冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法

1、HG/T2160-91冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了敞開式循環(huán)冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的適用范圍、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，金屬材質(zhì)（包括黑色、有色金屬）間壁式換熱設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行小型動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，也適用于中型動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)換熱器的試驗(yàn)亦可參照使用。2引用標(biāo)準(zhǔn)GBJ50工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB5776金屬材料在表面海水中常規(guī)暴露腐蝕試驗(yàn)方法GB6903鍋爐用水和冷卻水分析方法通則GB6904.1鍋爐用水和冷卻水分析方法pH測(cè)定玻璃電極法GB6905.1鍋爐用水和冷卻水分析方法氯化物的測(cè)定摩爾法GB6905.3鍋爐用水和冷卻水分析方

2、法氯化物的測(cè)定汞鹽滴定法GB6907鍋爐用水和冷卻水分析方法水樣的采集方法GB6908鍋爐用水和冷卻水分析方法電導(dǎo)率的測(cè)定GB6909.1鍋爐用水和冷卻水分析方法硬度的測(cè)定高硬水GB6910鍋爐用水和冷卻水分析方法鈣的測(cè)定絡(luò)合滴定法GB6911.1鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6911.2鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6911.3鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6912.1鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6912.2鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6912.3鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6913.1鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6913.2鍋爐用水和冷卻水分析方法GB6913.3鍋爐用水和冷卻水分析方法GB10

3、539鍋爐用水和冷卻水分析方法硫酸鹽的測(cè)定重量法硫酸鹽的測(cè)定銘酸鋼光度法硫酸鹽的測(cè)定電位滴定法硝酸鹽和亞硝酸鹽的測(cè)定硝酸鹽紫外光度法硝酸鹽和亞硝酸鹽的測(cè)定亞硝酸鹽紫外光度法硝酸鹽和亞硝酸鹽的測(cè)定a-蔡胺鹽酸鹽光度法磷酸鹽的測(cè)定正磷酸鹽磷酸鹽的測(cè)定總無(wú)機(jī)磷酸鹽磷酸鹽的測(cè)定總磷酸鹽鉀離子的測(cè)定火焰光度法HG5-1502工業(yè)循環(huán)冷卻水中堿度測(cè)定方法HG5-1526冷卻水化學(xué)處理標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片技術(shù)條件HG5-1600工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物分析方法規(guī)則HG6-1601工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物試樣的調(diào)查、采取和制備HG5-1602工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中水分含量測(cè)定方法HG5-1603工業(yè)循

4、環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中硫化亞鐵含量測(cè)定方法HG5-1604工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中灼燒失重測(cè)定方法HG5-1605工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中酸不溶物、磷、鐵、鋁、鈣、鎂、鋅、銅含量測(cè)定方法HG5-1606工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中硫酸鹽含量測(cè)定方法HG5-1607工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中二氧化碳含量測(cè)定方法3方法提要冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法是在實(shí)驗(yàn)室給定條件下，用常壓下飽和水蒸汽或熱水加熱換熱器，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的流速、流態(tài)、水質(zhì)、金屬材質(zhì)、換熱強(qiáng)度和冷卻水進(jìn)出口溫度等主要參數(shù)，以評(píng)定水處理劑的緩蝕和阻垢性能。13圖1冷卻笊動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置流程圖I-補(bǔ)充水槽-裳怵池*3-推卻塔

5、“埴料百一水泵濡-粕溫同機(jī)*7浮球閥出避術(shù)雨量計(jì)加指沔流咐計(jì)洌溝元件“1曜接接頭t12-揆熱霹；13冷凝作5電加號(hào)元件；】6敏沖零4試驗(yàn)裝置4.1換熱器系統(tǒng)1.1.1 換熱器4.1.1.1由耐蝕的金屬材質(zhì)制造，外壁有良好的保溫層。1.1.1.2 熱介質(zhì)為常壓下飽和水蒸汽。對(duì)于換熱強(qiáng)度小的試驗(yàn)，熱水也可參照使用。1.1.1.3 換熱器的有效長(zhǎng)度根據(jù)試驗(yàn)管長(zhǎng)度而定，一般不小于500mm1.1.2 試驗(yàn)管1.1.2.2 尺寸：直徑為10mme1mm£縫金屬管多根組成（亦可根據(jù)需要選用其他尺寸），每根長(zhǎng)度在150230mmF等。1.1.2.3 材質(zhì)：20號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（GB699）,亦可選用與

