污垢熱阻法Word版

1、-污垢熱阻法是最傳統(tǒng)、最經典的污垢監(jiān)測模型,其基本定義見下式。清潔和污染的換熱面熱阻分布如圖1所示。首先測量潔凈狀態(tài)下的總傳熱系數Kc,然后在相同工況下,監(jiān)測污染狀態(tài)的總傳熱系數Kf,即可由式(8)和(12計算得出對應工況下的污垢熱阻。如果可以在線測得K隨時間變化的關系,就可以得到污垢熱阻隨時間的變化特性。4.2壓降測量法壓降測量法是所有污垢監(jiān)測方法中操作最為簡便而又行之有效的一種監(jiān)測手段。只需測量換熱管進、出口或換熱器進、出口的壓差,就可以通過污染前后壓降的變化來反映污垢的積聚情況。換熱管進、出口的壓差包括沿程阻力和局部阻力。如圖2所示,在一般的殼管式換熱器中,污垢使換熱管內徑減小,粗糙度增

2、加,分析式(13),(14)可得:1)由于管內側的表面粗糙度增加,使得沿程阻力系數加大,引起沿程阻力增加;2)由于換熱管內徑減小而引起沿程阻力增加;3)由于污物在管內進出口處的長期積聚,使得局部阻力系數加大,引起局部阻力增加。5換熱器污垢監(jiān)測的實驗方法如前所述,污垢熱阻的求取公式為式(8),式中污染狀態(tài)下的總傳熱系數Kf可由設計工況下的傳熱方程求得。由式(18)可以看出,只要測出流體的質量流量,冷熱流體進、出口溫度,便可以計算出換熱器內的傳熱系數,也就可以得出換熱器內的污垢熱阻。根據以上監(jiān)測原理結合實驗數據對實際工程中的換熱器結構情況進行了監(jiān)測。6實驗過程及實驗分析6.1實驗過程管內污垢生長特

3、性實驗的總體方案包括實驗工況的確定、系統(tǒng)的運行和數據采集兩個方面。1)實驗工況的確定本實驗在實際工程中進行,污水流量為110m3/h。2)系統(tǒng)運行和數據采集系統(tǒng)全天間歇運行,實驗數據的采集由測量儀器定期自動記錄。數據監(jiān)測系統(tǒng)的采樣周期為30min,這樣每30min就可以計算出一個Kf,從而繪制出傳熱系數的變化曲線。在實驗后期由于污垢厚度已經趨于穩(wěn)定,變化較緩慢,所以將測量頻率變?yōu)槊?min測量一次溫度,以驗證污垢是否達到穩(wěn)態(tài)。6.2實驗結果及分析圖3為換熱器內污垢熱阻隨時間變化的曲線。實驗運行時間為2007年1月26日00:302月5日13:30,總計253h。在這段運行期間內熱泵機組根據負荷

4、的變化間歇運行,現場觀察發(fā)現,當1臺熱泵穩(wěn)定運行時換熱器內中介水的進水溫度為6左右,當2臺熱泵同時運行時換熱器內中介水的進水溫度為3左右,所以過高的溫度都是在熱泵停機或是剛開始運行還未達到穩(wěn)定時記錄下的溫度,都應該舍去。符合條件的溫度記錄都通過計算得出有效的熱阻值,然后繪出變化曲線。從圖3中可以看出:1)測試一開始換熱系數就開始波動并有下降趨勢,這說明換熱器內污垢生長并沒有誘導期,也就是說測試一開始馬上就有污垢形成。這與換熱器內的水質為污水有關,因為污水中含有較多的污雜物,有利于污垢的迅速形成。2)圖中呈波浪形上升的實測污垢熱阻值曲線大體形狀接近指數函數曲線,因此可以認為熱阻增長趨勢與Zuba

5、ir和Sheikh等人建立的漸進污垢積聚熱阻預測模型具有類似的特性方程式。3)污垢熱阻在250h以后漸趨穩(wěn)定,穩(wěn)定值為810-4m2K/W,稱之為穩(wěn)定污垢熱阻。對于顆粒污垢,其穩(wěn)定污垢熱阻受溫度(換熱管管壁溫度和流體溫度)、顆粒粒徑、流體流速、顆粒物濃度、換熱管表面粗糙度等多種因素的影響。綜上所述,參照Zubair和Sheikh等人建立的漸進污垢積聚熱阻預測模型式(7)的結構形式,可以得到在北京悅都酒店的實際工程中當污水流量為110m3/h時,在換熱器內產生的污垢的熱阻預測模型式為將式(19)與實測的污垢熱阻值進行比較,由圖3可以看出,在前200h內實測值與理論值基本吻合,在200h以后,實測

6、值在一段時間內比理論值明顯偏高,但在接下來的一段時間內又開始持續(xù)偏低,但一直在預測值的上下波動,這可能是由于Zubair和Sheikh等人建立的漸進污垢積聚熱阻預測模型是針對同一種類的污垢,而具體到某一種的污垢,則會出現一定的偏差,需要加以修正。而且污垢的生長本來就是非線性的,當污垢增長到平衡厚度時其表面的附著力很小,并且底層的生物黏泥由于缺氧等原因也部分開始脫落了,而在脫落的地方污垢的生長速度很快,所以就出現了污垢熱阻變化劇烈的情況。7結論7.1在實際工程狀態(tài)下,測得換熱器內的黏泥污垢熱阻生長規(guī)律,實際換熱器內污垢的生長狀態(tài)與預測的污垢的生長狀態(tài)基本吻合,但仍需修正。7.2污垢達到穩(wěn)定狀態(tài)時,污垢的熱阻會呈現圍繞平衡熱阻較大的波動。7.3本次實驗的成功證明了熱阻法的可行性和有效性,雖然誤差可能稍大,但在實際工程允許的范圍內,并且實驗的數據對以后的工程和具體的換熱器計算具有較大的指導意義。7.4工程中所使用的是未經處理的原生污水,污垢生長速度快,達到穩(wěn)定的時間短,所以沒有必要對換熱器進行頻繁的清洗,只要一個供暖期結束后進行清洗即可。7.5本實驗僅采用了污垢熱阻法進行監(jiān)測,在今后的研究工作中還應采用其他監(jiān)測方法與此方法進行互相校驗,例如之前介紹的污垢壓降測量法,以得到可靠的數據,對實際工程進行更準確地指導。聲明：1、本