静电场作用下水流速度变化对电厂循环水阻垢效果影响研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100144硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：环境工程论文题目：静电场作用下水流速度变化对电厂循环水阻垢效果影响研究英文题目：Studyontheeffectofscaleinhibitiononcirculatingwaterofpowerplantwithflowvelocitychangeunderelectrostaticfield学生姓名：王雨萌导师姓名：刘智安教授二○一八年六月I内蒙古工业大学硕士学位论文I内蒙古工业大学硕士学位论文摘要利用“双通道工业循环冷却

2、水动态模拟实验台”和“离子棒阻垢处理器”进行了模拟动态阻垢实验研究，探究了不同静电场作用下循环水流速变化对阻垢效果的影响。在电压4000V和6000V条件下，分别进行了水流速度为0.45m/s、0.60m/s、0.75m/s和0.89m/s下的阻垢动态模拟实验。实验结果表明，电压为4000V的阻垢效果好于6000V，其中，电压4000V，流速0.89m/s的阻垢效果最好，平均阻垢率为55.82%。电压6000V，流速0.45m/s的阻垢效果较差，平均阻垢率仅为19.9%。通过对静电场作用下水分子氢键和电偶极矩变化的分析得知，离子棒静电场提供的能

3、量较低，对水分子的极化作用基本可以忽略。因此，在分析静电场作用下的阻垢作用时，应重点考虑静电场作用下，循环水流速变化对CaCO3晶体以及铜管内水流的紊流层、过渡层和黏性底层影响的角度进行分析。应用扫描电镜与X射线衍射仪测定CaCO3附着垢和脱除垢的晶体结构，获得了有关于CaCO3晶体方面的数据。结果显示CaCO3水垢的主要物相为文石和方解石，其中文石含量较大。附着垢的晶粒尺寸大于脱除垢的晶粒尺寸，且附着垢的晶面间距小于脱除垢的晶面间距。从实验组附着垢可见，4000V电压作用下，CaCO3结晶度总体低于6000V作用下的结晶度，说明在离子棒静电场

4、作用下CaCO3水垢的结晶度降低对阻垢效果的提高具有促进作用。对照组的脱除垢中，随着流速的增加结晶度降低，随着流速的增加阻垢率也增加，因此，循环水流速对结晶度和阻垢率会产生较大影响。实验表明，在静电场作用下，虽然水溶液的黏滞系数μ增大导致了黏性底层厚度δ增大，而循环水流速vm增大时δ又趋于减小，但是黏性底层厚度δ强烈受循环水流流速vm的制约，最终作用结果使得黏性底层厚度δ减小。计算表明，流速为0.45m/s的较低流速下，黏性底层相对较厚，对流传质成为影响成垢离子运输的主要原因，因此流体的切向应力对CaCO3微晶的析出和结垢影响较小，阻垢率相应较

5、低；而流速为0.89m/s的较高流速下，黏性底层相应减薄，晶体的表面反应控制着结垢的过程，此时流速增加导致流体切向应力也增大，对CaCO3微晶的冲刷能力也加大，阻垢率也随之增大。因此，相对于静电场来说，循环冷却水流速的变化对阻垢率的影响更大一些。关键词：静电场；循环水流速；阻垢率；黏性底层；CaCO3晶体I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractByusingthe“DoubleChannelIndustrialCirculationCoolingWaterDynamicSimulationTestBench”and“IonRodScaleI

6、nhibitorProcessor”,theinfluenceofelectrostaticfield,flowraterelatedtothescalecontroleffectofpowerplantcirculatingcoolingwaterandscaleinhibitionmechanismwereinvestigatedbasedonthechangeofthevoltageandcirculatingcoolingwaterflowrate.Intheconditionsof0.45m/s,0.60m/s,0.75m/s,and

7、0.89m/s,thedynamicsimulationexperimentsofscaleinhibitionat4000Vand6000Vwereperformed.Theexperimentalresultspresentthattheresistanceis4000V.Thescaleeffectisbetterthanthatof6000V.Amongst,thevoltageat4000Vandtheflowrateat0.89m/shavetheoptimalscaleinhibitionrate,whichtheaverages

8、caleinhibitionrateis55.82%.Withthevoltageat6000Vandtheflowrateat0.45m/s,the