螺纹管换热器
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轧槽管的污垢特性及其防垢性能实验研究点击：1741 日期：[ 2014-04-26 22:21:45 ] |
| 轧槽管的污垢特性及其防垢性能实验研究 朱冬生，曾力丁，钱颂文 (华南理工大学，广州五山510640) 摘要： 在综述管壳式换热器和板式换热器国内外污垢研究的基础上，介绍了轧槽管防垢性能实验和污垢模型，轧槽管的污垢热阻为光管的0．52—0．88倍，污垢条件下的传热Nu数为光管的1．8倍。轧槽管污垢热阻为流速的函数，当流速由0．25m／s增至0．75m／s时，污垢热阻减小至原来的66 7％ 。 关键词： 轧槽管；污垢；污垢热阻；换热器 中图分类号： TK124 文献标识码： A 1 前言 轧槽管主要是指横纹管和螺旋槽管两种，在国内外已广泛应用，它强化传热性能好，压降不大，能防止或减轻污垢的形成，即使污垢形成后也可以像光管那样进行机械清洗，且形成的污垢比光管中污垢松软而易于清除。 据1955年K．Lang报道【l j，轧槽管的传热膜系数可达光管的2～4倍；华南理工大学对这二种管进行了～ 系列的研究和开发应用，国外文献以“Deng”式作为经典公式之一公布于世，推荐应用【3I4 ；它不仅可应用于强化管内外对流强化传热。还能应用于管内外冷凝和沸腾强化，特别是管内无相变对流传热和卧式管外冷凝强化。 1983年，N．Epstein对污垢研究进行了归纳总结 J，他将污垢形成划分为五个阶段，即： (1)污垢孕育期(或称为诱导期、成核期、延误期、潜伏期、表面调节期)； (2)污垢的传递过程期； (3)污垢的吸附过程(即污垢的表面集结、粘着、附着和搭接)； (4)污垢的移去(即释放、分离、清洗、冲蚀、剥离、脱落)； (5)污垢的成熟期。 他对每个步骤都提出了相应的数学公式，又将积垢分为五种类型，即结晶积垢、颗粒积垢、化学反应积垢、腐蚀积垢和生物积垢。这样就形成了所谓的5×5积垢矩阵，为人们进一步研究积垢指明了方向。 2004年，Xu Zhiming等人对横纹轧管进行污垢性能实验，并报导光管污垢为轧槽管的3—6倍 J。横纹轧槽管(Nu )和光管传热特性(Nu )比值在清洁条件下强化比Nu ／Nu。=1．2倍，在污垢条件Nu ／Nu。=1．8倍，如图1所示。 图2为横纹轧槽管(称TCT管)和光管(称管)的传热特性和污垢曲线(CaC1 和NaHCO，水溶液，硬度800mg／L，流体人口温度37．04—40．84℃，管壁温度60℃ ，流速0．38m／s)，由图可见轧槽管的渐近线污垢热阻为光管的0．88倍。 2 螺旋槽管污垢实验 对螺旋槽管污垢性能进行实验并与光管污垢性能做实验比较，实验螺旋槽管结构如图3所示 J。实验装置和实验方法：为达到测试积垢的目的采用如图4所示的流程。采用NaHCO 和CaC1：稀溶液作为实验流体。搅拌器内流体通过泵打人实验管内，通过实验管再流回搅拌器，这样在实验管内积垢。另外，搅拌器内装有蛇管作冷却用，冷却水从A进B出。 各部分具体用途如下： (1)搅拌槽：搅拌液体使之均匀，另外，搅拌器内装有蛇管，兼作冷却器，使通过实验管被加热的流体得到冷却，而循环人实验管中进行实验。 (2)水泵：使系统流体在实验管内循环，以期形成污垢。 (3)转子流量计：测定流体流量，进而确定流体的流速。用称量法对转子流量计进行标定。 (4)实验管：实验管用不锈钢管，以防生锈影响积垢。用一根光管和一根螺旋槽管进行对比实验，管外用电热丝加热，电热丝与管之间用云母电绝缘，加热丝外用玻璃纤维带保温，用热电偶测量管的壁温。热电偶用加．25的铜和康铜做成，在管壁钻 1深1．5mm的孔，热电偶埋在孔内，用耐高温的无机粘合剂粘合，保证热电偶与管壁有较好的接触。光管为 5 x 2，螺旋槽管的参数如表1所示。 ３．实验污垢曲线 图5为螺旋槽管和光管在不同流速下CaCO结垢实验性能曲线。通过螺旋槽管和光管结垢的对比实验，证实螺旋槽管比光管有较好的抗垢性能。在本实验情况下，螺旋槽管的积垢渐进值为光管的52％ -71％ ，可见螺旋槽管的抗垢性能良 好。并用数学模型计算结果与实验值相比较(表2)，误差在15％ 内。通过实验中流体速度的改变，亦可看出积垢随流速增加而明显地减小。 4 结论 (1)实验结果表明，轧槽管能强化传热，且能防垢，减少积垢的形成。 (2)实验螺旋槽管和Xu Zhiming等人的轧槽管可由污垢孕育期的曲线模型来说明； (3)实验的两种轧槽管的污垢热阻为光管的0．52～0．88倍，在污垢条件下的传热Nu数为光管的1．8倍，与文献[6]中的结论相符合； (4)轧槽管污垢热阻是流速的强函数，螺旋槽管当流速由0．25m／s增加至0．75m／s时，污垢热阻减少1．67倍。 |
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