《換熱器的結(jié)垢分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、換熱器的結(jié)垢分析（上海輕工業(yè)研究所有限公司研發(fā)中心楊林）摘要：本文換熱器污垢的主要類型、形成機理以及影響污垢生長的因素。同時，提供了簡單判定具體結(jié)垢的類型的化學分析方法。關鍵詞：換熱器結(jié)垢分類區(qū)分換熱器是石油、化工裝置中重要的設備之一,也是其它工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應用的通用設備。由于換熱器內(nèi)有流體、氣體等物質(zhì)流動,在其運行過程中,管內(nèi)及殼程必然要發(fā)生腐蝕和結(jié)垢,致使傳熱效率下降、流量降低。在換熱設備中,大多數(shù)是作為冷卻器使用的,而作為冷卻介質(zhì)的工業(yè)用水(或其它介質(zhì))中的溶解物隨溫度的變化和冷卻水的蒸發(fā)都會產(chǎn)生沉淀、凝聚而生成水垢或

2、污垢。另外,換熱器內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物以及微生物滋生也是污垢生成的原因。1污垢的分類從結(jié)垢機制的角度,液側(cè)污垢可分為如下6類:析晶污垢、微粒污垢、化學反應污垢、腐蝕污垢、生物污垢、凝固污垢以及混合污垢。需要指出的是,通常的污垢形成過程可能是幾種污垢形成機理共同作用的結(jié)果。如析晶污垢和腐蝕污垢就常常混合而共存于同一換熱面,并且換熱壁面上往往同時生成幾種污垢且相互影響。因此,針對每一基本結(jié)垢類型,弄清其形成機理對防止結(jié)垢是十分重要的。(1)析晶污垢：指過飽和的流動溶液中溶解的無機鹽墊析在換熱面上的結(jié)晶體，如果是冷卻水或蒸發(fā)設備中的液體時，這

3、種污垢又稱作水垢。(2)顆粒污垢：指懸浮在流體中的固體顆粒在換熱面上的積聚。這種污垢包括較大固體粒子在水平換熱面上的重力沉淀和以其他機制形成的膠體粒子沉淀物。(3)化學反應污垢：指由于化學反應形成的換熱面上的沉積物，但是如果換熱面材料本身參與反應所形成的污垢則不在此列。(4)腐蝕污垢：指換熱面材料本身參與化學反應所產(chǎn)生的腐蝕物的積聚。這種污垢不僅本身污染了換熱面，而且還可能促使其他潛在污垢組分附著于換熱面上形成污垢。(5)生物污垢：指由細菌、藻類等微生物及其排泄物沉積于固體表面并生長、繁殖而形成的生物粘膜或有機物膜。這種生物粘膜

4、既為宏觀生物和無機物的附著和生長提供了條件，也為宏觀生物的生長提供了必要的養(yǎng)分。(6)凝固污垢：指工質(zhì)或其組分在過冷的換熱面上的凝固而形成的。(7)混合污垢：指在某換熱過程中，上述六種污垢形成機制中的一種以上的幾種機制同時發(fā)生而形成的污垢。在六大類單一類型的污垢中，析晶污垢是最普遍的污垢形式，常見的是難溶性的鈣鹽、鎂鹽。如碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣等。由于水質(zhì)的原因，歐洲學者的研究表明，CaS04是該區(qū)域析晶污垢的主要成分。而經(jīng)過我國學者鄒勇、程林等人的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在我國的換熱器污垢中，最典型的是CaC03垢。除了其水合物以

5、外，碳酸鈣有三種常見的晶相，按照溶解度逐漸降低和穩(wěn)定性逐漸增強的順序，分別為球霰石、文石和方解石2污垢的形成機理污垢形成的五個階段(起始,輸運,附著,老化,剝蝕)中,輸運、附著、剝蝕相對研究得比較深入。在起始方面,長期以來人們認為具有低表面能的材料可以減輕污染物的黏附。Panchal等發(fā)現(xiàn)在一些污垢形成過程中存在閾值現(xiàn)象。包括Rankin和Adamson、Baier、Kjaer等許多學者報告說低表面能的聚四氟乙烯(PTFE)或硅酮涂層表面可以延緩污垢的形成,且易于清洗。可是也有若干相反的報道說在低表面能表面上更容易形成污垢。如A

6、ddesso和Lund報道蛋白質(zhì)在PTFE涂層表面和在不銹鋼304#、316#及鈦表面的吸附狀況類似,而Yoon等發(fā)現(xiàn)在PTFE表面上牛奶的污垢速率高于304#不銹鋼。這除了一些尚未確知的因素外,涂層本身的熱阻、涂層與壁面的結(jié)合強度、耐磨性等因素是導致上述差異的原因。l、起始起始過程是指從污垢在潔凈的換熱面形成開始，到換熱面被污垢完全覆蓋結(jié)束。以前眾多的污垢工作者把污垢的起始過程與污垢的誘導期等同起來。污垢的誘導期定義為：從換熱面與工質(zhì)接觸時起，到由污垢引起的(對流)傳熱熱阻的減少等于污垢層導熱熱阻時所需的時間間隔。誘導期的深入

7、研究很有意義，因為誘導期內(nèi)污垢的熱阻小于或者等于零，所以只要無限制的延長污垢的誘導期，我們就能延緩污垢的形成過程。2、輸運輸運過程是污垢微粒向傳熱面的遷移過程。目前，輸運過程是污垢形成過程中各階段中研究得最為充分的一個過程。污垢形成的運輸過程的模型很多，目前已被確認的運輸機制的模型有以下八種：(1)布朗擴散或分子擴散，(2)化學反應率支配的輸運，(3)湍流擴散，(4)電泳，(5)熱泳，(6)慣性碰撞，(7)重力，(8)擴散泳。3、附著實驗研究表明，流體中的顆粒物質(zhì)，只有在其重力忽略不計的情況下，也就是其粒徑在1um以下時才會附著

8、于換熱面而形成污垢。穿過流動邊界層被輸運到固體表面的污穢粒子，通常不會全部附著于表面而形成污垢，其中部分粒子往往又從表面反彈出來，這種表面粒子的附著還是反彈完全是隨機的。微生物細胞對換熱面的附著過程是生物污垢形成的必要階段，微生物細胞的附著機制主要有兩類，一類是