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超声波技术在强化传热及防垢除垢技术中应用进展

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应用化工 2022年第9期51卷 2788-2790,2797页

作者：王蕾关洪宇中国科学院长春精密机械与物理研究所吉林长春130033

结合当前有关超声波强化传热及除垢防垢的研究形势,介绍了超声波强化传热及防垢除垢的技术研究成果,全面阐述了该技术在强化传热及防垢除垢方面的原理及进展,并就该技术的应用前景与研究方向进行了分析和展望。

关键词：超声波空化效应强化传热除垢防垢

污水源热泵系统污水侧声空化防除垢与强化换热特性研究

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太阳能学报 2018年第10期39卷 2728-2736页

作者：钱剑峰任启峰徐莹张吉礼孙德兴哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院哈尔滨150028 大连理工大学土木水利学院大连116024 哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090

基于污水源热泵系统，建立超声波声空化防除垢与强化换热动态实验台，对污水流速为0．45、0．65、0．84、0．9l、1．29和1．74m／s，换热管内径为15mm／20mm，超声波功率为250W／500W，声空化作用时间为0～60min，污垢含水率为35％～95... 详细信息

基于污水源热泵系统，建立超声波声空化防除垢与强化换热动态实验台，对污水流速为0．45、0．65、0．84、0．9l、1．29和1．74m／s，换热管内径为15mm／20mm，超声波功率为250W／500W，声空化作用时间为0～60min，污垢含水率为35％～95％以及不同的污水黏度和温度等特性参数下开展实验研究，分析计算污水侧换热管的污垢增长特性和防除垢规律以及强化换热效果的实验数据，对比研究特性参数对污水侧换热管运行特性的影响。研究表明：存较大的换热管径或污水流速下，污水侧换热管积垢速率和结垢率均偏低，除垢率和传热系数均偏高；在较大的超声波功率下，除垢率效果更好，传热系数效率显著提高；在较高的污垢含水率下，传热系数降低及其效率提高明显；随声空化作用时间的增加，除垢率和传热系数均显著提高，但在约50min时趋于稳定，当流速为1．29m／s时，传热系数效率提高百分比达到53．4％；另外，污水黏度和污水温度对污水侧换热管运行特性也有一定影响。总之，声空化应用在污水源热泵系统污水侧防除垢与强化换热方面是可行的。

关键词：污水热泵系统声空化防垢除垢强化换热

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循环冷却水电化学除垢工艺优化及应用研究

循环冷却水电化学除垢工艺优化及应用研究

作者：鲁宁宁北京化工大学

学位级别：硕士

循环冷却水占工业用水总量的70%～80%,因此为循环冷却水匹配合理的水处理技术十分重要。目前,工业中主要采用化学加药法处理循环冷却水,该方法虽然能有效防止结垢,但不能降低循环水中的成垢离子,排污易造成二次污染,且药剂成本高,水资... 详细信息

循环冷却水占工业用水总量的70%～80%,因此为循环冷却水匹配合理的水处理技术十分重要。目前,工业中主要采用化学加药法处理循环冷却水,该方法虽然能有效防止结垢,但不能降低循环水中的成垢离子,排污易造成二次污染,且药剂成本高,水资源浪费严重,不符合绿色发展理念。电化学除垢技术作为一种高效、无污染及低成本的主动防垢除垢技术,虽然已经得到学界和业界的认可,但仍未被广泛应用。因此,本文拟研究电化学除垢技术在工业循环冷却水处理过程中的应用问题。首先,在筛选出最佳阴极材料的基础上,探究了阴极直径、电解电压、循环水流量、反应器直径等因素对电解除垢效果的影响规律,结果表明:以涂覆铱钌的钛网作阳极,以纯钛网作阴极,阴极直径9 cm,循环水流量为20 L/h,控制电解电压为20 V,模拟循环水的硬度去除率可达35.6%,碱度去除率可达36.6%。接着探究了循环水初始硬度和不同阴离子(Cl、NO、SO和HPO)对电解除垢效果的影响规律,结果表明:对初始硬度来说,在碱度一定时,电解除垢效果随初始硬度的增加而提升;对阴离子而言,电解除垢效果随离子浓度的增加而逐渐降低。进而,本文采用计算流体力学方法(CFD)研究进出口位置、循环水流速等因素对实验室反应器和工业反应器中流场的影响,结果表明:无论是实验室反应器还是工业反应器,下进上出的进出口设置方式有利于反应器中流场的均匀分布。最后,在明确阻垢剂对电解处理模拟循环水结果的基础上,深入研究了阻垢剂对实际循环水电解除垢效率的影响,结果表明:随着阻垢剂加入量的增加,电解除垢效率逐渐下降。XRD的测试结果表明,阻垢剂加入量对电解过程中阴极析出垢质的晶体结构有显著影响,当阻垢剂加入量为50 mg/L时,阴极垢中方解石垢质占比66%,文石型垢质为34%。当阻垢剂加入量增加至200 mg/L时,方解石型的垢质含量下降至42%,文石型垢质含量升至58%。本文的研究结论为药剂-电化学复合处理技术的工业应用提供了重要指导,同时也为推进电化学除垢技术的广泛应用奠定了基础。

