雜質鎂離子存在下電場阻垢特性的分子動力學模擬及其實驗研究
發(fā)布時間：2020-12-20 15:56
水垢沉積一直是困擾鍋爐、冷卻塔等熱交換設備的主要問題。水垢的大量存在,不僅會加速管路內壁的腐蝕、降低熱交換率、嚴重時會導致管內壓增高甚至引發(fā)爆炸等一系列安全事故。電場阻垢法是一種有效的基于物理場的阻垢方法,具有高效、環(huán)保、成本低等優(yōu)點,目前該技術已經得到了廣泛應用,其機理主要為電場影響了碳酸鈣的成核及結晶過程,并最終抑制水垢的沉積。但是,在實際的應用工況下,水中往往含有大量的雜質鎂離子,而鎂離子的存在會顯著影響水垢的結晶過程以及結晶產物,也會影響電場阻垢抑垢的效果。針對這一問題,本文運用分子動力學及實驗相結合的方法,從微觀層面上研究了電場作用下雜質鎂離子對碳酸鈣晶體形成及沉積過程的影響機制,為優(yōu)化電場阻垢技術在實際應用中的抑垢效能提供理論支撐。本文主要研究內容為:（1）為探究雜質鎂離子存在下的靜電場阻垢機理,運用分子動力學模擬方法研究了不同濃度雜質鎂離子、靜電場以及兩者混合作用對成垢離子水溶液微觀物化性質的影響,并分析這些影響對CaCO3晶體生成以及生長過程的作用機制。研究結果表明:雜質鎂離子可以有效降低水分子以及鈣離子活性、提高溶液粘度;雜質鎂離子和靜電場均可以...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
模擬體系示意圖
章 外加靜電場下含有鎂離子的氯化鈣水溶液的分子動力學右，體系越大參數(shù)越精確越具有代表性；另一方面則采用的水模型為 SPC，而本文所采用的水模型為 S果對比以及誤差分析可以看出，本文所選取的分子選擇具有一定的合理性，適用于研究外加電場對 Ca的影響。與討論布函數(shù)數(shù)是表征液體內部結構的特征量，描述了給定坐標的球形局部分布[61-63]。徑向分布示意圖如圖 3-2 所
第 3 章 外加靜電場下含有鎂離子的氯化鈣水溶液的分子動力學模擬了 nCa-O。由表 3-4 可知，靜電場在降低了 RCa-O的大小的同時提高了 nCa-O。靜電場使得水分子更加“靠近”中心鈣離子，并且吸引更多的水分子參與形成水合鈣離子，更多的水分子包圍在鈣離子周圍從而在一定程度上阻礙了鈣離子直接與成垢陰離子(CO32-)的結合，對水垢的形成有阻礙作用。表 3-4 未施加/施加電場作用下 RCa-O、nCa-O未施加靜電場作用 施加靜電場作用0M 1M 2M 3M 0M 1M 2M 3MRCa-O(nm) 0.308 0.306 0.306 0.308 0.306 0.302 0.304 0.302nCa-O5.07 4.84 4.35 4.12 5.84 5.39 5.15 4.58
【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁化對納濾膜通量和軟化除鹽的影響[J]. 戴雨辰,張顯球,杜明霞,周健珍,楊順清. 工業(yè)水處理. 2017(01)
[2]鈀基氧還原反應電極的構筑及其在水處理領域的研究進展[J]. 孫猛,李景虹. 物理化學學報. 2017(01)
[3]電磁場協(xié)同處理電廠循環(huán)冷卻水阻垢實驗[J]. 楊星,劉智安,龍山,邵曉玨,馬文博,孔德豪,�；劢�. 工業(yè)水處理. 2016(05)
[4]溫度和外加電場對水分子團簇影響的分子動力學模擬[J]. 婁彥敏,唐耀,劉錦超. 西南民族大學學報(自然科學版). 2009(01)
[5]NPT系綜分子動力學模擬水的密度和擴散系數(shù)[J]. 孫煒,唐正姣,王存文. 云南化工. 2007(03)
[6]高頻電磁場防垢水處理技術及其應用[J]. 陳靜杰,王彬,余國衛(wèi). 沈陽理工大學學報. 2006(01)
[7]添加鎂離子對碳酸鈣結晶形貌的影響[J]. 崔喜春. 桂林工學院學報. 2005(02)
[8]從常溫到超臨界條件下水的分子動力學模擬[J]. 孫煒,陳中,黃素逸. 計算機與應用化學. 2005(05)
[9]電磁抗垢強化傳熱技術的熱態(tài)實驗研究[J]. 邢曉凱,馬重芳,陳永昌,常寶英,王焱,陳小磚. 石油大學學報(自然科學版). 2005(01)
[10]基于生態(tài)重建的西部流域尺度水資源調控模式初探[J]. 陳銳. 中國科學院院刊. 2005(01)
博士論文
[1]纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)阻垢效能優(yōu)化關鍵技術研究[D]. 韓勇.哈爾濱工業(yè)大學 2013
