循环冷却水系统是工业生产中大型设备进行换热所必不可少的附带设备,而结垢与腐蚀则是影响循环冷却水系统正常工作的重要因素,特别是工业循环冷却水系统中具有微生物生长和繁殖的条件,容易滋生细菌和藻类。这些微生物在其生命过程中产生的代谢产物与循环冷却水中的各种盐离子结合会使循环冷却水系统结垢,甚至腐蚀管道和损坏设备。因此,由微生物引起的结垢与腐蚀是影响工业循环冷却水系统热交换设备换热效率及使用寿命的主要因素之一。目前,高压脉冲灭菌作为一项新型的非热处理技术已经得到了广泛的应用,其实质是利用高强度脉冲电场瞬时破坏微生物细胞的细胞膜,从而导致微生物死亡。本文针对细菌在其生命周期内的排泄物吸附水中杂质而产生的生物粘泥对循环冷却水系统造成的危害,设计了一套基于Marx电路的高压脉冲灭菌装置,并构建了微型的模拟循环水系统。通过电磁场仿真软件对处理腔内部电场分布进行了仿真和分析,最后利用该高压脉冲处理系统进行灭菌实验。本文的主要研究工作如下:①综合国内外参考文献,对高压脉冲灭菌机理进行了详细的分析。主要从高压脉冲液相放电机理,高压脉冲对水分子结构的影响,以及高压脉冲对细胞结构的影响三个部分进行研究和分析。②研制了基于Marx发生器的高压脉冲发生装置,对电路的充放电模型和电路各元件参数进行了分析和计算,并设计了单片机控制系统和通讯接口,以实现脉冲电压、脉冲频率可调和数据通信等功能。③运用Ansoft Maxwell软件对高压处理腔结构进行设计和仿真,包括对针状电极处理腔、板状电极处理腔和同轴电极处理腔内部的电场分布进行比较分析,以辅助设计处理腔的结构与电极形状。④建立了一套模拟循环水系统进行高压脉冲灭菌实验。通过标准平板计数法测定高压脉冲处理后的活菌数,对高压脉冲灭菌效果进行定量分析。通过琼脂糖凝胶电泳实验测定高压脉冲处理后细菌DNA的损伤效应,对高压脉冲灭菌效果进行定性分析。