污垢熱阻法Word版

1、-污垢熱阻法是最傳統(tǒng)、最經(jīng)典的污垢監(jiān)測(cè)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(cè)量潔凈狀態(tài)下的總傳熱系數(shù)Kc,然后在相同工況下,監(jiān)測(cè)污染狀態(tài)的總傳熱系數(shù)Kf,即可由式(8)和(12計(jì)算得出對(duì)應(yīng)工況下的污垢熱阻。如果可以在線測(cè)得K隨時(shí)間變化的關(guān)系,就可以得到污垢熱阻隨時(shí)間的變化特性。4.2壓降測(cè)量法壓降測(cè)量法是所有污垢監(jiān)測(cè)方法中操作最為簡(jiǎn)便而又行之有效的一種監(jiān)測(cè)手段。只需測(cè)量換熱管進(jìn)、出口或換熱器進(jìn)、出口的壓差,就可以通過(guò)污染前后壓降的變化來(lái)反映污垢的積聚情況。換熱管進(jìn)、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(nèi)徑減小,粗糙度增

2、加,分析式(13),(14)可得:1)由于管內(nèi)側(cè)的表面粗糙度增加,使得沿程阻力系數(shù)加大,引起沿程阻力增加;2)由于換熱管內(nèi)徑減小而引起沿程阻力增加;3)由于污物在管內(nèi)進(jìn)出口處的長(zhǎng)期積聚,使得局部阻力系數(shù)加大,引起局部阻力增加。5換熱器污垢監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)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(shù)Kf可由設(shè)計(jì)工況下的傳熱方程求得。由式(18)可以看出,只要測(cè)出流體的質(zhì)量流量,冷熱流體進(jìn)、出口溫度,便可以計(jì)算出換熱器內(nèi)的傳熱系數(shù),也就可以得出換熱器內(nèi)的污垢熱阻。根據(jù)以上監(jiān)測(cè)原理結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際工程中的換熱器結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。6實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)分析6.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程管內(nèi)污垢生長(zhǎng)特

3、性實(shí)驗(yàn)的總體方案包括實(shí)驗(yàn)工況的確定、系統(tǒng)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集兩個(gè)方面。1)實(shí)驗(yàn)工況的確定本實(shí)驗(yàn)在實(shí)際工程中進(jìn)行,污水流量為110m3/h。2)系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)全天間歇運(yùn)行,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集由測(cè)量?jī)x器定期自動(dòng)記錄。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣周期為30min,這樣每30min就可以計(jì)算出一個(gè)Kf,從而繪制出傳熱系數(shù)的變化曲線。在實(shí)驗(yàn)后期由于污垢厚度已經(jīng)趨于穩(wěn)定,變化較緩慢,所以將測(cè)量頻率變?yōu)槊?min測(cè)量一次溫度,以驗(yàn)證污垢是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)。6.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析圖3為換熱器內(nèi)污垢熱阻隨時(shí)間變化的曲線。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間為2007年1月26日00:302月5日13:30,總計(jì)253h。在這段運(yùn)行期間內(nèi)熱泵機(jī)組根據(jù)負(fù)荷

4、的變化間歇運(yùn)行,現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn),當(dāng)1臺(tái)熱泵穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)換熱器內(nèi)中介水的進(jìn)水溫度為6左右,當(dāng)2臺(tái)熱泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)換熱器內(nèi)中介水的進(jìn)水溫度為3左右,所以過(guò)高的溫度都是在熱泵停機(jī)或是剛開始運(yùn)行還未達(dá)到穩(wěn)定時(shí)記錄下的溫度,都應(yīng)該舍去。符合條件的溫度記錄都通過(guò)計(jì)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(cè)試一開始換熱系數(shù)就開始波動(dòng)并有下降趨勢(shì),這說(shuō)明換熱器內(nèi)污垢生長(zhǎng)并沒(méi)有誘導(dǎo)期,也就是說(shuō)測(cè)試一開始馬上就有污垢形成。這與換熱器內(nèi)的水質(zhì)為污水有關(guān),因?yàn)槲鬯泻休^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(shí)測(cè)污垢熱阻值曲線大體形狀接近指數(shù)函數(shù)曲線,因此可以認(rèn)為熱阻增長(zhǎng)趨勢(shì)與Zuba

5、ir和Sheikh等人建立的漸進(jìn)污垢積聚熱阻預(yù)測(cè)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(duì)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Z(yǔ)ubair和Sheikh等人建立的漸進(jìn)污垢積聚熱阻預(yù)測(cè)模型式(7)的結(jié)構(gòu)形式,可以得到在北京悅都酒店的實(shí)際工程中當(dāng)污水流量為110m3/h時(shí),在換熱器內(nèi)產(chǎn)生的污垢的熱阻預(yù)測(cè)模型式為將式(19)與實(shí)測(cè)的污垢熱阻值進(jìn)行比較,由圖3可以看出,在前200h內(nèi)實(shí)測(cè)值與理論值基本吻合,在200h以后,實(shí)測(cè)

6、值在一段時(shí)間內(nèi)比理論值明顯偏高,但在接下來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)又開始持續(xù)偏低,但一直在預(yù)測(cè)值的上下波動(dòng),這可能是由于Zubair和Sheikh等人建立的漸進(jìn)污垢積聚熱阻預(yù)測(cè)模型是針對(duì)同一種類的污垢,而具體到某一種的污垢,則會(huì)出現(xiàn)一定的偏差,需要加以修正。而且污垢的生長(zhǎng)本來(lái)就是非線性的,當(dāng)污垢增長(zhǎng)到平衡厚度時(shí)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(zhǎng)速度很快,所以就出現(xiàn)了污垢熱阻變化劇烈的情況。7結(jié)論7.1在實(shí)際工程狀態(tài)下,測(cè)得換熱器內(nèi)的黏泥污垢熱阻生長(zhǎng)規(guī)律,實(shí)際換熱器內(nèi)污垢的生長(zhǎng)狀態(tài)與預(yù)測(cè)的污垢的生長(zhǎng)狀態(tài)基本吻合,但仍需修正。7.2污垢達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),污垢的熱阻會(huì)呈現(xiàn)圍繞平衡熱阻較大的波動(dòng)。7.3本次實(shí)驗(yàn)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(shí)際工程允許的范圍內(nèi),并且實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)以后的工程和具體的換熱器計(jì)算具有較大的指導(dǎo)意義。7.4工程中所使用的是未經(jīng)處理的原生污水,污垢生長(zhǎng)速度快,達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間短,所以沒(méi)有必要對(duì)換熱器進(jìn)行頻繁的清洗,只要一個(gè)供暖期結(jié)束后進(jìn)行清洗即可。7.5本實(shí)驗(yàn)僅采用了污垢熱阻法進(jìn)行監(jiān)測(cè),在今后的研究工作中還應(yīng)采用其他監(jiān)測(cè)方法與此方法進(jìn)行互相校驗(yàn),例如之前介紹的污垢壓降測(cè)量法,以得到可靠的數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行更準(zhǔn)確地指導(dǎo)。聲明：1、本