換熱面上結(jié)垢過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、污垢廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)的多種過(guò)程中，嚴(yán)重妨礙換熱設(shè)備的正常運(yùn)行，造成能源的巨大浪費(fèi)和驚人的經(jīng)濟(jì)損失，是傳熱界十分關(guān)注而又未能完全解決的主要問題之一，對(duì)結(jié)垢規(guī)律的研究已受到人們的廣泛關(guān)注。本文基于數(shù)值方法對(duì)CaSO4在換熱面上的結(jié)垢過(guò)程展開了如下主要工作： 從數(shù)值模擬技術(shù)入手，編制了基于二維非結(jié)構(gòu)化同位網(wǎng)格的通用對(duì)流換熱求解程序，壓力校正采用SIMPLE算法，并用顯式校正步法對(duì)其進(jìn)行顯式校正；并對(duì)程序進(jìn)行了考核。 分析Ca

2、SO4污垢的形成機(jī)理，提出了適用于CaSO4污垢的結(jié)晶-顆粒沉積混合污垢模型和根據(jù)成核速率計(jì)算溶液中懸浮顆粒的濃度的方法?？紤]到污垢沉積對(duì)流道和換熱熱阻的影響，針對(duì)矩形通道底部換熱面上的結(jié)垢，提出了主流速度修正和實(shí)際熱流密度修正的思路，及其采用數(shù)值模擬對(duì)成垢過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬的步驟。 動(dòng)態(tài)模擬了流經(jīng)矩形通道的CaSO4過(guò)飽和溶液在底部換熱面的結(jié)垢過(guò)程，其中強(qiáng)制對(duì)流換熱的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)采用所編制的SIMPLE程序計(jì)算，污垢生成采用污垢模型

3、計(jì)算。首先，不考慮顆粒沉積的影響，模擬了結(jié)晶污垢生成過(guò)程，得到了熱流量分布、壁面和垢層表面溫度、污垢生成速率，進(jìn)而計(jì)算出污垢熱阻值，結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)值基本一致。在此基礎(chǔ)上引入顆粒污垢模型，計(jì)算了在顆粒沉積-結(jié)晶機(jī)制共同作用下的CaSO4污垢生成過(guò)程，得出考慮顆粒沉積時(shí)的平均污垢熱阻和不考慮時(shí)的比值范圍為2.44-5.84；同時(shí)表明污垢層的厚度規(guī)律為沿來(lái)流方向“前薄后厚”，污垢熱阻值隨時(shí)間而增加，增加的幅度越來(lái)越小?？疾炝肆黧w流速、污垢表面