【摘要】：針對(duì)污水源、海水源熱泵系統(tǒng)中換熱設(shè)備與管道腐蝕引起的換熱性能的降低,本文通過(guò)腐蝕速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)算、腐蝕對(duì)換熱性能影響的數(shù)值模擬以及基于SOM-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腐蝕速率預(yù)測(cè)方法對(duì)換熱設(shè)備中金屬的腐蝕性能進(jìn)行研究,以期為工程實(shí)際中換熱設(shè)備的換熱性能提供數(shù)據(jù)支撐和腐蝕速率預(yù)測(cè)方法的可行性參考。通過(guò)設(shè)計(jì)腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)?zāi)M換熱設(shè)備工作環(huán)境,分析換熱設(shè)備介質(zhì)的流速、含氧量、鹽度以及電偶對(duì)等因素對(duì)腐蝕速率的影響,結(jié)果表明:流動(dòng)不僅削弱產(chǎn)物沉積對(duì)進(jìn)一步腐蝕的阻滯,還加速溶解氧到達(dá)金屬表面,在一定程度上增強(qiáng)腐蝕,持續(xù)進(jìn)氧狀態(tài)下海水組和污水組其流動(dòng)狀態(tài)比非流動(dòng)狀態(tài)的腐蝕速率分別平均增加了4.8%和3.4%;溶解氧是腐蝕的根本原因,通常工質(zhì)含氧量越高腐蝕程度越深,流動(dòng)狀態(tài)下海水組和污水組其持續(xù)進(jìn)氧狀態(tài)比非持續(xù)進(jìn)氧狀態(tài)的腐蝕速率分別平均增加了12.5%和8.5%;鋁合金LF21在與碳鋼10#偶合中點(diǎn)蝕敏感性急劇增大;碳鋼10#在與紫銅T2的電偶對(duì)中有明顯加速腐蝕的跡象,紫銅T2在與不銹鋼316L組成的電偶對(duì)實(shí)驗(yàn)中腐蝕程度有輕微增強(qiáng)。借助掃描電鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)后金屬試樣進(jìn)行金相組織觀察,并結(jié)合腐蝕機(jī)理分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)所用金屬最常見(jiàn)的腐蝕類型為點(diǎn)蝕,碳鋼10#表面蜂窩狀蝕坑數(shù)量較多且最大深度達(dá)0.25mm左右,紫銅T2出現(xiàn)少量點(diǎn)蝕孔,密度約為0.5個(gè)/μm2,最大腐蝕深度約為0.15mm,不銹鋼316L表面受腐蝕破壞程度最輕。結(jié)合實(shí)驗(yàn)獲得的銅的腐蝕深度的數(shù)據(jù),對(duì)未腐蝕前、腐蝕結(jié)垢后與清除腐蝕產(chǎn)物后銅管壁面的換熱情況進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果發(fā)現(xiàn),腐蝕結(jié)垢后流體與換熱銅管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比未腐蝕時(shí)減小了約0.6%;清除腐蝕產(chǎn)物后由于強(qiáng)化換熱的作用,流體與換熱銅管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大約是未腐蝕時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的1.7倍。通過(guò)SOM-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方進(jìn)行樣本訓(xùn)練和金屬在海水中的腐蝕速率預(yù)測(cè),并與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:SOM-RBF網(wǎng)絡(luò)組合模型的預(yù)測(cè)結(jié)果,除30號(hào)樣本外,相對(duì)誤差都在10%以下,相比BP網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)誤差最多可以減小50%左右。說(shuō)明在訓(xùn)練樣本少且分布不均的情況下,SOM-RBF組合方法相比于單獨(dú)采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,能夠顯著提高了預(yù)測(cè)精度。本文進(jìn)行的腐蝕實(shí)驗(yàn)、腐蝕對(duì)換熱性能影響的數(shù)值模擬和基于SOM-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的仿真預(yù)測(cè)工作為水源熱泵用換熱設(shè)備金屬材料的選擇提供了理論和數(shù)據(jù)依據(jù),符合“腐蝕大數(shù)據(jù)”的發(fā)展趨勢(shì),具有工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172

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本文編號(hào)：2573027