地表水源热泵源水侧换热器腐蚀成因分析及控制方法-化学专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文中 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 我国正处于经济快速发展时期，对能源的需求及消耗更是逐年递增。地表水 源热泵作为一种回收和利用低位热能的有效手段之一，可以在夏季制冷冬季制热， 具有明显的环保效益、社会效益和经济效益。重庆地区水资源丰富，流经重庆主 要河流有长江和 HYPERLINK /view/33724.htm 嘉陵江。利用江水做水源热泵水源必须解决江水水质会腐蚀、磨 损和堵塞热泵机组的换热器，同时降低换热效率的问题。其次江水在换热器内流 动换热过程中泥沙会沉淀和附着，形成垢层。铜材因其优异的导电导热性能在换 热器中得到广泛应用，通常情况下铜耐蚀性好，但在含氧的水及含有腐蚀性离子 的溶液中可形成配位离子，产生较严重的腐蚀。为解决铜的腐蚀问题，采用钝化 方式抑制铜及合金的腐蚀是十分经济有效的办法。 本文在分析地表水源热泵换热器铜管表面垢层成分、水质质量基础上，以换 热器铜材（紫铜）为对象，研究了在江水水质环境下，腐蚀性因素对铜材的腐蚀 机理。提出了向常规缓蚀剂 BTA 中加入硫酸铜、硫酸羟铵和离子液体在铜材表面 形成钝化膜的钝化方法，并研究了钝化膜防腐蚀的特性。 本文的主要结论是: 1．通过近两年的江水水质监测，分析其中 pH 值、氯离子、硫酸根离子、钙 镁离子、氨氮、亚铁离子的含量。发现不同地段、不同月份的江水水质都 比较稳定，江水水质年平均 pH 为 7~8，氯离子含量小于 20 mg/L，硫酸根 离子含量小于 100 mg/L，二价铁离子小于 0.5 mg/L，氨氮小于 3 mg/L，电 导率小于 0.5μs/cm。除钙镁总硬度有超出允许值 200mg/L 的情况外，各 项指标均能达到水源热泵源水的水质要求。 2．通过 XRD 对换热器上垢层物相分析得知，主要成分是硅酸盐、钙盐、镁 盐。江水的流动性大，泥沙在取水过程中易进入系统循环沉积，因此实际 运行中需注意取水位置及泥沙的去除。 3．电化学测试表明水质中 pH 值、腐蚀性离子、水温等对无钝化膜铜材料的 腐蚀速率均产生影响。江水中铜电极的在酸性（pH6.5）和高温（40℃） 下，自腐蚀电位负移，腐蚀电流密度增大，腐蚀速率增大。各地段水质对 电极产生腐蚀作用，但没有明显的区域差异。 4．电化学方法分析钝化膜的性能， BTA 在硫酸铜和硫酸羟铵的协同作用下， 能够在铜电极表面形成较完整的钝化膜，使得自腐蚀电位正移，腐蚀电流 密度降低，有效地减缓腐蚀速度；而离子液体（[Bmim]BF4）的加入，使 得复配物稳定性差，抑制腐蚀的效果不明显。 II II 关键词: 水质，垢层，腐蚀，钝化 重庆大学硕士学位论文英 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 PAGE PAGE IV ABSTRACT China is in a period of rapid economic development, energy demand and consumption is increasing year by year. As an effective means of recovery and utilization of low-grade heat energy, surface water source heat pump can provide heating and cooling service for summer and winter. There is a significant environmental, social and economic benefit. Several rivers flows through Chongqing, the main rivers are the Yangtze River and Jialing River. Making use of river water as water source, the corrosion, wear and clogging of the heat exchanger heat pump units which are caused by water quality are needed to be done, because of reducing heat transfer efficiency. Secondly, sediment of water will precipitate and adhere to form a scale layer while flowing. Copper is widely used for its electrical and thermal conductivities in heat exchanger