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圆管内三角翼涡流发生器caco3污垢特性

太阳能学报 2019年第12期40卷 3417-3425页

作者：徐志明赵宇贺姗姗韩志敏东北电力大学能源与动力工程学院

采用CFD软件模拟研究管内三角翼涡流发生器caco3污垢特性,考察涡流发生器排列间距、攻角、翼长及夹角对污垢热阻的影响。结果表明,在涡流发生器翼片两侧产生2个对称的运动方向相反的涡旋,且装有涡流发生器的强化管的污垢热阻小于光管的... 详细信息

采用CFD软件模拟研究管内三角翼涡流发生器caco3污垢特性,考察涡流发生器排列间距、攻角、翼长及夹角对污垢热阻的影响。结果表明,在涡流发生器翼片两侧产生2个对称的运动方向相反的涡旋,且装有涡流发生器的强化管的污垢热阻小于光管的污垢热阻,说明涡流发生器对壁面边界层的扰动可有效抑制污垢的沉积。渐近污垢热阻随间距的增加而增大,且增速逐渐变缓;渐近污垢热阻在攻角小于90°时,随攻角的增加而增大,在攻角大于90°时,随攻角的增加而减小;渐近污垢热阻随翼长的增加而减小,且减小的速度逐渐增大;渐进污垢热阻随夹角的增加而减小,且减小趋势逐渐变缓。

关键词：涡流发生器 caco3析晶污垢沉积物实验验证数值模拟

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粗糙壁面上caco3污垢局部生长特性研究

粗糙壁面上CaCO3污垢局部生长特性研究

作者：张宏宇东北电力大学

学位级别：硕士

在工业生产中,换热器作为一种热量传递的工业设备,在城市供热、化工、采矿、机械、建筑等行业应用十分广泛。由于实际中大多数的换热壁面并非绝对光滑,工业加工过程中的裂纹、变形等缺陷,会使壁面变得粗糙,粗糙壁面会增强近壁面流体扰... 详细信息

在工业生产中,换热器作为一种热量传递的工业设备,在城市供热、化工、采矿、机械、建筑等行业应用十分广泛。由于实际中大多数的换热壁面并非绝对光滑,工业加工过程中的裂纹、变形等缺陷,会使壁面变得粗糙,粗糙壁面会增强近壁面流体扰动以及污垢与壁面间的相互作用,会在粗糙面局部产生析晶污垢对设备性能造成影响。为了研究粗糙壁面上的污垢生长特性,很多学者采用布置粗糙元结构来简化粗糙壁面的方法,所谓粗糙元结构就是在换热表面按照一定的规律人为地设置一些具有特定形状和尺寸的扰流装置。目前国内外对于粗糙壁面影响传热的研究很多,但是缺乏对粗糙壁面局部污垢的生长特性的相关研究。因此有必要对粗糙壁面caco3污垢局部生长特性进行深入研究。目前许多学者对换热面上钙类析晶污垢在沉积特性方面研究较多,但是对钙类析晶污垢的研究仍停留在对换热面整体分析阶段,缺乏对粗糙换热面等局部区域的分析方法。本文针对粗糙壁面的局部污垢沉积情况,首先构建了适用于粗糙壁面的caco3局部污垢数学模型,该模型可以分析局部污垢沿管段的分布情况,并且得出局部污垢热阻极值。之后对构建的数学模型进行实验验证,验证误差在合理范围之内,证明局部污垢模型精度良好,可以应用于实际数据分析。其次,对不同形状的粗糙元进行分析计算,分析矩形、梯形和三角形粗糙元在不同工况下对通道内污垢热阻的影响。结果表明,三角形粗糙元的抑垢性能是三种形状粗糙元中最好的,梯形次之,矩形最差。之后对带有三角形粗糙元的通道内不同工况下的局部污垢生长特性进行研究,发现在通道内的局部污垢热阻平均值随着入口速度的增加而减小,但随着碳酸钙浓度和壁面温度的增加而增加。并且通过局部污垢法分析了沿管段的局部污垢热阻分布规律,得到了局部污垢热阻极值,为以后管道局部除垢提供了参考。最后,选取抑垢效果最好的三角形粗糙元,对其相对间距、相对高度和相对宽度三种不同参数下的局部污垢热阻分布进行了模拟研究。结果表明,局部污垢热阻随着粗糙元相对间距的增加而增加,流动阻力随着相对间距的增加而减小,并且综合考虑污垢热阻和流动阻力,当相对间距在0.11-0.15范围较好。局部污垢热阻随着相对高度的增加而减小,流动阻力随着相对高度的增加而增加,并且综合考虑污垢热阻和流动阻力,当相对高度在0.35-0.45范围较好。局部污垢热阻随着相对宽度的增加而增加,流动阻力随着相对宽度的增加而减小,并且综合考虑污垢热阻和流动阻力,当相对宽度在0.0125-0.0175范围较好。并且通过使用不同结构的粗糙元可以改变换热壁面的抑垢特性,提高设备的经济性和安全性。

