纏繞式變頻脈沖水處理器的研制與阻垢實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水在人們?nèi)粘Ｉ钜约案餍懈鳂I(yè)中都扮演著不可或缺的角色。而水垢作為其必然的副產(chǎn)物，不但加速了設(shè)備了老化，同時(shí)也增加了安全隱患，在我國(guó)，每年因換熱器結(jié)垢導(dǎo)致傳熱效率下降而造成的損失達(dá)100億元以上，而與此同時(shí)，長(zhǎng)期飲用高硬度水極易產(chǎn)生嚴(yán)重的健康問(wèn)題。因此，深入開(kāi)展阻垢工作就顯得尤為重要。常用阻垢劑等化學(xué)方法盡管效果良好，但不可避免地會(huì)造成污染，因此，近年來(lái)采用變頻電磁阻垢等物理法解決結(jié)垢問(wèn)題的研究報(bào)道越來(lái)越受到關(guān)注

2、。
　　本文首先分析了纏繞式變頻電脈沖水處理器的工作原理，通過(guò)理論計(jì)算得到螺線管磁場(chǎng)的軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度為 Gs數(shù)量級(jí)，阻垢過(guò)程中所起的作用很小，因此，提出水管內(nèi)的感生電場(chǎng)對(duì)硬水溶液的作用占據(jù)主導(dǎo)地位。然后基于等效單匝線圈理論建立了纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出溶液的感生電流表達(dá)式，利用感生電流對(duì)溶液的做功平均功率來(lái)衡量水處理器的阻垢效果，得出了阻垢效果和激磁信號(hào)以及激磁線圈結(jié)構(gòu)的函數(shù)關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了對(duì)纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)關(guān)鍵

3、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)阻垢性能的優(yōu)化。最后，利用COMSOL仿真驗(yàn)證了磁場(chǎng)計(jì)算的正確性和激磁信號(hào)下溶液感生電流解析表達(dá)式的準(zhǔn)確性。
　　研制了一套纏繞式變頻電脈沖水處理裝置，以 STM32F103微控制器為核心，配合CD4046芯片等組成的信號(hào)調(diào)理電路以及IR2111半橋驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生頻率可調(diào)的互補(bǔ)PWM信號(hào)，控制H橋功率放大電路中MOSFET管的開(kāi)通和關(guān)斷，最后輸出固定頻率或掃頻輸出的電脈沖信號(hào)加載到多匝線圈上。輸出脈

4、沖的頻率變化范圍100Hz~20kHz，且電壓幅值和頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)。
　　最后，利用變頻電脈沖水處理裝置、飲水機(jī)處理腔和測(cè)量?jī)x器搭建了系統(tǒng)阻垢實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了利用該裝置進(jìn)行阻垢實(shí)驗(yàn)的可行性以及阻垢實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。多次阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文建立的纏繞式電脈沖水處理系統(tǒng)有一定的阻垢效果，當(dāng)激磁線圈結(jié)構(gòu)和信號(hào)幅值一定時(shí)，激磁頻率在轉(zhuǎn)折頻率（本實(shí)驗(yàn)工況下為1.5kHz）附近時(shí)，阻垢效果最佳，阻垢率可達(dá)46.7％；在激磁信號(hào)頻