工业循环冷却水的高压脉冲灭菌研究-电气工程专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文中文摘要 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 循环冷却水系统是工业生产中大型设备进行换热所必不可少的附带设备，而 结垢与腐蚀则是影响循环冷却水系统正常工作的重要因素，特别是工业循环冷却 水系统中具有微生物生长和繁殖的条件，容易滋生细菌和藻类。这些微生物在其 生命过程中产生的代谢产物与循环冷却水中的各种盐离子结合会使循环冷却水系 统结垢，甚至腐蚀管道和损坏设备。因此，由微生物引起的结垢与腐蚀是影响工 业循环冷却水系统热交换设备换热效率及使用寿命的主要因素之一。 目前，高压脉冲灭菌作为一项新型的非热处理技术已经得到了广泛的应用， 其实质是利用高强度脉冲电场瞬时破坏微生物细胞的细胞膜，从而导致微生物死 亡。本文针对细菌在其生命周期内的排泄物吸附水中杂质而产生的生物粘泥对循 环冷却水系统造成的危害，设计了一套基于 Marx 电路的高压脉冲灭菌装置，并构 建了微型的模拟循环水系统。通过电磁场仿真软件对处理腔内部电场分布进行了 仿真和分析，最后利用该高压脉冲处理系统进行灭菌实验。本文的主要研究工作 如下： ① 综合国内外参考文献，对高压脉冲灭菌机理进行了详细的分析。主要从高 压脉冲液相放电机理，高压脉冲对水分子结构的影响，以及高压脉冲对细胞结构 的影响三个部分进行研究和分析。 ② 研制了基于 Marx 发生器的高压脉冲发生装置，对电路的充放电模型和电 路各元件参数进行了分析和计算，并设计了单片机控制系统和通讯接口，以实现 脉冲电压、脉冲频率可调和数据通信等功能。 ③ 运用 Ansoft Maxwell 软件对高压处理腔结构进行设计和仿真，包括对针状 电极处理腔、板状电极处理腔和同轴电极处理腔内部的电场分布进行比较分析， 以辅助设计处理腔的结构与电极形状。 ④ 建立了一套模拟循环水系统进行高压脉冲灭菌实验。通过标准平板计数法 测定高压脉冲处理后的活菌数，对高压脉冲灭菌效果进行定量分析。通过琼脂糖 凝胶电泳实验测定高压脉冲处理后细菌 DNA 的损伤效应，对高压脉冲灭菌效果进 行定性分析。 关键词：高压脉冲灭菌，循环冷却水，Marx 发生器，高压处理腔 重庆大学硕士学位论文英文摘要 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II II Abstract Circulating cooling water system is the essential equipment for heat transfer of large-scale installations in industrial production. The important factors which interfere with the normal operation of the system are incrustation and corrosion. Especially in the industrial circulating cooling water systems, there is good condition for microorganisms’ growth and reproduction, so it is easy to breed bacteria and algae. The metabolites, which generated in the microorganisms’ lives, can combine with the various salt ions in circulating cooling water, and the compounds result in the corrosion of pipes and the damage of device. Therefore, the incrustation and corrosion caused by microorganisms are one of the main factors that cut down the heat transfer efficiency and life of heat exchange equipment in circulating cooling water system. At present, sterilization by the high-voltage pulses has been widely applied as a newly-type non-thermal treatment technology, and its mechanism is that high-intensity pulsed electric field can destruct the microbia