PDF《溶液 p H 值对碳酸钙结垢的影响》

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2004204201 基金项目 : 国家

973 重大经费资助项目( G2000026304) 作者简介 : 邢晓凯(19702) ,男 ,河北昌黎人 ,副教授 ,博士研究生 ,主要从事强化换热及其应用方面的研究.

文章编号 : 100027466(2003)

0520011204 溶液 pH值对碳酸钙结垢的影响 邢晓凯1 ,2 , 马重芳1 , 陈永昌1 (11 北京工业大学 环境与能源工程学院 , 北京

100022 ;

21 石油大学(华东) 储建学院储运系 , 山东 东营 257061) 摘要 : 换热表面上形成的污垢可使传热效率降低 ,流动阻力增大 ,严重妨碍换热设备的正常运行 , 造成能源浪费和经济损失.影响换热表面上污垢的主要成分碳酸钙结垢的因素除了热流密度、 流 体温度、 换热面温度以及流速外 ,溶液的 pH 值也有着重要作用.从成垢溶液的离子平衡出发 ,得 到了成垢指数与 pH 值的关系式.计算表明 ,总钙浓度一定时 ,pH 值越高 ,成垢指数越大 ,结垢趋势 越大.在pH 值为 7~9 和流速为 015~110 m/ s 时进行了换热面上碳酸钙结垢的实验研究 ,结果表 明,pH 值越大 ,渐进污垢热阻越大 ,结垢诱导期越短.随着流速的增大 ,渐进污垢热阻减小.在实 验范围内 ,流速对渐进污垢热阻的影响大于 pH 值的影响. 关键词:污垢 ;

碳酸钙 ;

pH 值;

成垢指数 ;

渐进污垢热阻 中图分类号 : TQ

127113 ;

TK

172 文献标识码 : A A experimental study of influence of pH on calcium carbonate crystallization fouling XING Xiao2kai1 ,2 , MA Chong2fang1 , CHEN Y ong2chang1 (11College of Environmental and Energy Engineering ,Bejing University of Technology , Beijing

100022 , China ;

21College of Architecture and Transport and Storage Engineering , University of Petroleum(East China) , Dongying

257061 , China) Abstract: Fouling on heat transfer surfaces causes serious and economic problems in industry

1 In addition to physical factors such as fluid velocity , temperature , heat flux and surface temperature , thepH value of the salt solution has an important influence on the fouling behavior1 Based on the reaction equations of the dissociation of CaCO

3 ,an expressionfor calculating saturation index with pH value is proposed1The calculation shows that ifpH value is higher ,the saturation index is bigger and the crystallization trendis greater1 Experiments have been carried out for the pH 7~9 and fluid velocity 015~110 m/ s1 The asymptotic fouling resis2 tance increases and the induction time reduces with the pH value1 The asymptotic fouling resistance reduces with thefluid veloci2 ty1In the range this experiments , the influence of fluid velocity on crystallization fouling is greater than pH value '

s1 Key words : fouling;

calcium carbonate ;

pH value ;

saturation index ;

asymptotic fouling resistance 换热设备污垢是指与工质流体相接触的固体壁 面上逐渐积聚起来的固态物质 ,90 %以上的换热设 备都存在不同程度的污垢问题[1] .污垢可增加流体 与传热面之间的传热热阻 ,降低换热设备的传热性 能.污垢层还会减小管道的流通截面积 ,在流量维 持恒定的情况下 ,必然导致流体流速增大.污垢还 常使流道表面的粗糙度增加 ,这些都会引起换热设 备流动阻力的增大.为了减小污垢带来的损失 ,许 多研究者付出了艰辛的劳动 ,但迄今为止还不能对 污垢的形成过程作出准确的预测.污垢形成的物理 和化学过程异常复杂是一个非常重要的原因 ,但笔 者认为另一个重要原因是对结垢受溶液 pH 值影响 的认识不够.因此 ,对换热面上污垢的主要成分碳 酸钙 ,笔者从其溶液的成垢指数与 pH 值的关系以 及pH 值对其结垢过程的影响两个方面进行研究 , 以探讨换热面上污垢的成因. 第33 卷第5期2004 年9月石油化工设备PETRO2CHEMICAL EQUIPMENT Vol133 No15 Sept1