【摘 要】
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污垢在换热面上沉淀不仅是一个包含动量传递、热量传递、质量传递的过程,而且是一个复杂的物理/化学过程,如何除去污垢也是当今还未解决的问题之一。Ca CO3是换热设备表面最主要的析晶污垢。论文以Ca CO3污垢为研究对象,开展污垢在测试管内表面沉积的实验研究。旨在获得测试管中未插入扭带时,传热系数与污垢热阻的变化特征及测试管中污垢的生长特性;比较不同扭率的扭带对传热系数与污垢热阻的影响以及对测试管内污
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污垢在换热面上沉淀不仅是一个包含动量传递、热量传递、质量传递的过程,而且是一个复杂的物理/化学过程,如何除去污垢也是当今还未解决的问题之一。Ca CO3是换热设备表面最主要的析晶污垢。论文以Ca CO3污垢为研究对象,开展污垢在测试管内表面沉积的实验研究。旨在获得测试管中未插入扭带时,传热系数与污垢热阻的变化特征及测试管中污垢的生长特性;比较不同扭率的扭带对传热系数与污垢热阻的影响以及对测试管内污垢生长特性的影响,进而知道不同强度的二次流对传热系数与污垢热阻的影响,以及对测试管内表面污垢生长的影响。由于实验过程非常复杂,污垢的生长周期较长,故在实验室条件下,采用配置高浓度溶液和设置适宜沉积的温度来达到加速沉积的效果。实验以200 mg/L的过饱和Ca CO3溶液作为循环工质,实验管材选用污垢沉积效果较好的铝合金材料,测试管内工质的流速设置为0.06 m/s（Rei=1232）,水浴温度设置为75℃。论文研究内容包含:（1）测试管中未插入扭带时,传热系数与污垢热阻的变化特征;（2）测试管中插入不同扭率的扭带时,对传热系数与污垢热阻的影响;（3）不同扭率对污垢热阻变化率的影响;（4）测试管中未插扭带时与测试管中插入不同扭率的扭带时,测试管内表面污垢沉积的SEM图像对比分析（分布与含量分析）。测试管内污垢热阻的形成主要分为三个阶段,分别是正污垢热阻阶段,负污垢热阻阶段以及污垢完全生长期阶段。在正污垢热阻阶段,可观测到未完全成型的污垢晶体;在负污垢热阻阶段,晶体基本成型;在污垢完全生长期阶段,污垢已成型,并出现了晶体附着现象。实验结果表明:（1）测试管中未插入扭带时,在正污垢热阻阶段,传热系数先减小后增大。在负污垢热阻阶段,传热系数在正污垢热阻阶段的基础上继续增大之后减小,并在污垢完全生长期阶段逐渐趋于稳定;污垢热阻的变化特征与之相反。（2）测试管中插入不同扭率的扭带时,由于扭带的插入强化了管内流体的扰动,其所引起的二次流对污垢晶体的形成起到了抑制作用。二次流越大,对应的污垢热阻越小,传热系数越大。（3）随着测试管中扭带的扭率减小,对应的污垢热阻变化率曲线越平缓,变化率值越小,即说明污垢在管内的生长越缓慢。（4）当测试管中插入扭带时,污垢层的厚度变薄,并且随着扭率的减小,污垢层的厚度越来越薄,即测试管内的二次流越大,其抑垢能力就越强。
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