工業(yè)循環(huán)冷卻水在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中由于水分的逸散導(dǎo)致溶質(zhì)濃縮,使循環(huán)水的中的水垢達(dá)到飽和并在管壁上析出。水垢吸附在換熱表面上不僅會(huì)使設(shè)備的整體換熱性能急劇降低,流動(dòng)阻力急劇增加,還加快了設(shè)備的腐蝕,甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生,因此必須對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理,而電磁阻垢技術(shù)因其安全無(wú)害、能耗低、效率高等特點(diǎn),應(yīng)用前景廣闊。水垢的形成過(guò)程包括晶體的成核、晶體的長(zhǎng)大和晶體的熟化三個(gè)階段,過(guò)飽和不僅是成核的前提條件,還對(duì)晶核生長(zhǎng)的速率也有很大的影響,而電磁場(chǎng)能夠在進(jìn)入換熱設(shè)備前降低成垢離子的濃度。本文對(duì)電磁場(chǎng)的阻垢機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)分析并運(yùn)用ANSYS分析了電磁場(chǎng)強(qiáng)度和分布隨纏繞線圈匝數(shù)、處理腔的材料、處理腔直徑的變化,通過(guò)綜合分析處理腔內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度和分布發(fā)現(xiàn)纏繞線圈匝數(shù)為90匝,處理腔材料為PVC,內(nèi)徑為100mm作為處理腔參數(shù)最為合適。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了材料、電磁場(chǎng)強(qiáng)度和頻率對(duì)碳酸鈣結(jié)晶的影響,發(fā)現(xiàn)變頻電磁場(chǎng)明顯促進(jìn)了碳酸鈣的成核和長(zhǎng)大。在相同頻率下,纏繞線圈材料為PVC時(shí),溶液碳酸鈣成核和粒徑增大速率明顯更大,并且PVC處理腔在1-3kHz時(shí)阻垢率最大為75.6%;溶液中碳酸鈣成核和增長(zhǎng)的速率隨電... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

工業(yè)用水量Fig.1-1Industrialwaterconsumption敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是兩種最常見的循環(huán)冷卻水系

工業(yè)循環(huán)冷卻水變頻電磁場(chǎng)阻垢機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究2散熱量的要求確定冷卻工藝，使熱水與流動(dòng)的空氣充分接觸換熱，帶走熱水中的熱量，使熱水到達(dá)循環(huán)冷卻水池時(shí)，溫度能夠達(dá)到冷卻水的要求，因此冷卻水在循環(huán)冷卻的過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生損失。圖1-2敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)示意圖Fig.1-2Schematicdiagramofopencirculatingcoolingwatersystem循環(huán)冷卻水普遍為地下水，地下水中含有碳酸呈弱酸性，流經(jīng)巖石時(shí)會(huì)溶解部分巖石，故工業(yè)循環(huán)水通常為硬水，常含有鈣、鎂等礦物離子。循環(huán)冷卻水在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中由于水分的散失加上長(zhǎng)期循環(huán)使用過(guò)程中與空氣長(zhǎng)期接觸，使水質(zhì)發(fā)生了以下變化[2]：（1）固體溶解物的濃縮工業(yè)循環(huán)冷卻水在運(yùn)行的過(guò)程中，由于水分的逸散，需要不斷補(bǔ)充循環(huán)水來(lái)降低濃縮倍數(shù)，但隨著水分的逸散，水中成垢離子的濃度不斷升高，故循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中離子的含量、水的pH值、硬度等逐漸升高，使水垢的過(guò)飽和度上升，腐蝕性增強(qiáng)，最終導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備性能的下降和使用壽命的降低。（2）二氧化碳的散失碳酸氫鹽是工業(yè)循環(huán)水中的鈣和鎂主要存在形式，它們?cè)谘h(huán)冷卻水中存在如下的化學(xué)平衡方程式（1-1）：OHCOMgCOHCOMgOHCOCaCOHCOCa2232322323)()(（1-1）

工業(yè)循環(huán)冷卻水變頻電磁場(chǎng)阻垢機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究4度升高而使水垢在換熱表面析出[6-8]，水垢吸附在換熱表面上使設(shè)備換熱性能急劇下降，影響設(shè)備散熱。例如，銅的傳熱系數(shù)為401W/m2K，而碳酸鈣的傳熱系數(shù)僅為0.8401W/m2K[9]。（2）水垢附著在管道，特別是換熱表面上，使換熱空間的流通面積減小，換熱設(shè)備內(nèi)的壓降急劇增加。例如，當(dāng)換熱管內(nèi)直徑減少5%，會(huì)使換熱設(shè)備的壓降增大20~30%[10]。（3）水垢和細(xì)菌附著在換熱設(shè)備和管道的表面，會(huì)加快設(shè)備的腐蝕，甚至可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。圖1-3管道結(jié)垢Fig.1-3Foulinginpipes針對(duì)循環(huán)冷卻水，化學(xué)法和物理法是目前主要的處理方法，化學(xué)法阻垢主要通過(guò)添加阻垢劑與循環(huán)水中的成垢離子發(fā)生反應(yīng)，阻止其在管壁上析出來(lái)達(dá)到阻垢的目的，雖然化學(xué)法阻垢效率高，但通過(guò)添加化學(xué)阻垢劑不僅運(yùn)行成本高、操作復(fù)雜，而且會(huì)造成循環(huán)水二次污染，縮短設(shè)備的使用壽命[11]。物理阻垢法因其綠色環(huán)保、無(wú)污染，近來(lái)收到越來(lái)越多的關(guān)注，其中電磁阻垢技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的物理阻垢技術(shù)，具有安全無(wú)害、能耗低、效率高等特點(diǎn)，具有非常好的發(fā)展前景。1.2水垢控制方法循環(huán)水系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中，由于過(guò)飽和度的上升，會(huì)在換熱表面上形成水垢，降低換熱效率并增加能耗，甚至造成安全事故，為保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理。目前，水垢的控制方法主要分成兩大類：化學(xué)法


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