6、所模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相同的金屬材料。1.1.2.4 內(nèi)壁要求無(wú)明顯的缺陷，如麻點(diǎn)、裂紋、銹蝕等，兩端有正反扣螺紋（亦可采用其他聯(lián)接方法），外壁鍍硬絡(luò)。1.1.3 聯(lián)接接頭1.1.3.2 尺寸：外徑不小于23mm內(nèi)孔兩頭有正反扣螺紋。1.1.3.3 材質(zhì)：耐磨填充聚四氟乙烯。4.2 冷卻塔系統(tǒng)4.2.1 集水池4.2.1.1 容積：一般按循環(huán)冷卻水每小時(shí)用水量的1/21/5計(jì)算。4.2.1.2 材質(zhì)：硬質(zhì)塑料。4.2.1.3 液位應(yīng)恒定，并能自動(dòng)控制和加入補(bǔ)充水。4.2.2 冷卻塔4.2.2.1 尺寸：應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁亍穸群凸に嚿蠝夭顩Q定。通常直徑為220mm高150mm填料高度為其塔身的3/4左右，

7、冷卻幅度可達(dá)1015C。4.2.2.2 材質(zhì)：硬質(zhì)塑料。4.2.2.3 填料：聚丙烯鮑爾環(huán)，尺寸20mme20mm豉冷卻效果相近的填料也可）。4.2.3 風(fēng)機(jī)全封閉軸流風(fēng)機(jī)，一般功率約大于100W4.2.4 水泵一般采用揚(yáng)程4m流量1.32m3/h。4.3 儀表系統(tǒng)4.3.1 測(cè)溫元件：珀電阻（BA2）或其他材質(zhì)的測(cè)溫電阻，能自動(dòng)打印或數(shù)字顯示（分辨率在0.1C）,亦可選用水銀溫度計(jì)（分度值0.1C）o4.3.2 流量計(jì)：可用手控轉(zhuǎn)子流量計(jì)，最小分度值小于控制值土2%其手控閥采用針形閥，安裝時(shí)應(yīng)考慮便于拆御清洗。亦可用自動(dòng)調(diào)節(jié)流量計(jì)。4.3.3 過(guò)程控制和進(jìn)口溫度控制：試驗(yàn)過(guò)程中可用單片機(jī)控制

8、和處理數(shù)據(jù)。進(jìn)口水溫波動(dòng)不大于±0.2C。4.4 管路系統(tǒng)4.4.1 管道：用耐蝕管材，并有良好保溫。4.4.2 排污：用流量計(jì)或其他方式控制。5試驗(yàn)水質(zhì)5.1 試驗(yàn)水質(zhì)采用實(shí)際工況用水，若無(wú)法采用時(shí)，可根據(jù)其水中主要成分自行配水。5.2 配制水應(yīng)對(duì)其主要成分含量進(jìn)行分析，與原水相比相對(duì)誤差±2.5%。6試驗(yàn)制備6.1 試驗(yàn)管前處理6.1.1 選管：每組試驗(yàn)選擇三卞g不同長(zhǎng)度的試驗(yàn)管（4.1.2）和相應(yīng)的聯(lián)接接頭（4.1.3）。聯(lián)接好的試驗(yàn)管其總長(zhǎng)度不得大于換熱器的長(zhǎng)度。6.1.2 表面處理：先用粗砂紙通常粒度為60（2號(hào)）將試驗(yàn)管內(nèi)坑蝕、點(diǎn)蝕磨平，再用細(xì)砂紙通常粒度為15

9、0（2/0號(hào)）進(jìn)一步打磨，然后按GB5776附錄A對(duì)試驗(yàn)管進(jìn)行清洗。6.1.3 稱重：碳鋼及低合金鋼稱準(zhǔn)至1mg耐蝕材料稱準(zhǔn)至0.5mg。如用大口徑試驗(yàn)管時(shí)，可稱準(zhǔn)至5mg圖2換熱署內(nèi)試驗(yàn)管仃效傳熱長(zhǎng)度不意圖1傳熱聯(lián)接接頭店加嵯川耀鹿喙15幡代6.1.4 裝管和測(cè)量尺寸：將已稱重過(guò)的不同長(zhǎng)度試驗(yàn)管（4.1.2）與接頭（4.1.3）聯(lián)接。嚴(yán)格檢查聯(lián)接處是否漏水，然后測(cè)量其有效傳熱長(zhǎng)度（m）,準(zhǔn)確至1mm見(jiàn)圖2。計(jì)算有效傳熱長(zhǎng)度的公式：H式中：l-試驗(yàn)管有效傳熱長(zhǎng)度，m；11- 換熱器有效長(zhǎng)度，m；12- 聯(lián)接接頭總長(zhǎng)度，R16.1.5記錄：將各試驗(yàn)管的重量、長(zhǎng)度、腐蝕面積、傳熱面積和排列位置等分

