用于超聲波除垢的換熱器聲學(xué)特性分析與仿真.pdf

1、換熱器被廣泛的應(yīng)用于能源、化工、制藥、石油等行業(yè)中，換熱器內(nèi)部管道的結(jié)垢問題一直困擾著人們。污垢不僅影響到了換熱器的熱傳遞效率，造成了能源的浪費(fèi)，而且還會(huì)腐蝕換熱設(shè)備，增加了維修次數(shù)和維護(hù)的費(fèi)用。所以，開展對(duì)換熱器進(jìn)行除垢技術(shù)的研究，既可以提高生產(chǎn)效率，又具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，換熱器除垢普遍采用機(jī)械、化學(xué)兩種方法。機(jī)械和化學(xué)方法會(huì)造成設(shè)備換熱面受損，破壞生態(tài)環(huán)境，增加運(yùn)行費(fèi)用。超聲波除垢作為一種新興的物理除垢方法，具有良好的綜合除垢

2、效益，已被越來越廣泛的應(yīng)用。
　　超聲波除垢的主要機(jī)制是超聲波的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)。機(jī)械效應(yīng)使各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生巨大的加速度，迫使污垢跟管壁脫離；空化效應(yīng)是存在于液體中的微小氣泡在超聲波的作用下不斷經(jīng)歷正負(fù)壓交替變換最終崩潰的過程，空化泡的瞬間崩潰釋放出巨大能量，對(duì)污垢進(jìn)行沖擊，從而達(dá)到除垢目的。
　　本文對(duì)超聲波的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)兩方面進(jìn)行數(shù)值分析，從不同的角度研究超聲波除垢的作用效果。本文對(duì)超聲波的機(jī)械效應(yīng)進(jìn)行了研究、分析和仿

3、真，根據(jù)不同質(zhì)點(diǎn)在不同周期下的位移變化來判斷超聲波機(jī)械效應(yīng)發(fā)生的強(qiáng)烈程度；通過流固耦合分析模擬了超聲波的空化效應(yīng)，利用流場(chǎng)中的壓力變化云圖來判斷空化效應(yīng)發(fā)生的強(qiáng)烈程度。超聲波除垢效果受到實(shí)際工況、流體參數(shù)、超聲波換能器布置形式等因素影響。本文研究了在工況和流體一定的情況下，超聲波換能器的數(shù)量以及安裝位置對(duì)超聲波的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)的影響，提取求解出的云圖進(jìn)行對(duì)比，分析結(jié)果表明通過改變超聲波換能器的數(shù)量和安裝位置能夠獲得不同的除垢效果。最