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管壳式换热器壳程多相流清洗技术实验研究 　　 本文是根据管壳式换热器壳程的实际情况，做了一定的简化，制作了管壳式换热器壳程的实验模型，用此模型建立了壳程多相流清洗循环系统。在此系统上进行管壳式换热器壳程多相流清洗实验研究。由于各种条件限制，仅对管壳式换热器壳程多相流清洗实验做了固液两相流清洗实验。 　　 一、管壳式换热器壳程两相流清洗实验装置 　　 管壳式换热器两相流清洗装置系统示意图如图1所示。该装置利用磁力驱动泵对液体作功，使液体高速流动，通过固体颗粒置入装置将固体颗粒加入到循环系统当中，固体颗粒在高速流动的液体带动下，将对管壁进行连续的刮碰、撞击以达到清洗的目的；通过前期数值模拟可以证明高速流动的液体足以可以带动固体颗粒实现清洗，但两相流时可能清洗不够均匀，可以通过本实验进一步得以验证。 　　 　　1―管壳式换热器 2―控水阀 3―固液混合物 4―过滤网 　　5―水槽 6―固体颗粒置入装置 7―漏斗 8―磁力驱动泵 　　图1 管壳式换热器多相流清洗装置系统示意图 　　 磁力驱动泵的作用是对液体作功，增大清洗液体的压力能和速度能，使其满足污垢清洗的能量要求；固体颗粒置入装置的作用是将固体颗粒加入到循环系统当中；漏斗的作用是便于固体颗粒进入；过滤网的作用是将从管壳式换热器壳程中流出的固液混合物中的固体颗粒拦截、回收，防止其进入水槽内，进而进入磁力驱动泵而破坏磁力驱动泵（磁力驱动泵不可以输送带有颗粒的液体）；水槽的最主要功能是回收固液流体，并兼作磁力驱动泵的泵槽。 　　 根据所设计的实验方案，进行了具体的实验，其实验的实物图如图2所示。 　　 二、多相流清洗技术的基本原理 　　 多相流是指两相或两相以上不相溶（或具有相界面）物质的混合体。 　　 当管间流速达到一定值时，水流将产生强烈的弥散涡流，对管壁具有较强的冲刷效应，将一定粒度范围的固体颗粒按适量的配比置入清洗水流后，固体颗粒借助水流的载带及涡流效应可与水充分地进行掺混，实现均匀流态化。显然，这种液固两相流由于固体颗粒可与水充分地进行掺混，其速度松弛的时间???长，因此，固体颗粒具有较高的动能。当这种液固两相流连续不断地循环流经管壳式换热器管间环隙时，均匀流态化的固体颗粒随机而频繁地碰撞、擦刮管子的表面污垢，对污垢施加强烈的冲刷、磨削和破碎等物理作用，从而达到除垢清洗的目的。 　　图2 管壳式换热器多相流清洗装置系统实物图 　　 　　 三、实验仪器和设备 　　 1.管壳式换热器 　　 根据管壳式换热器的实际样子进行了简化，主要针对壳程部分制作的模型。如图3所示。其几何参数为壳体长为500mm内径为190mm，19根管子，管径为20mm成正三角形排列，管间距为35mm，弓形折流板4块。为了便于观察管子外壁的清洗情况，其中的6根管子为可拆卸抽出，这6根管子的端部加有可拆密封堵头如图4所示。 　　 　　图3 管壳式换热器模型 　　 2.动力源 　　 循环速度直接影响到固体粒子的流化程度和防、除垢效果。循环速度加大，将使粒子获得的动能加大，粒子与壁面间的碰撞力增大，防、除垢效果增强，但随着循环速度的增大，粒子与液体间的摩擦损失加大、压降增加，能耗增大，所以要存在一个适宜的液体循环速度。 　　图4 管壳式换热器模型可拆卸管堵头 　　 　　 本实验的动力源是根据实验室现有设备，采用的是磁力驱动泵，如图5所示，磁力驱动泵的优点是密封较好，缺点是输送液体不可以带有固体颗粒。 　　磁力驱动泵 ： 　　 型号：50CQ―50型号 　　 流量：130公升/分 　　 扬程：50米 　　 入口直径：50毫米 　　 出口直径：25毫米 　　 流速计算： 　　 流量：Q=130公升/分=7.8立方米/小时=0.00217立方米/秒 　　 出口流速： 米/秒 　　 　　 图5 磁力驱动泵 　　 3.过滤网与水槽： 　　 由于本次实验采用的是磁力驱动泵，磁力驱动泵输送的液体不可参有固体颗粒，因而在水槽上方加了过滤网，用于过滤由管壳式换热器壳程出口出来的固液混合物中的固体颗粒，并可以回收。过滤网下的水就可以再次进入循环系统。如图6所示。 　　 4.固体颗粒置入装置 　　 本次实验的固体颗粒加入装置如图7所示，本装置是采用的两个球阀通过一段管连接，在上面的球阀上面再放一个漏斗，便于颗粒的加入。系统运行时把下面的球阀关闭，上面的球阀打开加入固体颗粒，当固体颗粒进入短管中后，关闭上面的球阀，然后打开下面的球阀让固体颗粒进入循环系统中，固体颗粒就会在液体的带动下进入管壳式换热器的壳程。 　　 　　图 6 过滤网与水槽 　　 　　图7 固体颗粒置入装置 　　 四、清洗磨料的选择 　　 针对不同的物料特性，适当选择固体颗粒种类。不