張少峰-換熱設(shè)備防垢技術(shù)1(天津培訓(xùn)班)-wenkub
2023-01-27 12:20:56 本頁面
【正文】 l 汽液固三相進(jìn)入顆粒分離裝置，固體顆粒被分離下來進(jìn)入下降管參與循環(huán)，再次進(jìn)入加熱室；汽液混合物進(jìn)入汽液分離室進(jìn)行汽液分離，液體參與下一循環(huán)。（ 4）旋轉(zhuǎn)紐帶自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器 它是直接利用料液的循環(huán)流動(dòng)帶動(dòng)蒸發(fā)器加熱管內(nèi)的自動(dòng)清洗結(jié)構(gòu)元件 —— 螺旋紐帶旋轉(zhuǎn) (溫升 3℃ 、循環(huán)速度 1m/s），對(duì)加熱面上的污垢進(jìn)行自動(dòng)清洗，同時(shí)，紐帶在旋轉(zhuǎn)過程中擾動(dòng)邊界層，使對(duì)流傳熱中熱阻最大的邊界滯流層的傳熱過程得到有效強(qiáng)化，以此達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量的目的。 （ 3）反循環(huán)蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器的加熱管較長，其長徑之比為 50~100。后者的設(shè)備總高較小，但管子不易清洗，且容易被晶粒磨損。 （ 2）強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器~3m/s，傳熱效果好，加熱管內(nèi)不會(huì)有晶體堵塞，故適用于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液。該產(chǎn)物一方面造成換熱表面熱阻增大，又可起到催化劑作用，有利于其他結(jié)垢過程；另一方面腐蝕后增加了金屬表面的粗糙度，有利于沉積結(jié)垢并增強(qiáng)了壁面的晶核附著能力。若壁溫很高，會(huì)導(dǎo)致結(jié)焦。垢層的形成受到溫度和流速的影響。五、蒸發(fā)設(shè)備防除垢加熱管壁上形成的污垢主要是下面三種：l結(jié)晶垢 經(jīng)常遇到。n 加熱壁面上汽泡的行為在很大程度上影響著結(jié)垢過程。四、結(jié)垢機(jī)理及形成過程l 由于溫度梯度的存在，在加熱面上的料液產(chǎn)生沸騰汽化，形成料液過飽和度大而產(chǎn)生晶核，附著于加熱壁面并成為污垢；l 垢物本身因溶解度隨溫度增加而減少，如溶液中的鈣、鎂離子?？赡艹霈F(xiàn)各種情況，例如飽和濃度隨溫度而上升、下降或保持不變。換熱設(shè)備參數(shù) 換熱器的一些參數(shù)對(duì)污垢的形成有著明顯的影響，這些參數(shù)主要有：換熱面材料、換熱面狀態(tài)、換熱面的型式以及幾何尺寸。 流體流速 流體的流速可通過對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響和機(jī)械作用力使結(jié)垢受到影響，該影響過程非常復(fù)雜。 例如流體中含有鹽或其他物質(zhì)，可能會(huì)因溫度或濃度的變化而結(jié)晶。n 腐蝕型污垢：具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對(duì)換熱表面材料腐蝕產(chǎn)生的腐蝕物積聚所形成的污垢。 n 在運(yùn)行效率方面，原機(jī)械部蘭州石油機(jī)械研究所換熱器研究室發(fā)表的專題調(diào)研報(bào)告 《 我國換熱器研究及其工業(yè)化進(jìn)程 》指出，污垢使我國換熱器的運(yùn)行效率平均下降 50%，這美國Exxon公司的測算結(jié)果（由于傳熱面上的污垢須使傳熱面積增加一倍以上）大體一致。l 污垢在管內(nèi)沉積使管內(nèi)的流道截面積變小，增大流動(dòng)阻力，泵或風(fēng)機(jī)的消耗功率增加，再加上清洗設(shè)備的動(dòng)力消耗，使設(shè)備的總能量消耗增加。因此設(shè)計(jì)換熱器時(shí)必須額外增加傳熱面積，以補(bǔ)償污垢熱阻的影響；l污垢熱阻值具有某些不確定性，設(shè)計(jì)者往往采用較保守的值以增加安全系數(shù)，這使傳熱面積更加不必要地增大；l污垢是熱的不良導(dǎo)體，污垢沉積在設(shè)備表面提高了壁溫，影響了傳熱效果，降低了生產(chǎn)效率。清潔條件下管壁溫度的變化 l 由于污垢而引起的停車清洗，降低了設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期，造成產(chǎn)品產(chǎn)量下降。 