超声空化防垢实验研讨.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：083469 超声空化防垢实验研究超声空化防垢实验研究 超声空化防垢实验研究超声空化防垢实验研究 李虹霞, 淮秀兰, 梁世强 中中国科学院工程热物理研究所，北京，100190 Tel：010E-mail ：hxl@mail.etp.ac.cn 摘要：本文针对换热设备的积垢与能源浪费问题，建立了超声空化防垢实验测试平台，并进行了系统 实验研究，采用显微放大摄影系统详细观测了超声空化防垢过程中的积垢现象与防垢效果，系统研究 了空化强度、空化距离、液体温度及浓度等因素对防垢效果及积垢沉积的影响规律。 关键词：超声空化 防垢 温度 浓度 空化强度 0 前言 从20世纪90年代开始学者们开始关注将超声技术用于防除垢，并逐步尝试将其用于 石油、化工等行业中的各种热交换系统。将声空化直接强化传热技术与声空化防除垢强 化传热技术相结合应用于换热过程，从多角度提高换热效率与节能效果并减小环境污 染，是一种集高效、节能、环保为一体的创新性实用新技术，具有极为广阔的应用前景， 其中技术的掌握运用水平、声学参数的选择以及因地制宜的应用方法是该技术的关键， [1] 迫切需要进行系统深入的研究 。 为此，本文建立了声空化防垢实验测试平台，并进行了系统实验研究，采用显微放 大摄影系统详细观测了声空化防垢过程中的积垢现象与防垢效果，系统研究了空化强 度、空化距离、液体温度及浓度对防垢效果的影响规律，得出系统运行最佳条件。 1 超声空化防垢机理 1.1 空化效应 当超声声压超过空化阈值时，超声能量能够使被处理液体中产生大量的空穴和气 泡。当这些气泡在声压作用下崩溃或相互挤压时，产生强大的压力峰使成垢物质迅速被 ［2，3，4］ 粉碎成细小颗粒悬浮于液体中 。气泡崩溃产生高压时液体中还会产生一定的高温， 这时的高温高压会直接影响空化效应。 [5] 根据前人的论述，对于较大的空泡，即P 2σ/R 时，Blake阀值压力P 有 ： h e B (1) 对于较小的空泡，即2σ/R P 时有： e h (2) 式中，R —空化泡的半径；P —流体静压力；σ—液体的表面张力系数；2σ/R — 空 e h e 化泡的表面张力。 资助项目：国家 863 计划(2006AA05Z203) 通过对瞬态空化理论的研究，可以得到以下两个公式[5，6] ： 空化泡内最大压力