关键词：循环冷却水电化学除垢 CFD 阻垢剂

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管道污垢形成机理及除垢技术的实验研究

管道污垢形成机理及除垢技术的实验研究

作者：韩金城南昌大学

学位级别：硕士

保温隔热材料在建筑行业中得到广泛应用,使用泡沫混凝土作为屋面保温层的一些建筑,屋面排水管道常常会发生结垢现象。结垢会使排水管道的流通面积逐渐减小,最终导致管道堵塞,排水系统无法正常工作。本论文以南昌市某工厂屋面排水管道结... 详细信息

保温隔热材料在建筑行业中得到广泛应用,使用泡沫混凝土作为屋面保温层的一些建筑,屋面排水管道常常会发生结垢现象。结垢会使排水管道的流通面积逐渐减小,最终导致管道堵塞,排水系统无法正常工作。本论文以南昌市某工厂屋面排水管道结垢为例,对泡沫混凝土导致的结垢问题进行了研究,分析了污垢晶体的生长机理;研究了影响结垢的因素;提出了除垢以及防垢的建议;为此类问题研究以及除垢提供思路。通过实验和分析最终得到以下结论:(1)通过对污垢的取样化验分析,确定了污垢的主要成分为Ca CO。其管道结垢的机理是:雨水渗入材料为泡沫混凝土的保温层中,将泡沫混凝土中的Ca(OH)携带了出来,形成了过饱和氢氧化钙水溶液;此时的溶液显强碱性,使得溶液很容易吸收空气中的CO形成碳酸,碳酸与氢氧化钙反应形成碳酸钙,溶液中的碳酸钙达到过饱和状态,形成了碳酸钙结晶,碳酸钙结晶的不断生长最终形成了污垢。(2)影响碳酸钙结晶的关键因素是溶液酸碱度和温度。通过温度实验确定温度提高会提高结垢的速率;而以二氧化碳的浓度为单一变量时,并不能改变结垢的速率;但通过提高溶液酸碱度,可以提升结垢的速率。(3)针对污垢的成分和管道的特点,选择了三种化学除垢试剂进行了除垢实验。通过实验发现,乙酸能够有效的溶解管道内的污垢,该工况下使用乙酸溶解污垢不但操作方便,且绿色环保,十分经济。针对建筑屋面提出了通过改造屋面来彻底切断结垢来源的建议。

关键词：污垢泡沫混凝土碳酸钙除垢

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圆管内三角波脉动流强化除垢性能分析

热能动力工程 2018年第7期33卷 80-86页

作者：林纬周瀚浩文喻九阳徐建民武汉工程大学机电工程学院

对圆管层流三角波脉动压力下的流体速度分布进行理论求解,结合牛顿粘性定律得到圆管管壁处切应力的解析解。通过计算发现,三角波脉动压力下壁面剪切应力与脉动压力的振幅和频率密切相关。讨论当脉动半个周期的流量保持恒定时的壁面剪切... 详细信息

对圆管层流三角波脉动压力下的流体速度分布进行理论求解,结合牛顿粘性定律得到圆管管壁处切应力的解析解。通过计算发现,三角波脉动压力下壁面剪切应力与脉动压力的振幅和频率密切相关。讨论当脉动半个周期的流量保持恒定时的壁面剪切应力变化规律,存在一个临界值频率ω^＊=265使得壁面剪切应力之比为1,当频率大于临界值时,所产生的平均切应力的值就大,强化除垢的效果更加明显。

关键词：脉动流频率剪切应力除垢

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磁场抑垢除垢性能及作用机理研究进展

热能动力工程 2018年第10期33卷 1-7页

作者：陈小砖李硕盛伟任晓利河南理工大学机械与动力工程学院

对管道流过的溶液施加磁场达到抑垢除垢的目的是绿色水处理技术的发展方向，其优点是节能环保、易操作、维护费用低。介绍了两种磁场水处理设备，总结了近年来国内外在探索磁场除垢抑垢作用规律方面取得的成果，给出磁场抑垢除垢作用机... 详细信息

