工業(yè)循環(huán)冷卻水在長期的使用過程中由于水分的逸散導(dǎo)致溶質(zhì)濃縮,使循環(huán)水的中的水垢達到飽和并在管壁上析出。水垢吸附在換熱表面上不僅會使設(shè)備的整體換熱性能急劇降低,流動阻力急劇增加,還加快了設(shè)備的腐蝕,甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生,因此必須對工業(yè)循環(huán)冷卻水進行處理,而電磁阻垢技術(shù)因其安全無害、能耗低、效率高等特點,應(yīng)用前景廣闊。水垢的形成過程包括晶體的成核、晶體的長大和晶體的熟化三個階段,過飽和不僅是成核的前提條件,還對晶核生長的速率也有很大的影響,而電磁場能夠在進入換熱設(shè)備前降低成垢離子的濃度。本文對電磁場的阻垢機理進行了總結(jié)分析并運用ANSYS分析了電磁場強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,通過綜合分析處理腔內(nèi)磁場強度和分布發(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。本文通過實驗研究了材料、電磁場強度和頻率對碳酸鈣結(jié)晶的影響,發(fā)現(xiàn)變頻電磁場明顯促進了碳酸鈣的成核和長大。在相同頻率下,纏繞線圈材料為PVC時,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時阻垢率最大為75.6%;溶液中碳酸鈣成核和增長的速率隨電... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：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)冷卻水變頻電磁場阻垢機理及實驗研究2散熱量的要求確定冷卻工藝，使熱水與流動的空氣充分接觸換熱，帶走熱水中的熱量，使熱水到達循環(huán)冷卻水池時，溫度能夠達到冷卻水的要求，因此冷卻水在循環(huán)冷卻的過程中不可避免的會產(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)巖石時會溶解部分巖石，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)冷卻水在長期的使用過程中由于水分的散失加上長期循環(huán)使用過程中與空氣長期接觸，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)冷卻水在運行的過程中，由于水分的逸散，需要不斷補充循環(huán)水來降低濃縮倍數(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，使水垢的過飽和度上升，腐蝕性增強，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，它們在循環(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)冷卻水變頻電磁場阻垢機理及實驗研究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，當換熱管內(nèi)直徑減少5%，會使換熱設(shè)備的壓降增大20~30%[10]。（3）水垢和細菌附著在換熱設(shè)備和管道的表面，會加快設(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達到阻垢的目的，雖然化學(xué)法阻垢效率高，但通過添加化學(xué)阻垢劑不僅運行成本高、操作復(fù)雜，而且會造成循環(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、無污染，近來收到越來越多的關(guān)注，其中電磁阻垢技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項新的物理阻垢技術(shù)，具有安全無害、能耗低、效率高等特點，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)在長期使用的過程中，由于過飽和度的上升，會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)的正常運行，必須對循環(huán)冷卻水進行處理。目前，水垢的控制方法主要分成兩大類：化學(xué)法


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