功率超聲防、除垢及強(qiáng)化傳熱的實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用.pdf

1、在電力、化工、紡織等行業(yè)中存在大量以水為載體的熱交換器。這些換熱設(shè)備在運(yùn)行中都存在積垢問題。換熱設(shè)備積垢的形成，不僅影響熱能利用和生產(chǎn)正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)，而且增加了生產(chǎn)成本。而采用傳統(tǒng)的機(jī)械除垢或化學(xué)劑清除結(jié)垢，存在成本高和二次污染的問題。目前，超聲波防垢法就已具備了一定理論基礎(chǔ)，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，大功率超聲波換能器的可靠性和壽命大幅提高，為開展超聲波防垢的應(yīng)用提供了有利的條件。 本文論述了超聲波防除垢與強(qiáng)化傳熱的基本理論，理論研究

2、表明，超聲波空化作用對防除垢與強(qiáng)化傳熱起著主要作用。本文以國產(chǎn)125MW汽輪發(fā)電機(jī)組的冷油器換熱過程為模擬對象，設(shè)計(jì)出一套超聲波防除垢與強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)臺。在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬了水在換熱器中流動過程的積垢規(guī)律。在流動狀態(tài)下，通過實(shí)驗(yàn)研究了超聲波功率對抑垢、除垢的匹配關(guān)系及聲空化強(qiáng)度對傳熱系數(shù)的影響。本文在實(shí)驗(yàn)方案中篩選了功率和頻率兩參數(shù)作獨(dú)立變量，通過防垢率和傳熱系數(shù)兩個(gè)特征參數(shù)來反映超聲波作用的效果，確定了防垢率和傳熱系數(shù)與超聲波功率之間

3、的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，除垢效果與超聲波空化強(qiáng)度成正比；而強(qiáng)化傳熱的效果與超聲波功率之間成復(fù)雜關(guān)系，超聲波功率達(dá)到某一值時(shí)傳熱效果達(dá)到最佳值。本文還首次對超聲波傳播方向的改變對除垢效果和強(qiáng)化傳熱的影響進(jìn)行了初步研究，研究表明，超聲波相對流動工質(zhì)的傳播方向與其除垢率和強(qiáng)化傳熱的效果有著直接的關(guān)系。同時(shí)，本文通過實(shí)驗(yàn)得出了超聲作用間歇比與超聲抑垢效果的關(guān)系曲線，并定性地分析了流體流量大小與超聲功率之間對抑垢率的匹配關(guān)系。實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出來的