对管道流过的溶液施加磁场达到抑垢除垢的目的是绿色水处理技术的发展方向，其优点是节能环保、易操作、维护费用低。介绍了两种磁场水处理设备，总结了近年来国内外在探索磁场除垢抑垢作用规律方面取得的成果，给出磁场抑垢除垢作用机理主要的四种观点，详细讨论了磁场除垢抑垢研究中存在的主要问题，指出磁场除垢抑垢研究领域今后的研究重点和研究方法，以期为后续科学研究提供参考。

关键词：磁场除垢抑垢电磁场水垢

基于污水换热器污垢不同生长阶段的除垢试验研究

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可再生能源 2021年第1期39卷 31-36页

作者：马广兴潘晨晓徐健内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古自治区土木工程结构与力学重点试验室内蒙古呼和浩特010051

为了提高污水换热器的除垢效果,文章以管壳式污水换热器为研究对象,以沙粒作为除垢粒子,以污垢热阻变化率表征除垢效果,在利用烘干灼烧失重法、能谱分析法和微观结构分析法分析污垢成分的基础上,运用污垢热阻法进行除垢试验研究。通过... 详细信息

为了提高污水换热器的除垢效果,文章以管壳式污水换热器为研究对象,以沙粒作为除垢粒子,以污垢热阻变化率表征除垢效果,在利用烘干灼烧失重法、能谱分析法和微观结构分析法分析污垢成分的基础上,运用污垢热阻法进行除垢试验研究。通过试验研究了在污垢生长的诱导期、生长期和渐近期3个阶段除垢对污垢热阻值的影响。试验结果表明:管壳式污水换热器管内污垢的主要成分为含水量较高的有机物;结垢工况下,污垢热阻渐近值为0.74×10^-3(m^2·K)/W;在污垢生长的诱导期、生长期和渐近期进行除垢后,污垢热阻渐近值分别为0.4×10^-3,0.42×10^-3,0.6×10^-3(m^2·K)/W,与结垢工况相比,污垢热阻渐近值分别降低了45.9%,43.2%,18.9%,除垢工况下污垢热阻增长速率较结垢工况明显减缓。

关键词：管壳式换热器沙粒污垢热阻除垢

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超声波除垢的影响因素分析

热能动力工程 2017年第7期32卷 130-134页

作者：张艾萍张恒张越东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

针对工业生产过程中结垢的问题,采用超声波除垢法对其进行除垢。为了深入了解超声波除垢的方法,分析了超声波除垢的机理,总结了超声波参数、换热介质参数和换热器参数等因素对超声波除垢效率的影响。这些为实际指导超声波除垢的各参数... 详细信息

针对工业生产过程中结垢的问题,采用超声波除垢法对其进行除垢。为了深入了解超声波除垢的方法,分析了超声波除垢的机理,总结了超声波参数、换热介质参数和换热器参数等因素对超声波除垢效率的影响。这些为实际指导超声波除垢的各参数选择提供依据。同时,也指出进一步提高超声波除垢效率的途径是深入研究空化的机理和从多参数协同的角度研究对除垢效率的影响。

关键词：超声波除垢影响因素

岩溶隧道排水管结晶堵塞除垢试验及数值模拟研究

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铁道勘察 2023年第1期49卷 73-78页

作者：陈武曾鹏飞何礼航杨蕴毛成君吴咏敬董平吴剑锋吴吉春中交路桥建设有限公司北京101107 河海大学地球科学与工程学院南京211100 南京大学地球科学与工程学院南京210046 南京水联天下海水淡化技术研究院南京210046

岩溶区隧道渗水的总硬度和溶解性总固体含量较高且渗入量大,隧道排水管普遍存在结晶堵塞现象,从而引发一系列隧道病害问题,严重威胁隧道的建设及运营安全,迫切需要开展针对性的除垢技术研究。以某岩溶区隧道排水管道结晶堵塞现象为原型... 详细信息

岩溶区隧道渗水的总硬度和溶解性总固体含量较高且渗入量大,隧道排水管普遍存在结晶堵塞现象,从而引发一系列隧道病害问题,严重威胁隧道的建设及运营安全,迫切需要开展针对性的除垢技术研究。以某岩溶区隧道排水管道结晶堵塞现象为原型,针对岩溶管道堵塞进行水动力冲刷除垢设计并开展室内试验,同步构建考虑水动力冲刷过程的变边界管道水动力除垢数值模型,通过试验数据拟合,验证了模型的适用性和可靠性。结果表明,变边界管道水动力除垢数值模型能定量模拟冲刷除垢过程,初期冲刷效果较好,随着时间的推移,冲刷率逐渐降低至稳定的低值,有效冲刷面积达64%,该研究可为现场开展管道结晶堵塞水动力冲刷除垢提供理论支撑。

关键词：铁路隧道岩溶管道结晶堵塞除垢室内试验法数值模拟法