用于超聲波除垢的凝汽器聲學(xué)特性分析與仿真.pdf

1、金屬管道內(nèi)部循環(huán)冷卻水的結(jié)垢現(xiàn)象一直是困擾人們的問題，特別是在化工、石油、冶金、電力等行業(yè)尤其嚴(yán)重。結(jié)垢一方面會(huì)降低換熱設(shè)備的傳熱效率，增加能源消耗；另一方面將會(huì)縮短設(shè)備壽命，引起生產(chǎn)事故。因此，開展除垢方面的技術(shù)研究及應(yīng)用具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　目前，換熱設(shè)備的除垢方法一般分為機(jī)械方法和化學(xué)方法兩種，每種方法都有自身的適用場(chǎng)合及優(yōu)勢(shì)，但對(duì)它們的綜合除垢效益評(píng)價(jià)均不甚理想。近年來，人們不斷探索和研究新的除垢方法，超

2、聲波除垢法由于其良好的綜合除垢效益而得到了越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)超聲波作用于流體媒質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生一系列的物理和化學(xué)效應(yīng)，使得流體中的成垢物質(zhì)在超聲場(chǎng)作用下其物理形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)均發(fā)生改變而被分散和粉碎，從而達(dá)到除垢的目的。
　　超聲波作用于流體時(shí)的空化效應(yīng)是其除垢的主要機(jī)制，即指存在于液體中的微小氣泡在超聲波由于縱向傳播而形成的正負(fù)壓強(qiáng)交替作用下持續(xù)受到拉伸或壓縮，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)發(fā)生的氣泡生長(zhǎng)與崩潰的動(dòng)力學(xué)過程。本文對(duì)空化氣泡的Ra

3、yleigh模型方程進(jìn)行了數(shù)值分析，用以研究聲場(chǎng)頻率、聲場(chǎng)聲壓、液體溫度和液體粘滯系數(shù)等參數(shù)變化時(shí)對(duì)空化作用的影響關(guān)系，并繪制了相應(yīng)的變化曲線，由此從理論上得到了獲得較好空化效果的參數(shù)選取原則，即較低的超聲頻率、較高的超聲功率、合適的液體溫度、較低的液體粘滯系數(shù)有利于獲得更好的空化效果。
　　超聲波除垢效果還受實(shí)際工況、流體參數(shù)、布置形式等因素影響，本文對(duì)凝汽器模型進(jìn)行了雙向流固耦合分析，在實(shí)際工況、流體參數(shù)一定的情況下，研究了不