10、別記錄在附錄A表A2的表格中。6.2 儀表校正應(yīng)事先對(duì)流量、溫度、pH值等計(jì)量義表進(jìn)行校正。6.3 清洗每次試驗(yàn)前用自來(lái)水進(jìn)行系統(tǒng)清洗。需要時(shí)亦可用5啾酸溶液（含1%六次甲基四胺）進(jìn)行清洗，若管道材質(zhì)是不銹鋼，可用硫酸或硝酸溶液清洗。6.4 預(yù)膜及水處理劑投加方式試驗(yàn)管若要預(yù)膜時(shí)，可待上述6.16.3工作完畢后，直接一次性投加預(yù)膜劑于集水池中正常運(yùn)行時(shí)，必須均勻地投加水處理劑于集水池中7試驗(yàn)步驟7.1 開機(jī)每次開機(jī)時(shí)，必須先開水泵，然后再通入蒸汽或加熱產(chǎn)生的蒸汽。停機(jī)時(shí)應(yīng)先停止加熱（或蒸汽），30min后再停水泵。7.2 清潔管熱阻測(cè)定待蒸汽溫度和冷卻水流量已達(dá)規(guī)定值，并穩(wěn)定26h后，可每隔1

11、530min測(cè)量冷卻水進(jìn)出口溫度和蒸汽溫度共8次。測(cè)量時(shí)應(yīng)嚴(yán)格地將流量、進(jìn)口溫度、蒸汽溫度控制在規(guī)定值。用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法舍去其中異常值，求出其算術(shù)平均值，清潔管熱阻r按式（2）計(jì)算：式中:diGT-ttr-清潔管熱阻m2-C/W;試驗(yàn)管內(nèi)徑，m冷卻水流量，kg/h；蒸汽溫度，C；'進(jìn)-冷卻水進(jìn)口溫度，'出-冷卻水出口溫度，4186.8-水的熱容，J/kgl-試驗(yàn)管有效換熱長(zhǎng)度，C；C；,;m；3600-從小時(shí)換算為秒的數(shù)值。7.3瞬時(shí)污垢熱阻測(cè)定測(cè)定清潔管熱阻r后，可每隔2h按7.2方法測(cè)定以m2-C/W表示的瞬時(shí)污垢熱阻，由式（3）計(jì)算：也86叫T-rjT-r|式中:r-ttt

12、tT-dil-7.4G-冷卻流量，kg/h;清潔管熱阻，m2-C/W;進(jìn)-冷卻水瞬時(shí)進(jìn)口溫度，C；出-冷卻水瞬時(shí)進(jìn)口溫度，C；'進(jìn)-清潔管時(shí)冷卻水進(jìn)口溫度，C；'出-清潔管時(shí)冷卻水進(jìn)口溫度，C；蒸汽溫度，C；試驗(yàn)管內(nèi)徑，m試驗(yàn)管有效傳熱長(zhǎng)度，mi濃縮倍數(shù)、極限碳酸鹽硬度和蒸發(fā)量的測(cè)定在不排污情況下，每隔2h按GB690磁化物白測(cè)定、GB1053硬甲離子的測(cè)定和HG5�1502堿度測(cè)定：a. 總堿度（M）;b. 鉀離子（無(wú)藥劑干擾時(shí)，亦可選用氯離子）。7.4.1濃縮倍數(shù)的計(jì)算：冷卻水中的濃縮倍數(shù)（N）可按式（4）計(jì)算：式中:K7.4.2K循-循環(huán)冷卻水中鉀離子含量，

