污垢普遍存在于自然界、日常生活和各种工业生产过程,特别是各种传热过程中,因污垢而带来的经济损失可高达一个国家国民生产总值的0.25%。虽然国内外众多科技工作者为此付出了大量的精力和物力,然则因其影响因素众多,形成过程极其复杂,迄今,污垢的研究尚属于一门以实验研究为主的应用科学,是传热界尚未攻克的难题之一。亦因此,污垢监测技术及设备的研究与开发意义尤为重大。本文基于本课题组的基础研究,研发了一套新型通用污垢特性监测装置,并进行了相应的各功能应用研究。 本文基于污垢热阻在线监测技术,通过对国内传统动态模拟试验方法及国外先进污垢监测设备的比较分析,设计了一种双管双回路新型污垢特性在线监测装置,以面向对象的Delphi5.0语言为工具开发了配套的系统管理软件。设计中充分考虑了系统的通用性、可靠性要求,在装置的功能多样性、工况适应性和可靠性等方面作了诸多努力,基本实现了全部设计要求。装置经两年多的试验考核及改进,可以说具有了国内一流的的性价比。应用所研发装置及在线监测技术,本文分别进行了横纹管、螺旋槽管和弧线管三种强化换热面污垢特性的评价研究及波纹管污垢特性的半工业性试验研究,结果表明,波纹管、横纹管和弧线管具有较光管为好的污垢特性,而螺旋槽管的污垢性能则比对应的光管差。这为强化管的优化设计提供了可靠的理论依据。针对目前水处理技术和设备阻垢效果评定技术基础性研究的不足,应用本文装置进行了水处理技术阻垢效果的动态模拟评价试验,分别进行了化学阻垢剂配方的筛选和离子棒静电水处理器阻垢性能评价研究,试验不仅全面反映了药剂和静电设备的阻垢性能,也验证了本装置用于阻垢效果评价的可行性。针对阻垢评价实验中曾出现的流量测量问题,本文基于热平衡原理,提出了一种流量软测量方法,并利用称重实验进行了校验,为提高装置的实用性奠定了更为坚实的基础。 对于污垢特性的预测分析,本文引入时间序列法进行了研究尝试,在15步以内的预测具有应用可接受的精度,为进一步提高预测周期的研究作了前期准备。