本文選題：結晶型污垢　切入點：阻垢　出處：《蘇州大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：換熱器表面形成的污垢會引起大量的能源浪費和成本消耗,眾多研究者努力探索污垢生長過程的機理以及減少污垢的方法。在過去幾十年的研究中,人們發(fā)現(xiàn)可以通過調節(jié)換熱器表面的物理化學特性,溶液化學成分和操作條件等抑制或阻止污垢生長,但這通常需要大量、漫長的實驗過程。如果能有一個的數(shù)學模型準確模擬污垢生長過程,將會簡化污垢研究的復雜過程。從模型中能夠得到全面的三維動態(tài)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)一般很難通過實驗手段獲得,這將有助于理解污垢生長過程的機理。本文的研究內(nèi)容主要包括如下兩個方面:1.用一種新型CFD模型模擬結晶型污垢的生長過程。方法是把連續(xù)的污垢生長過程用一系列的穩(wěn)態(tài)過程代替。這種特殊的模擬方法涉及連續(xù)流體的質量守恒、動量守恒和熱量守恒。該模型還考慮了污垢層的變化與流體流動、污垢生長之間的相互作用。模擬研究硫酸鈣在換熱器表面的污垢生長,模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)的高度吻合,證明了該模擬的有效性。另外,該模型還定量研究了溶液化學成分和操作條件等對污垢熱阻的影響。該模型作為一種有效的工具可被用于探索有效減少污垢甚至消除污垢的策略。2.通過X射線衍射或掃描電鏡等設備可以檢測到換熱器表面的污垢有著復雜的結構。污垢層的結構同時也決定了流體的流動狀態(tài),污垢生長動力學和傳熱過程。然而,到目前為止,研究污垢生長過程的模型都建立在把換熱器表面的污垢層看做是流體不能流過的、具有均一孔隙率結構的基礎上。為了定量計算污垢層的結構對污垢生長的影響,這一部分研究了四種代表性污垢層的結構:流體不能流過的、均一的孔隙結構(簡稱Ho Im);流體不能流過的、不均一的孔隙結構(簡稱He Im);流體能流過的、均一的孔隙結構(簡稱Ho Pe);流體能流過的、不均一的孔隙結構(簡稱He Pe)。在相同的操作條件下,這四種模型表現(xiàn)出在流體流動速率、溫度分布和污垢熱阻方面的明顯不同。從四種模型的不同結果可以得出的結論是,研究換熱器表面污垢生長過程的數(shù)學模型應該把污垢層的結構考慮進去,而最符合實際的污垢層的結構是流體能流過的、不均一的孔隙結構。
[Abstract]:Fouling formed on the surface of heat exchangers can lead to a large amount of energy waste and cost consumption. Many researchers have tried to explore the mechanism of fouling growth and methods to reduce fouling. It has been found that dirt growth can be inhibited or prevented by regulating the physical and chemical properties of the surface of the heat exchanger, the chemical composition of the solution and the operating conditions. A long experimental process. If there is a mathematical model to accurately simulate the fouling growth process, it will simplify the complex process of fouling research. These data are generally difficult to obtain experimentally, This will help to understand the mechanism of fouling growth process. The main contents of this paper are as follows: 1. A new CFD model is used to simulate the growth process of crystallized fouling. Instead of a series of steady-state processes, this particular method of simulation involves the conservation of mass in a continuous fluid. Momentum conservation and heat conservation. The model also takes into account the interaction between the variation of fouling layer and fluid flow and fouling growth. The simulated study on the fouling growth of calcium sulfate on the surface of heat exchanger is highly consistent with the experimental data. The validity of the simulation is proved. The model also quantitatively studies the effects of solution chemical composition and operating conditions on fouling thermal resistance. As an effective tool, the model can be used to explore strategies to effectively reduce and even eliminate fouling. The structure of the fouling layer also determines the flow state of the fluid, and the structure of the fouling layer can be detected by means of a projector or a scanning electron microscope to detect the complex structure of the fouling on the surface of the heat exchanger. Fouling growth dynamics and heat transfer processes. However, so far, models of fouling growth have been based on treating the fouling layer on the surface of the heat exchanger as a fluid that cannot flow through. On the basis of homogeneous porosity structure, in order to quantitatively calculate the influence of fouling layer structure on fouling growth, this part studies the structure of four representative fouling layers: fluid can not flow through, Homogeneous pore structure (Ho Iman for short; fluid impassable, heterogeneous pore structure for short; fluid flow, homogeneous pore structure; fluid flow, Under the same operating conditions, the four models show significant differences in fluid flow rate, temperature distribution and fouling thermal resistance. The structure of the fouling layer should be taken into account in the mathematical model of the fouling growth process on the surface of the heat exchanger.
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.5

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李焰;談金屬對流換熱器效率的評價[J];冶金能源;1991年03期

