换热器管内颗粒污垢生长特性试验研究

论文摘要

污垢普遍存在于自然界、日常生活和各种工业生产过程中,特别是换热设备的传热过程中,因污垢而带来的经济损失竟高达一个国家国民生产总值的0.28%~0.35%。在污水源热泵技术中,普遍存在换热器结垢问题,给污水源热泵带来了诸如换热器换热效率低下、设计困难等问题,阻碍了污水源热泵的广泛推广应用。强化换热技术是现代化能源综合高效利用的一种方式,在近30年来获得了广泛的重视和发展。与此同时,强化管中污垢生长特性也成为污垢研究者的新课题。因此,对不同管材,包括强化管内污垢生长特性进行研究是很有意义的一项工作。首先,本文全面系统地总结了换热器中常见污垢类型、成因及危害;介绍了污垢形成过程及影响因素;简要概述了污垢积聚预测模型,特别推导并分析了颗粒污垢预测模型。其次,本文根据污垢热阻法分别建立了光滑铜管、带肋铜管、镀锌铁管管内污垢生长特性试验台,并分别对其进行了热平衡性、稳定性验证以及误差分析。最后,本文以污水源热泵换热器中主要的污垢类型—污泥类颗粒污垢为研究对象,通过热阻试验台监测此类污垢在三种不同污水换热器管内的生长情况,并分别建立了积聚预测模型.。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 能源利用的紧迫性
• 1.1.2 污水热能利用变废为宝
• 1.1.3 强化换热管的应用
• 1.1.4 本课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 污垢研究
• 1.2.2 强化换热管污垢生长特性研究
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 污垢生长机理概述及积聚预测模型分析
• 2.1 污垢类型、成因及危害
• 2.1.1 水垢
• 2.1.2 污泥
• 2.1.3 腐蚀产物
• 2.1.4 生物沉积物
• 2.2 污垢的形成过程
• 2.3 污垢生长影响因素
• 2.3.1 运行参数
• 2.3.2 换热器参数
• 2.3.3 流体性质
• 2.4 污垢积聚预测模型
• 2.5 颗粒污垢积聚预测模型
• 2.5.1 颗粒污垢沉积模型
• 2.5.2 颗粒污垢剥蚀模型
• 2.5.3 颗粒污垢热阻的导出
• 2.6 颗粒污垢积聚预测模型分析
• 2.6.1 时间θ 与 K 的关系
• f的影响'>2.6.2 雷诺数对 R_f的影响
• s 对 K 的影响'>2.6.3 流体-污垢界面温度 T_s 对 K 的影响
• 2.6.4 诱导期K 的变化
• 2.7 本章小结
• 第3章 实验原理及试验台搭建
• 3.1 污垢监测常用方法概述
• 3.1.1 污垢热阻法
• 3.2 管内污垢生长热阻法试验台建立
• 3.2.1 试验基本原理
• 3.2.2 试验台水系统
• 3.2.3 试验台测控系统
• 3.2.4 试验台数据监测系统
• 3.3 热电偶制作与标定及需注意的一些问题
• 3.3.1 热电偶制作及标定
• 3.3.2 关于热电偶应当注意的一些问题
• 3.4 试验台搭建过程中所遇问题及分析
• 3.4.1 系统热电偶所测温度不稳定
• 3.4.2 系统水温升达不到设计要求
• 3.4.3 管壁测温热电偶布置问题
• 3.4.4 污水源问题
• 3.5 本章小节
• 第4章 试验台热平衡性与可靠性验证及误差分析
• 4.1 试验台热平衡性验证
• 4.1.1 验证方法
• 4.1.2 验证结果
• 4.2 试验台可靠性验证
• 4.2.1 验证方法
• 4.2.2 验证结果
• 4.3 试验台误差分析
• 4.3.1 误差分析基本原理
• 4.3.2 实验数据处理
• 4.3.3 误差分析结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 管内污垢生长特性试验
• 5.1 试验目的
• 5.2 总体试验方案
• 5.3 试验步骤
• 5.4 试验结果及讨论
• 5.4.1 光滑铜管管内污垢生长特性试验结果
• 5.4.2 带肋铜管管内污垢生长特性试验结果
• 5.4.3 镀锌铁管管内污垢生长特性试验结果
• 5.4.4 三种管材内污垢生长特性试验结果对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