圓管內(nèi)CaCO3污垢生長(zhǎng)特性的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究.pdf

1、換熱器內(nèi)污垢的形成不僅是一個(gè)非常復(fù)雜的能量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞過(guò)程，而且還是受到眾多因素影響的物理化學(xué)過(guò)程。污垢是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中最常見(jiàn)且最難解決的問(wèn)題。在我國(guó)結(jié)晶污垢主要是以碳酸鈣為主，因此，對(duì)碳酸鈣結(jié)晶污垢的研究具有很強(qiáng)的針對(duì)性和現(xiàn)實(shí)意義。本文以碳酸鈣結(jié)晶污垢為研究對(duì)象，對(duì)測(cè)試管內(nèi)壁面上碳酸鈣結(jié)晶污垢的生長(zhǎng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究，并利用掃描電鏡(SEM)觀(guān)察碳酸鈣結(jié)晶污垢的形貌及分布，分析碳酸鈣結(jié)晶污垢在其表面上的生長(zhǎng)規(guī)律。

2、r>　　本研究以濃度分別為50、150和200mg/L的過(guò)飽和碳酸鈣溶液為循環(huán)冷卻水，測(cè)試管管內(nèi)流速為0.2 m/s(Re=2854)、水浴溫度為85±0.5℃和測(cè)試管管內(nèi)流體入口溫度為63±0.5℃的條件下，實(shí)驗(yàn)致力于研究AISI316 L不銹鋼測(cè)試管內(nèi)壁面上碳酸鈣析晶污垢生長(zhǎng)對(duì)傳熱特性的影響，得到傳熱關(guān)聯(lián)式和熱阻關(guān)聯(lián)式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于不同濃度的碳酸鈣溶液，總傳熱系數(shù)隨時(shí)間都呈現(xiàn)出先下降，后增加，再次下降的變化規(guī)律，而污垢熱阻隨時(shí)

3、間的變化規(guī)律則相反。污垢生長(zhǎng)過(guò)程可分為誘導(dǎo)期和污垢生長(zhǎng)期兩個(gè)階段，期中誘導(dǎo)期又可分為正熱阻段(初始階段)和負(fù)熱阻段，且碳酸鈣溶液濃度越高，誘導(dǎo)期越短，污垢生長(zhǎng)越快；通過(guò)掃描電鏡(SEM)圖片觀(guān)察到，濃度為50mg/L時(shí)，CaCO3污垢的晶型全為六面體的方解石；濃度為150mg/L時(shí)，方解石與針狀文石并存；濃度為200mg/L時(shí)，全為針狀文石。在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選擇濃度為50mg/L的碳酸鈣溶液，在相同條件下對(duì)污垢生長(zhǎng)特性進(jìn)行分段實(shí)

4、驗(yàn)研究，得到傳熱關(guān)聯(lián)式和熱阻關(guān)聯(lián)式，并用掃描電鏡(SEM)觀(guān)察碳酸鈣結(jié)晶污垢在各階段的形貌及分布特征。實(shí)驗(yàn)表明：污垢生長(zhǎng)呈現(xiàn)出在正熱阻段、負(fù)熱阻段和污垢生長(zhǎng)段各不相同，這與污垢對(duì)傳熱的阻礙作用和污垢存在引起的擾流作用緊密相關(guān)。通過(guò)掃描電鏡(SEM)圖片觀(guān)察到：沿著溶液流動(dòng)方向，管內(nèi)污垢呈現(xiàn)出前疏后密的分布規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)初期，碳酸鈣結(jié)晶污垢在管壁上只是零星分布，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，換熱面上的污垢沉積逐漸增多，分布密度增大。應(yīng)用FORTRAN軟件