入口温度对换热器污垢热阻的影响及其修正.pdf

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1、第１０期曹生现等．入口温度对换热器污垢热阻的影响及其修正１１７３入口温度对换热器污垢热阻的影响及其修正曹生现周昊张腾宇李宗攀时丕栋（东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林１３２０１２）摘要为提高污垢热阻测量精度，在分析污垢热阻温差监测法的基础上，研究了循环冷却水入口温度对换热器污垢热阻的影响。通过对污垢热阻测量模型参数进行推算，利用最小二乘法原理对污垢热阻数据进行处理，确定了在线测量污垢热阻的修正方法。修正前污垢热阻数据表明了循环冷却水入口温度与换热器污垢热阻之间呈反比例的关系。针对无垢和有垢两种情

2、况，分别对污垢热阻测量模型进行了修正，结果表明：对于某电厂现场数据和实验室数据，修正效果均使污垢热阻测量值更加准确，证明了修正公式的可靠性。关键词换热器污垢热阻入口温度修正最小二乘法中图分类号ＴＱ０５１．５文献标识码Ａ文章编号１０００３９３２（２０１４）１０１１７３０４［１］换热器是化工厂中重要的化工设备之一，阻的影响，并针对无垢和有垢两种情况，分别对污流经换热设备的循环冷却水会因温度和流速的变垢热阻监测模型进行修正，以减小入口温度对污［２］化在换热器壁面上逐渐形成污垢，常常引起局垢热阻的影

3、响，提高测量精度。部过热或超温导致机械性能下降，从而引发事故。１污垢热阻测量原理及其与入口温度的关系结垢也常常引起换热面局部腐蚀乃至穿孔，严重１．１污垢热阻的测量原理威胁了换热设备的安全运行，而且造成了巨大的温差监测法是污垢热阻测量的常用方法，它经济损失。当换热面上形成污垢后，流体与换热通过换热器工艺介质和冷却水进、出口温差的变面之间的传热热阻就会增加，这种在污垢形成后化来反映污垢沉积量的变化。这种监测方法方增加的传热热阻为污垢热阻，它通常随运行条件便、直观，其缺陷在于精度差，在不采用校正手段和时

4、间的变化而变化。的情况下，它只能作为描述换热面污垢聚集的一为测取不同条件下的污垢热阻，ＨｏｗａｒｔｈＪＨ个参考值。根据文献［７］中对温差监测法的定等描述了一种基于模拟换热器热平衡原理的过程义，污垢热阻Ｒ的计算式为：ｆ监测器，提出了旨在用于新型装置设计和计算优Ｔ－ＴｗｆｓＲ＝（１）［３］ｆｑ化清洁周期的污垢监测技术；徐品政和罗益民设计了一种基于Ｃ８０５１Ｆ０２１单片机的新型污垢式中ｑ———热流密度；Ｔ———污垢表面温度；热阻在线监测仪，在计算污垢热阻的同时还可以ｓ对监测系统的水流量和蒸汽温度进行ＰＩ

5、Ｄ控Ｔｗｆ———界面温度。［４］１．２污垢热阻与入口温度的关系制；王维珍等设计了海水冷却腐蚀热阻一体化监测装置，该装置主要由腐蚀测试、污垢热阻测量自制的污垢热阻监测装置中，Ｔｗｆ为换热器壁［５］温值。由于金属材料的导热系数远大于污垢的导和微机管理监测系统３部分组成。以上测量装置都能够监测污垢热阻并采集到污垢热阻的数热系数，可认为换热器整个壁面温度Ｔｗｆ为常数，据，但是没有精确计算入口温度对污垢热阻的影因此污垢热阻Ｒｆ只与污垢表面温度Ｔｓ和热流密响，污垢热阻的测量结果不够准确，在一定工况下度ｑ有关，

6、且成反比例关系。式（１）中的热流密与实际值存在较大偏差。度ｑ的计算式为：笔者利用自制的循环冷却水污垢热阻在线监［６］控装置，研究了循环冷却水入口温度对污垢热收稿日期：２０１４０３１９（修改稿）１１７４化工自动化及仪表第４１卷ｄＶｃｐρ由于洁净状态下Ｔｓｃ＝０，所以根据式（７）～ｑ＝（Ｔ－Ｔ）（２）ｏｉ４ｌ（９）可得：由于在本实验装置中管径ｄ、流速Ｖ、定压比１１Ｔｗｆ－ＴｓｆＴｗｆＲ＝－＝－（１０）热容ｃ、密度ρ和管长ｌ都是常数，因此热流密度ｆｐＵｆＵｃｑｆｑｃｑ只与温差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｏ－Ｔｉ）

7、有关。而出口温度联立式（２）、（３）、（１０），整理可得污垢热阻测Ｔｏ相对稳定，所以热流密度ｑ仅与入口温度Ｔｉ有量模型的修正公式为：关，即入口温度Ｔ增大，热流密度ｑ减小。４ｌ４ｌｉＲ＝－Ｔ＋（１１）ｆｉｄＶｃｐρ（Ｔｏ－Ｔｉ）ｄＶｃｐρ（Ｅ－１）式（１）中污垢表面温度Ｔ的计算式为：ｓ自制污垢热阻监测装置中管径ｄ、定压比热Ｔ－ＴｏｉＴ＝Ｔ＋（３）ｓｉ容ｃ、密度ρ和管长ｌ都是常数，流速Ｖ、壁温和入１－Ｅｐ４ｌｈ口温度可测量，代入测量参数可得无垢时污垢热Ｅ＝ｅｘｐ(－ｄρＶｃ)ｐ阻的修正公式为：由热平衡

8、规律可知：Ｒ＝－０．０００００１１Ｔ＋０．０００３５８（１２）ｆｉＴ－Ｔ２ｏｉｈ＝ρπｄＶｃｐ（４）２．２有垢时热阻测量模型修正４Ａ（Ｔ－Ｔ）ｉｗｆｆ有垢情况下，即污垢呈上升趋势并逐渐趋于其中，循环冷却水温度Ｔ可以表示为：ｆＴ＋Ｔ稳定时，利用最小二乘法智能算法修正污垢热ｉｏＴｆ＝（５）［８］２阻。污垢热阻的监测数据满足原型函数ｙ＝由式（４）、（５）可得：ａｌｏｇｘ＋ｂ，应用最小二乘法原理求出ａ和ｂ。其２Ｔ－Ｔｏｉ中ｙ为污垢热阻，ｘ为数据采集时间次序。－Ｅ＝ｅｘｐＴ＋Ｔ（６）