碩士論文
[1]基于交變電磁場的防垢技術研究[D]. 朱麗蘭.燕山大學 2017
[2]高頻電磁水處理器的電磁場分析及實驗研究[D]. 伍懿美.重慶大學 2012
[3]高頻電磁水處理系統(tǒng)與控制算法研究[D]. 董長城.上海交通大學 2010
[4]變頻電磁場處理油田水防垢技術研究[D]. 惠希增.中國石油大學 2007
[5]雜質離子對碳酸鈣垢的影響[D]. 尹曉爽.南京工業(yè)大學 2004
本文編號：2928143
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
模擬體系示意圖
章 外加靜電場下含有鎂離子的氯化鈣水溶液的分子動力學右，體系越大參數(shù)越精確越具有代表性；另一方面則采用的水模型為 SPC，而本文所采用的水模型為 S果對比以及誤差分析可以看出，本文所選取的分子選擇具有一定的合理性，適用于研究外加電場對 Ca的影響。與討論布函數(shù)數(shù)是表征液體內部結構的特征量，描述了給定坐標的球形局部分布[61-63]。徑向分布示意圖如圖 3-2 所
第 3 章 外加靜電場下含有鎂離子的氯化鈣水溶液的分子動力學模擬了 nCa-O。由表 3-4 可知，靜電場在降低了 RCa-O的大小的同時提高了 nCa-O。靜電場使得水分子更加“靠近”中心鈣離子，并且吸引更多的水分子參與形成水合鈣離子，更多的水分子包圍在鈣離子周圍從而在一定程度上阻礙了鈣離子直接與成垢陰離子(CO32-)的結合，對水垢的形成有阻礙作用。表 3-4 未施加/施加電場作用下 RCa-O、nCa-O未施加靜電場作用 施加靜電場作用0M 1M 2M 3M 0M 1M 2M 3MRCa-O(nm) 0.308 0.306 0.306 0.308 0.306 0.302 0.304 0.302nCa-O5.07 4.84 4.35 4.12 5.84 5.39 5.15 4.58
【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁化對納濾膜通量和軟化除鹽的影響[J]. 戴雨辰,張顯球,杜明霞,周健珍,楊順清. 工業(yè)水處理. 2017(01)
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[3]電磁場協(xié)同處理電廠循環(huán)冷卻水阻垢實驗[J]. 楊星,劉智安,龍山,邵曉玨,馬文博,孔德豪,�；劢�. 工業(yè)水處理. 2016(05)
[4]溫度和外加電場對水分子團簇影響的分子動力學模擬[J]. 婁彥敏,唐耀,劉錦超. 西南民族大學學報(自然科學版). 2009(01)
[5]NPT系綜分子動力學模擬水的密度和擴散系數(shù)[J]. 孫煒,唐正姣,王存文. 云南化工. 2007(03)
[6]高頻電磁場防垢水處理技術及其應用[J]. 陳靜杰,王彬,余國衛(wèi). 沈陽理工大學學報. 2006(01)
[7]添加鎂離子對碳酸鈣結晶形貌的影響[J]. 崔喜春. 桂林工學院學報. 2005(02)
[8]從常溫到超臨界條件下水的分子動力學模擬[J]. 孫煒,陳中,黃素逸. 計算機與應用化學. 2005(05)
[9]電磁抗垢強化傳熱技術的熱態(tài)實驗研究[J]. 邢曉凱,馬重芳,陳永昌,常寶英,王焱,陳小磚. 石油大學學報(自然科學版). 2005(01)
[10]基于生態(tài)重建的西部流域尺度水資源調控模式初探[J]. 陳銳. 中國科學院院刊. 2005(01)
博士論文
[1]纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)阻垢效能優(yōu)化關鍵技術研究[D]. 韓勇.哈爾濱工業(yè)大學 2013
碩士論文
[1]基于交變電磁場的防垢技術研究[D]. 朱麗蘭.燕山大學 2017
[2]高頻電磁水處理器的電磁場分析及實驗研究[D]. 伍懿美.重慶大學 2012
[3]高頻電磁水處理系統(tǒng)與控制算法研究[D]. 董長城.上海交通大學 2010
[4]變頻電磁場處理油田水防垢技術研究[D]. 惠希增.中國石油大學 2007
[5]雜質離子對碳酸鈣垢的影響[D]. 尹曉爽.南京工業(yè)大學 2004
本文編號：2928143
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