【文章內容簡介】 。汽泡的躍離直徑受到固體顆粒的直徑、體積分率以及熱流密度的影響。顆粒與壁面上的汽泡撞擊也有利于汽泡躍離壁面，如圖所示。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。 在防垢方面， 汽液固三相流剪應力對延長污垢的誘導期起主要作用；同時固體顆粒碰撞邊界層將導致壁面附近溶液的過飽和度減小。 加入固體顆粒后，顆粒增加流體的湍動程度，汽液固三相流剪切應力對污垢的影響和壁面附近溶液過飽和度的變化；在除垢方面， 汽液固三相流剪應力可清除換熱面上污垢的較松軟層（ A層）；污垢底層（ C層 +B層）要依靠加入的固體顆粒在運動過程中對加熱管壁的碰撞在垢層上產生初始裂紋或被磨損。垢層與管壁之間的溫差應力將使垢層上已形成的初始裂紋擴展或產生新的裂紋。 固體顆粒對垢層的碰撞應力：垢層溫差應力脫除（ 垢層內壁處首先出現裂紋 ）：垢層內壁面處的溫差應力為一個較大的值溫差應力的大小主要取決于垢層內外壁的溫差 Δt ，其次也與垢層的線膨脹系數、彈性模量、泊松比有關，又決定于垢層的厚度， K值愈大，溫差應力越大。在等壁溫加熱的條件下，隨著結垢過程的進行，垢層內壁的溫度是逐漸降低的。溫差增大！Δt=tit0固體顆粒對結晶核心的影響： 顆粒在管內的分布呈現管壁較濃，管中心較稀的分布。 因此即使大部分顆粒不能碰撞管壁，也會在壁面附近提供大量的結晶成核核心，阻止了一部分結晶擴散至加熱壁面形成垢層。 沉積到顆粒表面上的結晶會由于流體與顆粒的相對運動而被沖刷掉。 由于固體顆粒的表面為汽泡的形成提供了更多的汽化核心（這與液體對顆粒的潤濕性能有關），提高了蒸發(fā)強度。固體顆粒碰撞對壁面附近過飽和度的影響：固體顆粒強化傳熱的直接效果之一，是導致換熱壁面溫度下降，這將改變壁面附近的溫度場分布?？紤]一種極端情況，假設結垢僅是由于溶質的擴散效應引起的，那么溶液結垢的沉積速率為hm為傳質系數； cb為流體主流的濃度； cw為壁面上溶液的濃度； 對于結晶垢，正是由于壁溫 Tw與主流溫度 Tb不同才導致了壁面附近溶液的過飽和，必須考慮電解質溶解度隨溫度的變化。對于具有逆溶解度性質的鹽類，在溫度范圍不太大時可以認為電解質濃度與溫度成正比關系，于是，對于具有逆溶解度性質的鹽類的結垢有：β為溶解度的溫度系數；即有：∴ φ d與溫差 TwTb成正比， 加入固體顆粒后，壁溫 Tw降低，引起溫差 TwTb的減小，有效地降低了污垢在換熱壁面上的沉積速率，從而起到了良好的防垢效果。（ 3）惰性固體顆粒種類的選擇 必須針對不同的物料特性及傳熱體系，根據價格性能比，選擇適當種類的惰性固體顆粒材料 。固體顆粒與被蒸發(fā)介質在操作條件下不能發(fā)生化學反應，對產品沒有污染。不同固體顆粒的物性不同，其對垢層的破壞作用和強化傳熱的效果也不同。 因此，選擇固體顆粒時，應綜合考慮固體顆粒的種類、形狀、密度、導熱系數等因素，既要有較高的機械強度和良好的韌性，在流動中不被撞壞，磨損量要足夠小，以防流體流動不穩(wěn)定和能耗過大，又要有良好的強化傳熱和防、除垢性能。同時要考慮顆粒在特定的工況下，是否能夠且容易被流化，流化的程度如何，在管內能否均勻分布；顆粒密度要適當，對管壁的碰撞力要足夠大但對壁面的磨損量要小。顆 粒種 類 尺寸mm密度kg/m3導熱 系數W/(mK)比 熱kJ/(kgK)剛 玉球 φ2， φ3， φ4， φ5 2350 玻璃球 φ2， φ3， φ4， φ5 2500 陶瓷球 φ2， φ3， φ4， φ5 2350 鋼 球 φ2， φ3 7850 鈦 粒 33， 34， 44 4505 31 聚四氟乙 烯 33， 34， 44 2190 固體顆粒的 種類 、 尺寸 、及 物性 參數（ 4）惰性固體顆粒的加入量 必須選擇適當的固體粒子加入量，以達到既能防、除垢又不使流動阻力劇增的效果。加入顆粒較多時，顆粒與管壁接觸機會增多，碰撞頻繁，擾動邊界層能力提高，有利于防、除垢。但顆粒加入量過大，可能將引起流動阻力大為增加。顆粒體積分率為 3%~8%時，防、除垢效果最好。 傳熱系數與操作時間的關系 壓降與操作時間的關系（ 5）操作參數對防垢和壓降的影響（ 6）固體顆粒分布裝置變孔徑分布板的結構下管箱液固流化床中，液體 流速 沿徑向呈拋物線或對數 分布 ，導致了床內顆粒所受合力的不均勻分布。在不同半徑位置處的顆粒受到流體曳力不同，使得顆粒來不及在管箱內均勻 混合 ，就隨中心區(qū)液流進入管束，引起顆粒在管箱內循環(huán) 運動和分布 不均勻。設計原則是使分布板阻力從邊緣向中心也按拋物線或規(guī)律增大，改變床內液速沿徑向的分布，中心區(qū)域的液速大，受到分布板的阻力也大，邊緣附近液速小，受到的分布板阻力也小，從而改善顆粒的不均勻分布。無分布板時固含率分布 有分布板時固含率分布 在同一分布板高度下，隨著流量和顆粒體積分率的增加，顆粒分布不均勻度明顯減?。?≤ 5%），較大流速更易于實現顆粒的均勻分布。（ 7）效間過料裝置多效多相流蒸發(fā)器的效間設置過料裝置，防止多相流蒸發(fā)器中加入的固體顆粒進入下一效蒸發(fā)器，同時滿足細晶體隨料液流動的要求；如果是舊蒸發(fā)器系統(tǒng)改造，還要能夠防止舊蒸發(fā)器內原有垢層被清除后的大塊垢片堵塞過料裝置，實現兩效之間料液的有效輸送。 設計時，根據過料量、允許的管內流速，采用流體力學中固體顆粒流態(tài)化的計算方法來確定各段流通面積；由于流通面積增大，料液流動速度變慢，小于固體顆粒的自由沉降速度，不足以攜帶所加入的固體顆粒向上運動，顆粒向下做沉降運動，而料液向上流動。 該過料裝置已獲發(fā)明專利 。過料裝置結構（ 8）技術特點：n 在線防垢，無清垢廢液產生，對環(huán)境無污染。n 有效地強化傳熱， 管側對流傳熱系數可提高到 ，總 傳熱系數比傳統(tǒng)的管殼式蒸發(fā)器提高約 30％。l 壁溫降低，有效防止腐蝕現象發(fā)生。l 可使設備的溫差大，傳熱面積變小。l 可以省略料液中容易結垢的成份和固體成份的預處理過程。l 可在原有換熱（蒸發(fā)）系統(tǒng)上改造，設備投資少、見效快。（ 9）優(yōu)越性：l 適于加熱或冷卻表面上可能生成的各種結垢，包括結晶性的硬垢，生物和食物上的軟垢，蛋白質和纖維狀的結垢，其它的