在加热壁面上的过热度。以碳酸钙模拟工业硬水的实验结果表明,气液固三相流载气蒸发过程表现出明显的防垢抗垢效果,且具有一定的在线清洗作用。     

基于降低污垢热阻的复合强化传热研究

复合强化传热的换热系数的增加通常要比单独使用其中的任何一种技术高,但过分增长的污垢热阻会轻而易举地将对流换热系数提高的效果加以抵消。将振动看作不仅仅意味着噪声与元件损坏的能量表达方式,就有可能利用流体诱导的传热元件振动扰动水流,提高对流换热系数;同时,用振动变形清除传热表面积垢,降低污垢热阻,从而形成一种复合强化传热的新方法。     

Heat-Treated Titanium Balls for the Mitigation of Mineral Fouling in Heat Exchangers

The present study investigated the feasibility of a physical water treatment (PWT) concept using heat-treated titanium balls for the mitigation of mineral fouling in heat exchangers. A concentric tube heat exchanger in a counter-flow set-up served as the test section, where three different velocities (i.e., 0.3, 0.5, 0.8 m/s) were used for the fouling tests. The results showed that for the PWT cases fouling resistances were 24–30% lower than those for the untreated cases, depending on the flow velocity and the electrical conductivity of water. The SEM photographs of the fouling deposits in the PWT cases revealed a soft form of scale that could easily be removed by the shear forces produced by the flow in the heat exchanger. Furthermore, the PWT case produced more particles in bulk water by approximately 35% than the untreated case, supporting the bulk precipitation hypothesis for the PWT.     

微粒和析晶混合污垢模型

假设微粒和析晶污垢独立存在,而结晶过程同时发生在换热面和微粒表面,据此建立了一个微粒和析晶混合污垢热阻值的分析模型。并通过MgO微粒污垢和CaCO3析晶污垢实验验证了模型的正确性。     

Fouling Mitigation in a Heat Exchanger: High Cycles of Concentration for a Cooling-Tower Application

The purpose of the present study is to investigate the effect of a physical water treatment (PWT) technology on fouling mitigation in a simulated cooling tower operating at high cycles of concentration. Hard water was produced by evaporating pure water in a circulating open cooling tower, where dissolved calcium carbonate ions became concentrated with time. Heat transfer tests were conducted in a rectangular channel by varying the cycle of concentration (COC) from 5 to 10, and fouling resistances were measured over 270 hrs for each case with and without the PWT treatment. Another test was conducted with no blowdown case with and without the PWT treatment. The fouling resistance at 5 cycles with the PWT treatment was about 70% less than that in the case without the PWT treatment at the end of 270-hr tests. Even at 10 cycles, the PWT treatment reduced the fouling resistance by 60% from the value for the no treatment case. Thus, one can conclude that the PWT technology can help circulating cooling-tower water at relatively high COC for significant freshwater conservation, while keeping fouling resistances below industry standards.     

界面极化注极聚丙烯薄膜驻极体的电荷存储特性研究

本文报道一种基于双层介质界面极化机理的新型驻极体注极技术: 借助辅助层对PP薄膜进行注极. 采用表面电位测试方法考察了注极温度、注极电压对所获PP薄膜驻极体电荷存储性能的影响, 并利用热刺激放电技术研究了其高温电荷存储性能, 同时测试了PP薄膜驻极体在X和Y方向的静电场分布. 结果表明: 界面极化注极是一种比电晕注极更为优异的驻极体形成方法. 在一定温度下, 驻极体表面电位随注极电压的增加而增加, 而且两者呈线性关系, 这一结果与注极过程的电荷积聚方程的分析完全一致. 注极温度的影响研究表明, 在保持注极电压不变(注极电压范围为0.5–3.0 kV)的情况下, 温度低于75 ℃时, 温度的变化对于注极效果的影响不明显; 当注极温度大于75 ℃ 时, PP薄膜驻极体的表面电位随注极温度的增加而增加. 表面电位随时间的变化研究表明, PP薄膜驻极体具有良好的电荷存储稳定性. 对其表面电位分布的测试表明, 界面极化注极所形成的PP薄膜驻极体呈现均匀的静电场分布.     

均匀高压电场强化R123池沸腾传热实验研究

利用EHD技术进行了工质R123的池内平板沸腾强化传热实验研究.在该实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的网状电极.实验结果表明,正电压的强化效果较好,电压越高,强化效果越好.低热流密度下,EHD对沸腾换热的强化效果比高热流密度的强化效果好.起沸点随着电压的增加而增加,同不加电压时相比,在20 kV时,起沸点提高了4倍.