13、I補(bǔ)-補(bǔ)充水中鉀離子含量，mg/Lmg/L；,0極限碳酸鹽硬度的計(jì)算：以x10-3mol/L表示的極限碳酸鹽硬度（M）按式（5）計(jì)算:N=維>口?崎卜(5)式中:MM當(dāng)M7.4.37.5C3計(jì)算。7.6N'-循環(huán)冷卻水瞬時(shí)的濃縮倍數(shù)；'縮-循環(huán)冷卻水瞬時(shí)的總堿度，mg/L;補(bǔ)-補(bǔ)充水瞬時(shí)的總堿度，mg/L;縮值符合式（5）時(shí)，即為極限碳酸鹽硬度M蒸發(fā)水量的計(jì)算：以m3/h表示的循環(huán)冷卻水蒸發(fā)水量（Qe）可按附錄C2計(jì)算。排污水量和補(bǔ)充水量的計(jì)算：以m3/h表示的排污水量（Qb）和補(bǔ)充水量（Qm）可按附錄分析測(cè)定項(xiàng)目除鉀離子、氯化物和堿度必須測(cè)定外，其余化學(xué)分析測(cè)定項(xiàng)目可根

14、據(jù)工藝要求自行決定。7.7試驗(yàn)周期連續(xù)試驗(yàn)周期不得少于15天。試驗(yàn)過(guò)程中若出現(xiàn)故障，冷卻水循環(huán)中斷次數(shù)不得大于2次，每次時(shí)間不得大于6h08試驗(yàn)后處理8.1 試驗(yàn)結(jié)束后，將試驗(yàn)管取下，觀察腐蝕的結(jié)垢情況。分別測(cè)定污垢化學(xué)成分，年污垢熱阻r,污垢沉積率mcm平均垢厚X,垢層密度p和腐蝕率B,局部腐蝕深度。8.2 將試驗(yàn)管一端緊壓在橡皮膠板上，另一端用滴定管加入蒸儲(chǔ)水量取體積為V1。將水放出后，i僉管在105c鼓風(fēng)烘箱中干燥至包重，其質(zhì)量為G28.38.48.58.6用不銹鋼匙輕刮烘干后管內(nèi)污垢，按HG5-16031607方法測(cè)定污垢的成分。上述試驗(yàn)管再按附錄B的方法進(jìn)行處理。再按8.2方法量取體

15、積和稱重，其體積和質(zhì)量分別為V2和G3將試驗(yàn)管剖開，詳細(xì)觀察記錄腐蝕形貌，典型的試樣應(yīng)進(jìn)行拍照。9結(jié)果的表示和計(jì)算9.1 腐蝕9.1.1 以mm4表示的年腐蝕率（B）按式（6）計(jì)算:市方式中:GTAD-9.1.29.29.2.1K-3.65X103;試樣腐蝕后減少的質(zhì)量，g;試驗(yàn)時(shí)間，d；試樣腐蝕面積，cm2金屬密度,g/cm3（碳鋼7.85,銅8.94,黃銅8.65,不銹鋼7.92）。以mmft示的局部腐蝕深度，包括平均深度及最大深度，具測(cè)定方法見(jiàn)附錄C1.3。污垢以mg/cm2月表示的7亍垢沉積率（mcm欣式計(jì)算:_30（備-C%）=7=j4T(7)式中:G3-G2-試驗(yàn)管試驗(yàn)后的質(zhì)量，m

16、g試驗(yàn)管去除污垢后的質(zhì)量,mgA-試驗(yàn)管內(nèi)表面的面積，cm2;T-試驗(yàn)時(shí)間，do9.2.2 以m2-C/W表示的年污垢熱阻(r)按下列方法測(cè)定和計(jì)算：a. 曲線法：按7.3測(cè)出的瞬時(shí)污垢熱阻r,用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法舍去異常值，以rsi為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的時(shí)間(d)為橫坐標(biāo)，用微機(jī)或人工繪制污垢熱阻��時(shí)間曲線。然后取圖中平滑曲線最高的rsi值乘1.1即為年污垢熱阻(r)o如圖3所示。b. 兩點(diǎn)法：從圖3中選擇既接近平滑曲線又靠近實(shí)測(cè)曲線的兩個(gè)點(diǎn)。這兩個(gè)點(diǎn)必須符合d3(天數(shù))=2d1(天數(shù))，然后按下式計(jì)算年污垢熱阻r。.加1)為7鼠龜)(即式中：rsi(d1)-運(yùn)行d1時(shí)間的

