纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)阻垢效能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、水垢問題一直是困擾人類日常生活和生產(chǎn)的重要問題,它的存在不但嚴重影響人們的身體健康,而且會降低工業(yè)生產(chǎn)中的能量交換效率,并導(dǎo)致嚴重的安全隱患。纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)(circumvolute electronic pulse water treatment system,簡稱CEPWT系統(tǒng))是一種基于交變電場阻垢原理的水處理系統(tǒng),被廣泛應(yīng)用于解決工業(yè)硬水及民用硬水的水垢問題,其阻垢效果較為顯著。但是到目前為止,交變電場的阻垢機理還沒有被

2、人們完全掌握,因此纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)在實際的工程應(yīng)用中缺乏可靠的理論指導(dǎo),從而導(dǎo)致了系統(tǒng)阻垢性能的不穩(wěn)定。本文研究的目的是在完善交變電場阻垢機理研究結(jié)論的基礎(chǔ)上,探索纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化方法,為纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)阻垢性能的優(yōu)化提供可靠的理論基礎(chǔ)。
　　本文緊緊圍繞纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)阻垢性能優(yōu)化這一主題,針對國內(nèi)外在交變電場阻垢機理研究過程中存在的爭議問題,應(yīng)用分子動力學(xué)模擬的方法從微觀層面上實現(xiàn)了對交變

3、電場阻垢機理的研究;針對當前纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)在應(yīng)用過程中缺乏理論指導(dǎo)的現(xiàn)狀,通過建立系統(tǒng)等效電路數(shù)學(xué)模型并結(jié)合交變電場阻垢機理以及電場作用下的電解質(zhì)溶液理論,確立了系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化方法,該方法為纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)在實際工程中的高效應(yīng)用提供了重要的理論指導(dǎo)。
　　針對目前交變電場阻垢機理尚不明確以及缺乏交變電場作用下硬水溶液微觀結(jié)構(gòu)變化研究結(jié)論的問題,本文應(yīng)用非平衡分子動力學(xué)方法研究了交變電場對CaCl2溶液微觀結(jié)構(gòu)及熱

4、動力學(xué)性質(zhì)的影響,通過對CaCl2溶液中鈣離子的徑向分布函數(shù),以及鈣離子和水分子的自擴散系數(shù)的計算,觀察水合鈣離子的離子半徑、鈣離子及水分子的擴散速率在施加交變電場前后的變化,并進一步詳細分析了CaCl2溶液微觀結(jié)構(gòu)及熱動力學(xué)性質(zhì)的變化對碳酸鈣沉淀生成及生長過程的影響,從微觀層面上較好的解釋了交變電場的阻垢機理。
　　針對目前缺乏對纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)工作過程精確控制的方法,并且對輸水管材料的選擇以及激磁信號波形的選擇缺乏理論指

5、導(dǎo)的問題,建立了系統(tǒng)的等效電路數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)系統(tǒng)特點對模型進行合理簡化,該模型可較好地描述纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)在整個時域內(nèi)的工作狀態(tài);運用有限元方法研究了感生磁場在不同材料水管中的分布,實現(xiàn)了對最優(yōu)輸水管材料的選擇;提出了一種可有效簡化纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型求解過程的方法,并實現(xiàn)了對最優(yōu)激磁信號波形的選擇。
　　為確定阻垢效果與纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系,建立了溶液中感生電流的近似表達式;在基于之前得