2 趙成紅;;空氣換熱器結構的改進[J];化工設備設計;1991年04期

3 郝錦晉;淺談節(jié)能高效的設備——半即熱式換熱器[J];山西食品工業(yè);2003年02期

4 陳朝暉,王遠成;不結垢換熱器初探[J];小氮肥設計技術;2003年04期

5 高紅,陳旭,朱企新;微型換熱器研究進展[J];化工機械;2004年04期

6 趙麗君;孔松濤;;換熱器整體模型的數(shù)值研究方法[J];浙江化工;2008年02期

7 鄧先和;蔣夫花;;換熱器在大型化發(fā)展中的深度換熱問題討論[J];硫酸工業(yè);2009年06期

8 郭崇志;肖樂;;換熱器流固傳熱邊界數(shù)值模擬溫度場的順序耦合方法[J];化工進展;2010年09期

9 鄭雪蘋;孫俊杰;李寶安;;新型換熱器的發(fā)展趨勢[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟;2010年14期

10 衡海祥;李吉昌;閆菊芳;;淺議化工企業(yè)換熱器結垢的清理[J];純堿工業(yè);2011年05期

相關會議論文 前10條

1 劉世平;劉豐;郭宏新;;高效特型管換熱器在石油化工中的應用[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術研討會會議論文集[C];2006年

2 楊文峰;;鋯換熱器的設計和制造技術[A];全國第四屆換熱器學術會議論文集[C];2011年

3 汪波;茅靳豐;耿世彬;韓旭;魏鵬;;國內(nèi)換熱器的研究現(xiàn)狀與展望[A];第四屆全國人防工程內(nèi)部環(huán)境與設備研討會論文集[C];2010年

4 陳秋煬;曾敏;張冬潔;楊劍;王秋旺;;高溫換熱器研究開發(fā)進展[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術研討會會議論文集[C];2006年

5 陳磊;苑中顯;;關于換熱器冷、熱流體流速匹配的尋優(yōu)問題[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術研討會會議論文集[C];2006年

6 唐浩;;高效小溫差換熱器在化工企業(yè)中的應用[A];2013年火電廠污染物凈化與綠色能源技術研討會暨環(huán)保技術與裝備專業(yè)委員會換屆（第三屆）會議論文集[C];2013年

7 張平;;石化行業(yè)壓縮機級間換熱器檢測方法[A];中國化工學會2009年年會暨第三屆全國石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術論壇會議論文集（上）[C];2009年

8 姚楊;宋艷;;污水源熱泵系統(tǒng)中多級淋激式換熱器的設計[A];全國暖通空調制冷2004年學術文集[C];2004年

9 郭佳;崔國民;呂巖巖;高孝忠;;變工況下多股流換熱器通道排列設計工況點研究[A];中國化工學會2008年石油化工學術年會暨北京化工研究院建院50周年學術報告會論文集[C];2008年

10 余曉明;徐亮;邵乃宇;;空調換熱器的性能試驗研究[A];上海市制冷學會二○○一年學術年會論文集[C];2001年

相關重要報紙文章 前3條

1 本報記者 張子瑞　通訊員 孫艷玲;國內(nèi)首臺超大型換熱器研制成功[N];中國能源報;2009年

2 中國重型機械工業(yè)協(xié)會名譽理事長 汪建業(yè)　四平市換熱器協(xié)會會長 任俊超;四平——具有獨特優(yōu)勢的中國換熱器城[N];吉林日報;2010年

3 危良才;環(huán)縫式高溫金屬換熱器[N];中國建材報;2002年

相關博士學位論文 前10條

1 刁乃仁;地熱換熱器的傳熱問題研究及其工程應用[D];清華大學;2005年

2 周森泉;換熱器溫差場均勻性原則及其應用[D];清華大學;1995年

3 柳雄斌;換熱器及散熱通道網(wǎng)絡熱性能的火積分析[D];清華大學;2009年

4 董濤;微管道換熱器內(nèi)微流體的流動與換熱[D];南京理工大學;2003年

5 文鍵;基于PIV技術的換熱器內(nèi)部場分布特性研究[D];西安交通大學;2006年

6 王潤濤;機房用乙二醇換熱器優(yōu)化控制的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2012年

7 王偉平;大型冷箱內(nèi)換熱器及其配管系統(tǒng)的流體均配與傳熱優(yōu)化研究[D];浙江大學;2014年

8 杜春濤;礦井回風噴淋換熱器氣液兩相流仿真及實驗研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2014年

9 魏唐棣;地源熱泵地下套管式埋管換熱器性能研究[D];重慶大學;2001年

10 鄭繼周;彈性管束換熱器各組件動態(tài)特性研究[D];山東大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 沈曉懿;一種熱交換器的設計及在低溫下的可靠性研究[D];昆明理工大學;2015年

2 蔡玲玲;燃氣鍋爐冷凝換熱器傳熱與流動特性研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

3 張振濤;利用熱泵系統(tǒng)回收礦井排風余熱的研究[D];西安建筑科技大學;2015年

4 張鋒;換熱器表面污垢形成過程模擬研究[D];蘇州大學;2015年

5 楊俊威;水產(chǎn)品解凍冷能回收用換熱器開發(fā)研制[D];浙江大學;2015年

6 蔣金云;聚合物微型換熱器傳熱機理研究[D];北京化工大學;2011年

7 段會軍;地下冷凍墻換熱器的研究[D];吉林大學;2012年

8 段宏悅;錯流微型換熱器內(nèi)導熱影響的模擬研究[D];天津大學;2012年

9 李珍;換熱器設備的建模與仿真[D];北京化工大學;2013年

10 聶三希;原表面微小通道換熱器進氣結構設計及分析[D];大連理工大學;2010年

，

本文編號：1641475