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强化换热内表面冷却水污垢热阻的实验研究

专 业: 工程热物理
关键词: 生物污垢 泥沙颗粒污垢 混和污垢 硅酸铝颗粒污垢 换热设备
分类号: TK172
形 态: 共 61 页 约 39,955 个字 约 1.911 M内容
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内容摘要


换热设备是工农业生产和日常生活中广泛使用的设备。

据调查,90%以上的换热设备都存在着不同程度的污垢问题。

结垢的形成,降低了换热效率,增加了流动阻力,由此造成了一系列的经济损失。

因而受到各国传热学界和工程技术界的广泛关注,成为换热设备的设计、运行、维护的一个重要研究方向。

但由于换热设备污垢是在动量、热量、质量传递同时存在的多相流动过程中形成的,其影响因素众多,往往涉及流体力学、传热学、化学反应,甚至化工动力学、胶体化学、统计力学乃至表面科学等多学科的基础理论知识,这使换热设备污垢研究十分复杂,给研究工作带来了很大困难。

迄今为止,换热壁面的污垢仍然是传热学中未真正解决的主要问题之一。

本文分析了污垢热阻研究的现实意义,并对国内外在污垢方面的研究成果进行综述,在此基础上提出本课题的研究内容和方法。

本文阐述了铜管内表面结垢情况,通过对比珠江水、泥沙颗粒污垢、湖水混和泥沙三种污垢热阻实验结果,得到珠江水污垢热阻在1.0~2.0×10-4m2·K/W之间;泥沙颗粒因为颗粒粒径较大,没有产生污垢,并且大粒径颗粒冲刷管内壁破坏了边界层,增加了湍流度,从而强化了对流换热;湖水和泥沙混和实验中,微生物与细小泥沙结合形成胶体,极易形成微生物污垢,黏附在铜管内壁,使污垢热阻增大,流速较低时污垢更容易黏附,一旦流速增加污垢又被剥离了,大颗粒冲刷铜管内表面,强化了对流换热。

运用正交试验表设计硅酸铝颗粒污垢热阻实验,进行了3因素2水平的实验:

管内流速分别为0.9m/s和1.2m/s、颗粒浓度分别为0.7kg/m3和1.4kg/m3、管型分别为内光滑管和内螺纹管,得出的污垢热阻不明显。

最后针对广州发电厂结垢和堵塞严重的情况,利用2003年全年运行日志,进行了污垢热阻的计算,得出其平均污垢热阻约为0.8~2.0×10-4m2·K/W,与冷水机组实验得出的结果相符合..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:主要符号表
第一章 绪论
1.1研究的背景及意义
1.1.1污垢的定义
1.1.2污垢对换热设备及其系统的影响
1.1.3污垢的分类
1.2国内外污垢的研究现状
1.2.1管内污垢热阻的研究
1.2.2污垢热阻的预测模型
1.3课题的提出与任务
1.4本文的研究内容和方法
第二章 污垢热阻在线测量系统
2.1冷水机组运行系统
2.1.1实验所选用的铜管
2.2数据采集和监控系统
2.2.1基本原理
2.2.2污垢热阻计算公式
2.2.3数据采集和监控系统
2.3系统可靠性验证
2.4本章小结
第三章 污垢热阻实验结果及分析
3.1生物污垢热阻实验结果
3.2泥沙颗粒污垢热阻实验结果
3.2.1低流速时的实验结果分析
3.2.2流速较高时的实验结果分析
3.3湖水与泥沙混和污垢热阻实验
3.4硅酸铝颗粒污垢热阻实验
3.4.1硅酸铝颗粒粒度分布和正交实验法
3.4.2硅酸铝颗粒实验结果分析
3.5广州电厂凝汽器冷却水侧污垢热阻计算
3.5.1冷却水微生物检测
3.5.2凝汽器结垢及铜管堵塞现象
3.5.3实例计算及分析
3.6本章小结
第四章 强化换热面单管对比实验
4.1实验台介绍
4.1.1实验系统
4.1.2实验台功能
4.2微生物与泥沙混合实验
4.2.1微生物流动系统附着
4.2.2微生物与泥沙的相互作用
4.3泥沙长周期实验
4.4本章小结
第五章 颗粒污垢热阻的动力学分析
5.1流体一颗粒系统的流动状态
5.2主流中刚性球形颗粒上的受力分析
5.2.1阻力分析
5.2.2颗粒加速度力
5.3沉积于表面上的粒子的受力分析
5.3.1各种力的作用及大小
5.3.2本实验的实例计算
5.4本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > TK172 > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 换热设备

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