有效地防止蒸發(fā)設(shè)備結(jié)垢，提高傳熱效率？n 析晶污垢：指在流動(dòng)條件下呈過飽和的流動(dòng)溶液中的溶解無機(jī)鹽淀析在換熱面上的結(jié)晶體，例如，過飽和溶液中溶解的無機(jī)鹽（如 CaCO CaSO Ca(PO4)、 CaSiO NaCl等）在換熱面上結(jié)晶、附著而形成的污垢，就稱為析晶污垢。n 生物型污垢：由微生物體和宏觀有機(jī)物體附著于換熱面上而形成的污垢。（無機(jī)物顆粒、微生物和養(yǎng)分含量、固體物質(zhì)的濃度和粒徑等）一般情況下，流速大可阻礙固體顆粒在壁面的沉積，并使晶粒不易附著，從而可減輕結(jié)垢；但是，如果壁面上已經(jīng)結(jié)了垢，則流速的增大會(huì)促進(jìn)傳質(zhì)，因此在擴(kuò)散決定的結(jié)晶過程時(shí)，則有利于垢的增長。 溫度和溫差 流體和污物之間的界面溫度是影響結(jié)垢程度的關(guān)鍵參數(shù)，流體溫度（平均溫度）及其傳熱系數(shù)決定該界面溫度。l垢層的厚度和剪切強(qiáng)度：隨著垢層厚度的增加使流道截面減小，流速增加，因而相應(yīng)地提高了剪切力，這樣有助于使垢層脫落，倘若垢層的剪切強(qiáng)度不太大，則兩者處于平衡狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到飽和溫度時(shí)，鈣、鎂離子形成晶核附于加熱壁面并成為污垢；l 對(duì)于一些熱敏性物質(zhì)容易在管壁局部過熱而產(chǎn)生分解，分解產(chǎn)物附于加熱壁面并成為污垢。 如蒸發(fā)時(shí)鹽濃度不斷提高，直至溶液過飽和，晶粒析出并沉積。l化學(xué)反應(yīng)污垢 當(dāng)料液與加熱表面接觸時(shí)，由于自氧化和聚合反應(yīng)而生成反應(yīng)污垢。這種垢層硬而韌，不易除去。金屬腐蝕產(chǎn)物本身既可使壁面造成垢層，同時(shí)其脫落的銹屑可隨料液攜帶到別處沉積，即增加了料液中的污物。因循環(huán)管必須保持一定的高度（一般約為 7為抑制加熱區(qū)內(nèi)汽化，可采用立式長管蒸發(fā)器的方法，在加熱區(qū)之上保持一定液面高度，或采用出口節(jié)流的辦法。在開車時(shí)可以通入助推蒸汽，以實(shí)現(xiàn)初始循環(huán)，待正常運(yùn)行時(shí)可以關(guān)掉助推蒸汽。 犧牲傳熱效率、增大能耗、提高設(shè)備造價(jià)為代價(jià)，防垢效果并不顯著。（ 5） L型蒸發(fā)器：n 加熱區(qū)具有足夠的液柱靜壓力來抑制加熱面上溶液的沸騰，能確保加熱管內(nèi)的溶液不沸騰，減少結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。l 固體顆粒不斷穿過流動(dòng)邊界層，增強(qiáng)了液體的湍動(dòng)程度；少數(shù)顆粒與換熱壁面的不斷碰撞、混合流體對(duì)壁面的沖刷等作用增加流動(dòng)的湍動(dòng)程度，可有效防止換熱壁面上污垢的沉積。換熱方式為 過冷沸騰 。汽液固三相循環(huán)流化床蒸發(fā)器中汽液固三相和壁面之間的傳熱由固體顆粒與壁面間的對(duì)流傳熱、汽液兩相流和壁面間的對(duì)流傳熱以及有固體顆粒作用的流動(dòng)泡核沸騰傳熱三部分組成。在體積分率相同時(shí)，固體顆粒的直徑增大，其數(shù)量會(huì)減少，汽泡的核心數(shù)目也會(huì)減少。相平衡： 汽液兩相化學(xué)勢相等。汽泡的躍離當(dāng)壁面上的汽泡長大到一定尺寸時(shí)，將躍離壁面而上升到沸騰液體中，汽泡躍離壁面時(shí)的直徑稱為躍離直徑。在三相流動(dòng)沸騰傳熱系統(tǒng)中固體顆粒與壁面接觸時(shí)，為汽泡成核提供了更多的區(qū)域，使汽化核心數(shù)目增加，且汽泡躍離壁面的直徑越小，則汽泡在壁面上的停留時(shí)間越短，汽泡生成頻率就越高，沸騰也越劇烈。垢層與管壁之間的溫差應(yīng)力將使垢層上已形成的初始裂紋擴(kuò)展或產(chǎn)生新的裂紋。 因此即使大部分顆粒不能碰撞管壁，也會(huì)在壁面附近提供大量的結(jié)晶成核核心，阻止了一部分結(jié)晶擴(kuò)散至加熱壁面形成垢層。對(duì)于具有逆溶解度性質(zhì)的鹽類，在溫度范圍不太大時(shí)可以認(rèn)為電解質(zhì)濃度與溫度成正比關(guān)系，于是，對(duì)于具有逆溶解度性質(zhì)的鹽類的結(jié)垢有：β為溶解度的溫度
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