超聲波防垢除垢機(jī)理及提高效率的方法研究.pdf

1、管道內(nèi)壁結(jié)垢的問題長期困擾著各行各業(yè)的生產(chǎn)，使得工業(yè)事故頻繁發(fā)生，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對環(huán)境有很大的污染。在國家建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和提倡“節(jié)能減排”的大背景下，這個(gè)問題的解決就更加迫切了。新興的超聲波管道防除垢技術(shù)以其具有環(huán)保、效果佳、低成本、無腐蝕、質(zhì)量高、裝置簡單、易于實(shí)現(xiàn)遙控或自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，成為突破管道內(nèi)壁結(jié)垢問題的一種新的高效技術(shù)。 論文分析了管道中垢物形成的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上分析出了超聲波用于管道防垢除垢的主要效應(yīng)

2、原理和影響空化場的因素，并提出了管道防除垢效果的評價(jià)方式。對時(shí)下普遍采用的換能器垂直安裝引入垂直聲束的方式進(jìn)行討論，將這種超聲波防除垢技術(shù)理論化，并針對垂直入射方式存在的駐波場干擾問題，提出了以流體紊流和變頻周期大于單位處理時(shí)間為條件的變頻工作的解決方案。 引入管道Lamb波理論，并通過滿足角度條件的楔形聲導(dǎo)和滿足一定頻率的超聲波換能器組成的管道Lamb系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了擁有一定能量的超聲波傾斜入射到管道媒質(zhì)內(nèi)，從而形成了管道Lamb

3、波。經(jīng)過理論分析和驗(yàn)證，證明這種方法使管道流體中空化場至少可以增加2h·c1sinθ/√c2-c12sin2θ的長度，提高了對管道中污垢的防除能力，是一種值得進(jìn)一步研究和推廣的應(yīng)用方法。 論文還提出了一種采用聲致發(fā)光成像法、水聽器法與CHNN、B-P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的研究超聲空化場的新方法。此方法利用陣列式光學(xué)傳感器和水聽器分別獲取空化場聲致發(fā)光強(qiáng)度數(shù)據(jù)和聲壓值，其中聲致發(fā)光強(qiáng)度數(shù)據(jù)作為投影信息直接輸入訓(xùn)練好的CHNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行

4、聚類分析識(shí)別，并根據(jù)Hamming距離而按照擇近原則來判定分布類型，而聲壓值輸入訓(xùn)練好的B-P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行強(qiáng)度預(yù)測分析，從而達(dá)到對超聲空化場研究的目的。 最后，通過實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)的各項(xiàng)針對性實(shí)驗(yàn)，以及工廠使用情況的分析整理，得到了超聲波應(yīng)用于管道污垢防除中的各項(xiàng)參數(shù)選擇的依據(jù)和駐波場消除方法，也證明了傾斜入射方式比垂直入射方式的效果更好、更經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于超聲波空化場的方式，也為超聲空化場的研究提供了一種新的思路。