海水冷却水析晶污垢分析及其生长模型



海水冷却水析晶污垢分析及其生长模型

杨大章1，柳建华1，2，鄂晓雪1，姜林林1

（1上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093；2上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海200093）

摘要：海水冷却水广泛应用于沿海地区的石油、化工、电力和船舶领域，但是海水容易引起严重的析晶结垢，从而降低换热效率和运行能耗。本文对海水析晶污垢的形成过程进行了静态实验研究，通过XRD分析了海水析晶污垢的组成，结果显示污垢主要成分为CaSO4·2H2O和Mg(OH)2。本文提出了海水析晶污垢的生长模型，推导了污垢生长曲线关联式m=ke−bt+M0，拟合了80℃时不同表面粗糙度试片的海水析晶污垢生长关联式和生长曲线，拟合最大相对误差15.7%。海水析晶污垢生长关联式和生长曲线显示，海水析晶结垢的诱导期、污垢生长速率和结垢量与海水中成垢离子的晶体生长活化能、过饱和度以及换热试片的表面粗糙度有关，试片的粗糙度越小，海水析晶结垢的诱导期越长，生长速率越慢。

关键词：结晶；结垢；动力学模型；海水

第一作者：杨大章（1986—），男，博士研究生，主要从事海水换热特性及结垢规律研究。E-mail ydz201@163.com。联系人：柳建华，教授，博士生导师，主要从事制冷与换热技术研究。E-mail lwnlwn_liu@ 163.com。

在能源、石油、化工、冶炼等领域，人们对冷却水的需求非常大，据统计2012年我国全国工业用水总量为1423.9亿吨，其中冷却水用量占到85%以上[1]。在沿海地区，化工企业、发电厂、船舶码头通常使用海水作为冷却水，且用水量巨大。据统计，全美约有42%的发电厂冷却系统使用海水[2]，一个500MW的核电站所需要的海水冷却水流量可达到30m3/s[3]。……