关键词：局部污垢热阻粗糙元 caco3析晶污垢数值模拟

圆管内三角翼涡流发生器caco3污垢特性的数值模拟

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圆管内三角翼涡流发生器CaCO3污垢特性的数值模拟

作者：贺姗姗东北电力大学

学位级别：硕士

换热设备结垢将直接影响能源的转换率和利用率,因此污垢的存在具有严重的危害。无功强化换热元件——涡流发生器,通过诱导流体产生涡旋运动来达到强化换热的目的,其结构简单,得到广泛的研究和应用。本文旨在研究涡流发生器的综合特性,采... 详细信息

换热设备结垢将直接影响能源的转换率和利用率,因此污垢的存在具有严重的危害。无功强化换热元件——涡流发生器,通过诱导流体产生涡旋运动来达到强化换热的目的,其结构简单,得到广泛的研究和应用。本文旨在研究涡流发生器的综合特性,采用CFD软件模拟研究了管内三角翼涡流发生器的换热特性、流阻特性和caco污垢特性,考察了涡流发生器排列间距、攻角、翼长及夹角对污垢热阻的影响。参照相关文献的光管实验结果验证了污垢模型的可靠性。模拟结果显示,在涡流发生器翼片两侧产生了两个对称的运动方向相反的涡旋,且装有涡流发生器的强化管的污垢热阻小于光管的污垢热阻,说明涡流发生器对壁面边界层的扰动可有效抑制污垢的沉积。渐近污垢热阻随间距的增加而增大,且增速逐渐变缓;渐近污垢热阻随攻角先增加,在90°时达到最大值,然后随攻角的增加再减小;渐近污垢热阻随翼长的增加而减小,且减小的速度逐渐增大;渐进污垢热阻随夹角的增加而减小,且减小趋势逐渐变缓。同时研究了工况对管内三角翼涡流发生器污垢特性的影响,在确定的三角翼涡流发生器结构下,考察了工质浓度、入口速度、壁面温度、入口温度对污垢沉积率、剥蚀率和污垢热阻的影响。模拟结果显示,工质浓度和入口速度对污垢特性的影响较明显。沉积率、剥蚀率以及污垢热阻均随工质浓度和壁面温度的增加呈递增的变化规律;沉积率、剥蚀率随入口速度的增加呈逐渐增长的趋势,污垢热阻呈逐渐下降的趋势;沉积率随入口温度的升高出现微小增加,剥蚀率和污垢热阻随入口温度的升高变化不明显,说明入口温度对污垢沉积特性的影响较小。

关键词：涡流发生器 caco3析晶污垢沉积物实验验证数值模拟工况

几种翼型涡流发生器对caco_3污垢特性影响的数值模拟

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化工学报 2013年第7期64卷 2468-2473页

作者：徐志明刘坐东张一龙王宇朋张仲彬东北电力大学能源与动力工程学院吉林省吉林市132012 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

为研究翼型涡流发生器结构以及布置对换热面污垢的影响,对矩形通道内布置翼型涡流发生器后壁面caco3析晶污垢的沉积进行了模拟。计算并分析了在温度为50℃,流速为0.2m·s-1,浓度为1000mg·L-1的caco3过饱和溶液下,翼形涡流发生器的翼型... 详细信息

为研究翼型涡流发生器结构以及布置对换热面污垢的影响,对矩形通道内布置翼型涡流发生器后壁面caco3析晶污垢的沉积进行了模拟。计算并分析了在温度为50℃,流速为0.2m·s-1,浓度为1000mg·L-1的caco3过饱和溶液下,翼形涡流发生器的翼型、攻角和纵向间距等几何因素对表面污垢沉积的影响。结果表明:表面单位面积结垢量随着翼型涡流发生器攻角的增大而减小,随着涡流发生器列间距的增大而增大,当间距为60mm时达到最大,超过60mm后表面单位面积结垢量呈现下降趋势。

关键词：翼型涡流发生器间距和攻角 caco3析晶污垢数值模拟

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caco_3溶液中黄铜和紫铜表面结垢特性

动力工程学报 2012年第5期32卷 399-403页

作者：盛健张华史雪菲赵萍上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为研究caco3析晶污垢在黄铜和紫铜表面的生长特性,在35℃、0.5mmol/L的caco3溶液中,通过静态反应,采用称重法获得不同浸入时间的结垢质量,并采用扫描电子显微镜(SEM)得到不同浸入时间污垢的微观形貌.结果表明:相同条件下紫铜比黄铜更易... 详细信息

