磁場(chǎng)作用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)防垢阻垢機(jī)理的研究.pdf

1、磁處理技術(shù)現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻垢防垢的優(yōu)先考慮方案，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)造了巨大的環(huán)保效益，這得益于該技術(shù)自身具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括能耗低、無(wú)二次污染并且避免了添加化學(xué)藥品、浪費(fèi)水資源以及阻垢效率低等這些附加問(wèn)題的產(chǎn)生。但是不容忽視的是，隨著目前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)的逐步上升，其所造成的結(jié)垢問(wèn)題也愈發(fā)明顯，但由于結(jié)垢問(wèn)題未能妥善解決，從而造成換熱系統(tǒng)工作年限和工作效率的降低，目前在工程領(lǐng)域中

2、時(shí)有發(fā)生，有時(shí)甚至嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代和升級(jí)，因此對(duì)于硬水的磁處理技術(shù)進(jìn)行改善刻不容緩。雖然磁防垢技術(shù)已在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于其理論方面的研究跟不上其實(shí)際應(yīng)用，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的理論能對(duì)磁防垢阻垢原理進(jìn)行解釋，妨礙了該技術(shù)的繼續(xù)應(yīng)用發(fā)展，因此對(duì)磁防垢機(jī)理做進(jìn)一步研究已成為一個(gè)迫在眉睫的基礎(chǔ)學(xué)術(shù)研究的理論問(wèn)題。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，關(guān)于硬水的磁處理技術(shù)理論研究也尚無(wú)定論，這對(duì)于技術(shù)的改進(jìn)極為不利，因此改善和提高該技

3、術(shù)必須首先對(duì)該技術(shù)的理論研究進(jìn)行梳理，同時(shí)對(duì)該技術(shù)現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行剖析，在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上進(jìn)行再研究，對(duì)該技術(shù)的工程應(yīng)用將會(huì)起到很好地推動(dòng)作用。
　　本研究考察了磁處理?xiàng)l件對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)中水質(zhì)指標(biāo)和碳酸鈣、碳酸鎂垢的影響。對(duì)不同的影響因素，如磁場(chǎng)強(qiáng)度、初始濃度(Ca2+、Mg2+和 CO32-)、磁處理時(shí)間、溫度以及流速采用 L16(45)正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)地研究，利用極差分析方法對(duì)不同的水質(zhì)指標(biāo)包括硬度、阻垢率、自由水分子

4、的相對(duì)變化率、化學(xué)位移相對(duì)變化、電導(dǎo)率、pH值、堿度、分子的能量的相對(duì)變化以及活化能量的相對(duì)變化進(jìn)行研究。此外運(yùn)用多種表征手段研究碳酸鈣和碳酸鎂的結(jié)構(gòu)比例變化，對(duì)比磁處理前后核磁共振儀測(cè)試到的半峰寬和化學(xué)位移的變化，結(jié)果表明：一方面磁處理促進(jìn)水分子之間氫鍵數(shù)量的增加，生成更多的水合離子，從而阻止了正負(fù)離子的結(jié)合，增加了阻垢效率，提高了活化能，碳酸鈣的方解石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為文石結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)增強(qiáng)，并且活化能越高，這種趨勢(shì)越強(qiáng)烈。另一方面，由于帶電離

5、子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)受到洛侖磁力，導(dǎo)致氫鍵和水合離子的數(shù)量減小，活化能和阻垢率降低。考慮到水質(zhì)指標(biāo)和水垢結(jié)構(gòu)的變化，得到最佳的磁處理?xiàng)l件是900mg/L的初始濃度、磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.54T，溫度為303 K，時(shí)間為54 h和流速為0.17m/s，在此條件下，活化能最大。此外，還研究了 Ca2+、Mg2+、HCO3-和 CO32-對(duì)水質(zhì)的締合影響，氫鍵隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加，鈣離子和鎂離子也能加強(qiáng)水分子間的締合，然而，HCO3-和 CO32-可破