蒸發(fā)設備防垢及多相流防垢技術在蒸發(fā)中的應用-全文預覽
【正文】 產生新的裂紋。在三相流動沸騰傳熱系統(tǒng)中固體顆粒與壁面接觸時，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間越短，汽泡生成頻率就越高，沸騰也越劇烈。汽泡的躍離當壁面上的汽泡長大到一定尺寸時，將躍離壁面而上升到沸騰液體中，汽泡躍離壁面時的直徑稱為躍離直徑。相平衡： 汽液兩相化學勢相等。在體積分率相同時，固體顆粒的直徑增大，其數(shù)量會減少，汽泡的核心數(shù)目也會減少。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流傳熱、汽液兩相流和壁面間的對流傳熱以及有固體顆粒作用的流動泡核沸騰傳熱三部分組成。換熱方式為 過冷沸騰 。l 固體顆粒不斷穿過流動邊界層，增強了液體的湍動程度；少數(shù)顆粒與換熱壁面的不斷碰撞、混合流體對壁面的沖刷等作用增加流動的湍動程度，可有效防止換熱壁面上污垢的沉積。（ 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，能確保加熱管內的溶液不沸騰，減少結垢和腐蝕現(xiàn)象。 犧牲傳熱效率、增大能耗、提高設備造價為代價，防垢效果并不顯著。在開車時可以通入助推蒸汽，以實現(xiàn)初始循環(huán)，待正常運行時可以關掉助推蒸汽。為抑制加熱區(qū)內汽化，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。因循環(huán)管必須保持一定的高度（一般約為 7金屬腐蝕產物本身既可使壁面造成垢層，同時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。這種垢層硬而韌，不易除去。l化學反應污垢 當料液與加熱表面接觸時，由于自氧化和聚合反應而生成反應污垢。如蒸發(fā)時鹽濃度不斷提高，直至溶液過飽和，晶粒析出并沉積。 當達到飽和溫度時，鈣、鎂離子形成晶核附于加熱壁面并成為污垢；l 對于一些熱敏性物質容易在管壁局部過熱而產生分解，分解產物附于加熱壁面并成為污垢。l垢層的厚度和剪切強度：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，倘若垢層的剪切強度不太大，則兩者處于平衡狀態(tài)。 溫度和溫差 流體和污物之間的界面溫度是影響結垢程度的關鍵參數(shù)，流體溫度（平均溫度）及其傳熱系數(shù)決定該界面溫度。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，從而可減輕結垢；但是，如果壁面上已經結了垢，則流速的增大會促進傳質，因此在擴散決定的結晶過程時，則有利于垢的增長。（無機物顆粒、微生物和養(yǎng)分含量、固體物質的濃度和粒徑等）n 生物型污垢：由微生物體和宏觀有機物體附著于換熱面上而形成的污垢。 有效地防止蒸發(fā)設備結垢，提高傳熱效率？n 析晶污垢：指在流動條件下呈過飽和的流動溶液中的溶解無機鹽淀析在換熱面上的結晶體，例如，過飽和溶液中溶解的無機鹽（如 CaCO CaSO Ca(PO4)、 CaSiO NaCl等）在換熱面上結晶、附著而形成的污垢，就稱為析晶污垢。l 由于污垢而引起的停車清洗，降低了設備連續(xù)運轉的周期，造成產品產量下降。清潔條件下管壁溫度的變化 因此設計換熱器時必須額外增加傳熱面積，以補償污垢熱阻的影響；l污垢熱阻值具有某些不確定性，設計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污垢是熱的不良導體，污垢沉積在設備表面提高了壁溫，影響了傳熱效果，降低了生產效率。l 污垢在管內沉積使管內的流道截面積變小，增大流動阻力，泵或風機的消耗功率增加，再加上清洗設備的動力消耗，使設備的總能量消耗增加。 n 在運行效率方面，原機械部蘭州石油機械研究所換熱器研究室發(fā)表的專題調研報告 《 我國換熱器研究及其工業(yè)化進程 》指出，污垢使我國換熱器的運行效率平均下降 50%，這美國Exxon公司的測算結果（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。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對換熱表面材料腐蝕產生的腐蝕物積聚所形成的污垢。 例如流體中含有鹽或其他物質，可能會因溫度或濃度的變化而結晶。 流體流速 流體的流速可通過對傳熱傳質的影響和機械作用力使結垢受到影響，該影響過程非常復雜。換熱設備參數(shù) 換熱器的一些參數(shù)對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?？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。四、結垢機理及形成過程l 由于溫度梯度的存在，在加熱面上的料液產生沸騰汽化，形成料液過飽和度大而產生晶核，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。n 加熱壁面上汽泡的行為在很大程度上影響著結垢過程。五、蒸發(fā)設備防除垢加熱管壁上形成的污垢主要是下面三種：l結晶垢 經常遇到。垢層的形成受到溫度和流速的影響。若壁溫很高，會導致結焦。該產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，有利于沉積結垢并增強了壁面的晶核附著能力。~3m/s，傳熱效果好，加熱管內不會有晶體堵塞，故適用于處理有晶體析出或易結垢的溶液。 （ 2）強制循環(huán)蒸發(fā)器后者的設備總高較小，但管子不易清洗，且容易被晶粒磨損。 （ 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。（ 4）旋轉紐帶自動清洗式蒸發(fā)器 它是直接利用料液的循環(huán)流動帶動蒸發(fā)器加熱管內的自動清洗結構元件 —— 螺旋紐帶旋
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