一种换热器污垢特性监测方法

摘要

本发明是一种换热器污垢特性监测方法，其特点是，包含有：人工硬水配置、水浴温度的建立、污垢实验、数据的测量、工质元吸热量的计算、更换实验管和改变实验工质的流速等步骤，将不锈钢材质的实验管装入实验系统；启动变频水泵，将工质送至实验管段，进行热交换，吸收热量；将在线测得的工质的温度、流速等参数，连同实验管参数等代入工质元单位时间吸热方程，通过绘制工质元吸热量曲线，反映了该实验管污垢特性随时间变化的趋势。使用时，启动在线监测系统，采集实验管入口温度、出口温度，流速等信号，将信号输入计算机，计算工质元吸热量。具有方法科学合理，切实可行，实际应用价值高，能够快速、准确的对换热器污垢特性进行监测的特点。

主权项

一种换热器污垢特性监测方法，其特征是，它包含如下步骤：1)人工硬水的配置：取清洁自来水，向其中添加CaCl₂和Na₂CO₃药品，配置硬度为800mg/L的硬水；2)水浴温度的建立：通过温度可控电加热管对实验水槽水浴进行加热，直至达到预设温度，通常设定水浴温度为40℃；3)污垢实验：将实验系统中的下位水箱的人工硬水经泵由下位水箱底部抽吸并送至上位水箱，再经上位水箱下部连接管上的手动调节阀调节水流流速，并将所述的硬水送至实验管段，在实验管内，所述的硬水通过管壁吸收热量，硬水的温度升高；之后，该硬水被送至空冷装置进行冷却，然后送回下位水箱，在下位水箱，利用水冷装置进一步冷却，接着冷却后的硬水经由泵重新送至上位水箱，进入下一个循环，如此往复，在整个实验过程中，始终保持下位水箱的温度为25℃；4)数据的测量：实验管出、入口温度及水浴温度由Pt100热电阻来测量，其测温范围：‑200～650℃，等级为A级，允许误差为：±(0.15+0.002|t|)℃；流量信号由YJF‑YK‑CSB‑3000超声波流量计来测量,等级为1.0级，即其允许相对误差为±1.0％，所有测量信号经893‑IDCN分布式数据采集系统送入计算机进行相应的处理；5)工质元吸热量的计算计算步骤为：将实验所监测到的实验管出、入口温度以及流速代入基于能量守恒定律所推导出的单位工质元吸热公式ΔQ＝c·Δm·ΔT＝c·Δm·(T₂‑T₁)   (1)式中，ΔQ为单位工质元的吸热量，J；c为水的比热容，J/(kg·℃)；Δm为单位工质元，kg；ΔT为单位工质元的温升值，℃；T₁、T₂分别为该工质元t₁时刻、t₂时刻的温度值，℃；Δm的计算公式为：Δm＝ρΔl(πD²/4)   (2)式中，ρ为水的密度，kg/m³；Δl为所选取的工质元沿实验管轴向的长度，Δl<<L，m；D为实验管的直径或等效直径，m；通常，T₁值取为实验管段入口温度值T_i，℃；此时T₂的计算公式为：$T_2=T_i+(T_o-T_i)\frac{L_1}{L}---\left(3\right)$式中，T_o为实验管段出口温度值，℃；L为实验管长，m；L₁为工质元Δm沿实验管轴向单位时间内所流过的距离，m，L₁的计算公式为L₁＝VΔt   (4)式中，V为工质的流速，m/s，Δt——为单位时间，s；6)更换实验管，其他实验条件不改变，重新实验，基于实验数据，绘制不同类型的实验管的污垢生长趋势，在此，共需进行两次更换，分别为由光管更换为弧线管，由弧线管更换为缩放管，实验管材质皆为不锈钢，管长为2.22m；7)改变实验工质的流速，其他实验条件不改变，重新实验，基于实验数据，绘制实验管不同流速下污垢生长趋势，在此，流速设定范围为0.1‑1.0m/s。