功率超聲防、除垢及強化傳熱的實驗研究和工程應用.pdf

1、在電力、化工、紡織等行業(yè)中存在大量以水為載體的熱交換器。這些換熱設備在運行中都存在積垢問題。換熱設備積垢的形成，不僅影響熱能利用和生產正常安全運轉，而且增加了生產成本。而采用傳統的機械除垢或化學劑清除結垢，存在成本高和二次污染的問題。目前，超聲波防垢法就已具備了一定理論基礎，隨著材料科學的發(fā)展，大功率超聲波換能器的可靠性和壽命大幅提高，為開展超聲波防垢的應用提供了有利的條件。 本文論述了超聲波防除垢與強化傳熱的基本理論，理論研究

2、表明，超聲波空化作用對防除垢與強化傳熱起著主要作用。本文以國產125MW汽輪發(fā)電機組的冷油器換熱過程為模擬對象，設計出一套超聲波防除垢與強化傳熱實驗臺。在實驗室條件下，模擬了水在換熱器中流動過程的積垢規(guī)律。在流動狀態(tài)下，通過實驗研究了超聲波功率對抑垢、除垢的匹配關系及聲空化強度對傳熱系數的影響。本文在實驗方案中篩選了功率和頻率兩參數作獨立變量，通過防垢率和傳熱系數兩個特征參數來反映超聲波作用的效果，確定了防垢率和傳熱系數與超聲波功率之間

3、的定量關系。實驗研究結果表明，除垢效果與超聲波空化強度成正比；而強化傳熱的效果與超聲波功率之間成復雜關系，超聲波功率達到某一值時傳熱效果達到最佳值。本文還首次對超聲波傳播方向的改變對除垢效果和強化傳熱的影響進行了初步研究，研究表明，超聲波相對流動工質的傳播方向與其除垢率和強化傳熱的效果有著直接的關系。同時，本文通過實驗得出了超聲作用間歇比與超聲抑垢效果的關系曲線，并定性地分析了流體流量大小與超聲功率之間對抑垢率的匹配關系。實驗優(yōu)選出來的