摘要
集结聚垢或是热交换设备内部加热之后极易生成污垢，污垢热阻会阻碍换热表面的热量传递，导致换热面的传热效率降低，甚至造成设备的损坏。通过研究加热棒表面的结垢规律对集结聚垢装置在现场的使用与优化提供有力的理论依据，同时也对热交换设备有指导意义。 本文通过课题组的小型集结聚垢设备，建立三维环空流动的物理模型，采用FLUENT软件使用UDF编程对加热棒表面的结垢过程进行数值模拟;对于污垢来说，成核诱导期也十分的重要，通过查阅文献发现，很少有学者将污垢的成核诱导期和结垢期的模拟结合起来，所以本文在模拟过程中考虑污垢成核诱导期的影响，采用COMSOL软件模拟成核诱导期，而后将两者的结果结合起来，使模拟更加接近现场实际情况;其次，通过搭建环路实验平台进行结垢实验，验证模拟结果的正确性;最后，使用数值模拟的方法，研究不同运行参数下的结垢规律。 考虑诱导期的结垢模拟及实验结果得出结果: （1）随着加热棒功率的增加，结垢诱导期会逐渐缩短;随着流速的增加，诱导期时间会逐渐增加;诱导期会随着流体浓度的增加而缩短;随着初始温度的升高，诱导期时间会缩短。 （2）在沿着流体流动的方向上，温度逐渐升高，浓度逐渐降低;同一位置处，随着结垢时间的增加，垢层表面的温度会有所下降;同一时刻时，沿着换热面的流动方向，垢层表面温度有升高的趋势;随着时间的变化，污垢的生成速率在逐渐减小，污垢剥蚀速率在不断增大，而净沉积速率逐渐减小;沿着流动方向污垢热阻的阻值越来越大。 （3）入口温度越高，热交换表面结垢量越大;随着加热棒功率的增加，污垢量增大;溶液浓度越大，污垢的沉积量越大;入口流速越大，污垢剥蚀速率越大，污垢沉积量越少。
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