換熱器表面污垢形成過(guò)程模擬研究.pdf

1、換熱器表面形成的污垢會(huì)引起大量的能源浪費(fèi)和成本消耗，眾多研究者努力探索污垢生長(zhǎng)過(guò)程的機(jī)理以及減少污垢的方法。在過(guò)去幾十年的研究中，人們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)換熱器表面的物理化學(xué)特性，溶液化學(xué)成分和操作條件等抑制或阻止污垢生長(zhǎng)，但這通常需要大量、漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如果能有一個(gè)的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確模擬污垢生長(zhǎng)過(guò)程，將會(huì)簡(jiǎn)化污垢研究的復(fù)雜過(guò)程。從模型中能夠得到全面的三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段獲得，這將有助于理解污垢生長(zhǎng)過(guò)程的機(jī)理。
　

2、　本研究主要內(nèi)容包括：⑴用一種新型CFD模型模擬結(jié)晶型污垢的生長(zhǎng)過(guò)程。方法是把連續(xù)的污垢生長(zhǎng)過(guò)程用一系列的穩(wěn)態(tài)過(guò)程代替。這種特殊的模擬方法涉及連續(xù)流體的質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和熱量守恒。該模型還考慮了污垢層的變化與流體流動(dòng)、污垢生長(zhǎng)之間的相互作用。模擬研究硫酸鈣在換熱器表面的污垢生長(zhǎng)，模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的高度吻合，證明了該模擬的有效性。另外，該模型還定量研究了溶液化學(xué)成分和操作條件等對(duì)污垢熱阻的影響。該模型作為一種有效的工具可被用于探索有效

3、減少污垢甚至消除污垢的策略。⑵通過(guò)X射線衍射或掃描電鏡等設(shè)備可以檢測(cè)到換熱器表面的污垢有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。污垢層的結(jié)構(gòu)同時(shí)也決定了流體的流動(dòng)狀態(tài)，污垢生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和傳熱過(guò)程。然而，到目前為止，研究污垢生長(zhǎng)過(guò)程的模型都建立在把換熱器表面的污垢層看做是流體不能流過(guò)的、具有均一孔隙率結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。為了定量計(jì)算污垢層的結(jié)構(gòu)對(duì)污垢生長(zhǎng)的影響，這一部分研究了四種代表性污垢層的結(jié)構(gòu)：流體不能流過(guò)的、均一的孔隙結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱HoIm);流體不能流過(guò)的、不均一的孔