超声波作品摘要.ppt

作品目录 参赛作品介绍 研究背景及现状 常见垢的类型 传统的除垢方法及缺点和不足 超声波除垢原理及优缺点 实验方法 实验数据及结果分析 作品创新点及前景展望 参赛作品介绍 可调式超声波发生器（H66MC） 超声波换能器 超声波变幅杆 换热器综合试验台 可调式超声波发生器（H66MC） 超声波换能器 贴图 超声波变幅杆 贴图 换热器综合试验台 贴图 （4）腐蚀结垢：换热介质腐蚀换热面，产生腐蚀产物沉 积于受热面上而形成污垢； （5）生物结垢：对于常用的冷却水系统来讲，工业水中往往含有微生物及其所需的营养，这些微生物群体繁殖，其群体及其排泄物同泥浆等在换热表面形成生物垢； （6）凝固结垢：在过冷的换热面上，纯液体或多组分溶液的高溶解组分凝固沉积。 研究背景及现状 换热器是实现冷、热流体相互换热的设备，它在电力、制冷、化工、冶金等许多工业领域得到了广泛的应用。工业换热器在使用过程中，污垢沉积物会不可避免地沉积在换热表面上，即结垢现象。 污垢沉积物热阻较高，这大大降低了换热速率，同时减小了流道面积，流体流动阻力增大，能耗增加，由此而造成了一系列的经济损失。据统计，我国每年由于换热器结垢而造成的经济损失高达 100 亿元。 传统的除垢方法及优缺点 1、机械清洗 通过机械作用提供一种大于污垢黏附力的力而去除附着在表面的污垢， 这种清洗方法对于碳化污垢和硬质垢具有较高的效率。 2、喷射清洗 利用喷射设备将介质以极高的冲击力喷入换热器的管侧和壳侧，起到除垢的目的。 3、管内插入物清洗 这种方法只能除去管子里面的污垢，它依靠插入物在管内的运动，与管子内表面接触，达到去除污垢的效果。 4、化学清洗 加入除垢剂以减少污垢与换热面的结合力，使其从受热面上脱离。 传统除垢的缺点和不足 传统的机械清洗和管内插入物清洗往往需要停机处理，这对于电厂、制冷、冶金、化工等企业来说无疑致命的，停机就意味着所有的设备必须全部关掉，巨大的损失也就随之而来，同时也将引发一系列的问题。 其次传统的化学清洗方法：这种的方式往往会污染水质，不能循环利用，从而白白浪费了大量的水资源。 还有就是高压水射流清洗：这种清洗往往由于不容易掌握流体出口的压力、速度以及出口的方向，很容易在凝汽器的管口造成冲击和永久性破坏。 超声波除垢原理及优缺点 超声波的除垢原理 超声波是频率大于 20kHz 以上的声波， 是一种机械振动在介质中的传播过程， 其频率高，波长短超声波装置主要由超声波发生器、 传声系统和置于管道内的压电换能器等组成。超声波防垢主要是利用超声波功率振动处理液体， 使壁面上的垢分散、 松散、 粉碎、 脱落， 不易附着在管壁上， 从而达到防垢、 除垢的效果， 改善并提高了热传导效率 （1）超声波的剪切作用。由于超声波在液体、 垢质和容器管壁中的吸收和传导速率不同， 因而在不介质中产生传播速度差， 在液体、 垢层和管壁之间形成剪切力， 直接导致垢层疲劳、 松动、 脱落。通过超波处理， 对液体中成垢物质的特性产生了明显影响。 （2）超声波的空化作用。超声波能量可使被处理液体中产生大量的空穴和气泡， 当这些空穴和气泡迅速湮灭时， 便在特定范围内形成强大的压力峰， 使成垢物质迅速被粉碎成细小的垢粒而悬浮于液体中，并且导致已形成的垢物被破碎和脱落。 （3）超声波的活化作用。通过超声波的作用，可提高液体和成垢物质的分子活性， 使垢晶状态发生明显改变， 由原来的四方晶体转变成不规则的无棱晶体， 且体积只有超声波作用前的百分之一至万分之一， 改变了垢晶生成和沉积的条件， 降低了液体的分子表面张力， 改善了流变性 超声波的强化换热原理 强烈的声振能显著地加快换热过程。在光滑圆筒体中，与壁面垂直的轴对称声流和平面声流都能深入到这些层中，使边界层和层流内层发生变形，位移和湍动，薄层被扩散转移到另外的位置上并发生旋动。在被激发的共振系统中，轴对称声流贯穿边界层而扩展到流动主体中，引起层流。内层、边界层和流动主体的强烈扰动，所有这些变化的结果，不但使得结垢层破坏，而且传热过程也得到强化，从而提高给热速率。工业试验表明，用液体施加超声波振动的方法在垂直列管换热器对水换热时，给热速率提高了3倍；在水平列管换热器中可使介质的给热系数提高19-23倍 退一步说，即使超声波不能彻底的防垢除垢，只要能有效地延缓结晶盐的结垢速度，显著地提高设备的运转率和换热率，也同样具有很高的应用价值和使用前景 实验方法 我们的实验平台是热能实验室的换热综合试验台 1、先进行正常的换热系数的测定，记录多组数据。实验流体包括冷流体（日用的自来水）和热流体（经过加热到80度左右的自来水） 2、连续向换热设备里面通入氢氧化钙溶液，使得冷水管道能够在壁面生成垢，并依附在换热壁面。时间