为研究caco3析晶污垢在黄铜和紫铜表面的生长特性,在35℃、0.5mmol/L的caco3溶液中,通过静态反应,采用称重法获得不同浸入时间的结垢质量,并采用扫描电子显微镜(SEM)得到不同浸入时间污垢的微观形貌.结果表明:相同条件下紫铜比黄铜更易结垢;pH升高不仅使结垢量增大而且促进四方形文石和方解石的形成,并且四方形文石逐步重结晶形成热力学最稳定晶型(方解石);pH升高使本体溶液中均相成核率和金属表面异相成核率均增加,且均相成核率增加更多.

关键词： caco3析晶污垢挂片试验晶体形貌晶体尺寸成核率

35℃ caco_3溶液中不锈钢304和316表面结垢特性

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热能动力工程 2012年第4期27卷 478-482,519-520页

作者：盛健张华史雪菲赵萍上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

不锈钢304和316是换热器常用材料,研究caco3析晶污垢在这两种金属表面的生长特性是抗垢研究的第一步。在35℃0.05 g/L caco3溶液中,通过静态反应法研究caco3在两种金属表面的生长特性,采用称重法获得不同时间结垢重量,采用扫描电子显微... 详细信息

不锈钢304和316是换热器常用材料,研究caco3析晶污垢在这两种金属表面的生长特性是抗垢研究的第一步。在35℃0.05 g/L caco3溶液中,通过静态反应法研究caco3在两种金属表面的生长特性,采用称重法获得不同时间结垢重量,采用扫描电子显微镜(SEM)获得不同时间污垢的微观形貌。结果表明:在相同条件下,不锈钢304和316表面结垢量很接近;pH升高不仅使结垢量增多而且促进四方形文石和方解石的形成,并且文石不断重结晶形成热力学最稳定晶型(方解石);pH升高使表面产生更多晶核,并且晶体分布没有规律、交叉重叠生长。

关键词： caco3析晶污垢挂片实验晶体形貌晶体尺寸分布

35℃、1mmoL/L caco_3溶液中黄铜和紫铜表面结垢特性

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热能动力工程 2013年第1期28卷 68-72,111页

作者：史雪菲张华盛健赵萍上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

黄铜和紫铜是换热器常用材料,研究caco3析晶污垢在这两种金属表面的生长特性是抗垢研究的第一步。在35℃、1 mmoL/L caco3溶液中,通过静态反应法研究caco3在两种金属表面的生长特性,采用称重法获得不同时间结垢重量,采用扫描电子显微镜(... 详细信息

黄铜和紫铜是换热器常用材料,研究caco3析晶污垢在这两种金属表面的生长特性是抗垢研究的第一步。在35℃、1 mmoL/L caco3溶液中,通过静态反应法研究caco3在两种金属表面的生长特性,采用称重法获得不同时间结垢重量,采用扫描电子显微镜(SEM)获得不同时间污垢的微观形貌,得到了caco3析晶污垢在两种金属表面的生长特性以及pH值对污垢生长的影响。在材质方面,紫铜比黄铜更易结垢;水质上,pH值升高,促进黄铜结垢,反而抑制紫铜的结垢。

关键词： caco3析晶污垢挂片实验晶体形貌晶体尺寸分布

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强化换热管内污垢特性的数值研究

化工机械 2016年第5期43卷 631-640页

作者：张艾萍王新灵沈忠良东北电力大学能源与动力工程学院

运用FLUENT软件对caco_3析晶污垢在圆管和强化换热管内不同工况下的污垢特性进行了数值模拟,计算出caco_3溶液在各管内的温度场和浓度场,进而计算出caco_3析晶污垢的沉积率和剥蚀率随时间的变化规律,并在不考虑诱导期的情况下,从污垢沉... 详细信息

运用FLUENT软件对caco_3析晶污垢在圆管和强化换热管内不同工况下的污垢特性进行了数值模拟,计算出caco_3溶液在各管内的温度场和浓度场,进而计算出caco_3析晶污垢的沉积率和剥蚀率随时间的变化规律,并在不考虑诱导期的情况下,从污垢沉积质量出发计算出污垢热阻随时间的变化规律。通过比较分析发现:caco_3析晶污垢在圆管及其强化换热管内的沉积率、剥蚀率与污垢热阻随入口浓度和入口速度的增大而增大,但是随入口溶液温度的增大而减小,强化换热管的抑垢效果要好于圆管。

关键词：换热器强化换热管 caco3析晶污垢沉积率剥蚀率污垢热阻