發(fā)布時(shí)間：2018-03-21 00:32

  本文選題：結(jié)晶型污垢　切入點(diǎn)：阻垢　出處：《蘇州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：換熱器表面形成的污垢會(huì)引起大量的能源浪費(fèi)和成本消耗,眾多研究者努力探索污垢生長(zhǎng)過程的機(jī)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(diào)節(jié)換熱器表面的物理化學(xué)特性,溶液化學(xué)成分和操作條件等抑制或阻止污垢生長(zhǎng),但這通常需要大量、漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)過程。如果能有一個(gè)的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確模擬污垢生長(zhǎng)過程,將會(huì)簡(jiǎn)化污垢研究的復(fù)雜過程。從模型中能夠得到全面的三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)一般很難通過實(shí)驗(yàn)手段獲得,這將有助于理解污垢生長(zhǎng)過程的機(jī)理。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括如下兩個(gè)方面:1.用一種新型CFD模型模擬結(jié)晶型污垢的生長(zhǎng)過程。方法是把連續(xù)的污垢生長(zhǎng)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(zhì)量守恒、動(dòng)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(dòng)、污垢生長(zhǎng)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(zhǎng),模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)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(xué)成分和操作條件等對(duì)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(shè)備可以檢測(cè)到換熱器表面的污垢有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。污垢層的結(jié)構(gòu)同時(shí)也決定了流體的流動(dòng)狀態(tài),污垢生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和傳熱過程。然而,到目前為止,研究污垢生長(zhǎng)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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。為了定量計(jì)算污垢層的結(jié)構(gòu)對(duì)污垢生長(zhǎng)的影響,這一部分研究了四種代表性污垢層的結(jié)構(gòu):流體不能流過的、均一的孔隙結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱Ho Im);流體不能流過的、不均一的孔隙結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱He Im);流體能流過的、均一的孔隙結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱Ho Pe);流體能流過的、不均一的孔隙結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)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(dòng)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(jié)果可以得出的結(jié)論是,研究換熱器表面污垢生長(zhǎng)過程的數(shù)學(xué)模型應(yīng)該把污垢層的結(jié)構(gòu)考慮進(jìn)去,而最符合實(shí)際的污垢層的結(jié)構(gòu)是流體能流過的、不均一的孔隙結(jié)構(gòu)。
[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(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ051.5

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本文編號(hào)：1641475