17、瞬時(shí)污垢熱阻，m2-C/W；rsi(d3)-運(yùn)行d3時(shí)間的瞬時(shí)污垢熱阻，m2C/W；9.2.3 以mmg示的平均垢厚(X)按附錄C式(C1)計(jì)算。9.2.4 以g/cm3表示的垢密度(p)按附錄C式(C2)計(jì)算。9.2.5 以百分?jǐn)?shù)表示的污垢化學(xué)成分含量按HG5-1602HG5-1603HG5-604HG5-1605HG5-1606和HG5-1607規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。r.XlO1圖3污垢熱阻廚間曲線10允許差表1腐伎率測(cè)定的允許整mm/年M慢率范也室內(nèi)允音露室網(wǎng)就寄短0,吁auQ.43值41-61©0.Q7表2污垢沉粗率惻定的充許整er/e：*月抻屆同型率范BI莫內(nèi)允許亶童聞北

18、府整15050.0羯8a-15.。巾2表3平均垢厚酒定的允許差mm平坤祐厚雄修室內(nèi)允褥挖室同元i午舉L附7.209.150l19費(fèi)4垢密度盤定的允許款s/cmJ章內(nèi)允許整室間ft件是2007.g01110J7兩次平行測(cè)定結(jié)果的允許差如下列表：mTT21$Q-91&5年污拓?zé)嶙梃彾ǖ穆轫云腍*hC/W年怖幅胞前施國(guó)標(biāo)奉修量dTXI。J,OKKT10.392.LXLO-14.0M1L0.5111試驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容11.1 試驗(yàn)管材質(zhì)、牌號(hào)、尺寸和處理方式等。11.2 工藝參數(shù)：如濃縮倍數(shù)，pH值范圍，水處理劑含量控制范圍，傳熱面積，冷卻水進(jìn)出口溫差，換熱強(qiáng)度等。11.3 水質(zhì)分析11.4

19、試驗(yàn)結(jié)果射量A記錄衰格式（補(bǔ)充件）水質(zhì)成分分析水處理劑成分分析測(cè)定H目畬ft*1定父目含表A】水質(zhì)及水處理劑分析報(bào)表mg/L&A2動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)喊始數(shù)據(jù)記承我定整11笈汽必度冷卻水U度c通俄“上能施倍敗場(chǎng)定時(shí)向一、C(a)N1.收A3動(dòng)亳腰劇成腕原始記錄我-.忒0看掉料惶.意定'It%3.獨(dú)條忖域戴恬氏度Mm)H餡管腐憧面糊t內(nèi)桂試物管施拿評(píng)鵬)試花背斌款上；承岱1明£，污垢靖5七小«)試除去書幫哈失愛(ài)G波事mmm隼)求R管斌健號(hào)體的吟tsiJ金電管去聞后林朝匕CeL，拓*度川出力/)r均處號(hào)優(yōu)機(jī)率E，*月)附錄B試驗(yàn)管表面后處理方法(補(bǔ)充件)B1鋼81.1

20、將已刮去大部分污垢和腐蝕產(chǎn)物的試驗(yàn)管，一端緊壓在橡皮膠板上，另一端用滴管小心加入鹽酸溶液配制方法：鹽酸(GB622)500mL,六次甲基四胺(GB1400)40g,加水至1L直至除凈污垢和腐蝕產(chǎn)物為止，但不得破壞試驗(yàn)管外鍍銘層，并立即用自來(lái)水沖洗至中性。81.2 用80g/L氫氧化鈉(GB1266)溶液中和后，再用自來(lái)水沖洗干凈。81.3 放入無(wú)水乙醇(GB678)中浸泡12min。81.4 取出后及時(shí)吹干，放在干燥器中1h后稱重。B2不銹鋼B2.1操作步驟同B1,但鹽酸溶液改用硝酸溶液配制方法：硝酸(GB626)100mL,加水至1L，并在60c下浸泡20min。B3鋁和鋁合金B(yǎng)3.1操作步驟同B1。但鹽酸溶液改為磷酸溶液配制方法：磷酸(GB1282)50mL,銘酊(CrO3)20g,加水至1L,在8090c下浸泡10min。B4銅和銅合金B(yǎng)4.1操作步驟同B1,但鹽酸溶液改為硫酸溶液配制方法：900mLzK中加入100mL硫酸(GB625)混勻在室