[發(fā)明專利]基于稱重法評(píng)定材料表面阻垢性能的測(cè)量方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810050303.9
• 申請(qǐng)日: 2008-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101246105A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐志明;張仲彬;楊善讓;張兵強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/02
• 分類號(hào): G01N5/02
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所
• 代理人: 張瑜聲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)模擬綜合評(píng)價(jià)材料表面阻垢性能的測(cè)量裝置及方法，尤其涉及一種利用檢測(cè)污垢沉積重量來(lái)評(píng)價(jià)換熱面阻垢性能的測(cè)試方法及所用裝置。

背景技術(shù)

換熱表面結(jié)垢是一個(gè)無(wú)法回避的難題，由于污垢的存在使換熱面的傳熱性能下降，流動(dòng)阻力增加，使設(shè)備經(jīng)濟(jì)、安全性降低。因此，評(píng)價(jià)換熱材料表面阻垢性能尤為重要。目前常規(guī)評(píng)價(jià)熱面污垢監(jiān)測(cè)的稱重法常常受到材料表面制作工藝的限制，對(duì)于不同材料表面阻垢性能評(píng)價(jià)時(shí)，常規(guī)稱重法是一種耗時(shí)費(fèi)力的方法，存在檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、操作繁瑣、重復(fù)性差等缺點(diǎn)。

隨著科技的進(jìn)步，新興換熱表面材料不斷出現(xiàn)，在戶使用時(shí)，由于多種因素的影響，難以根據(jù)實(shí)際需要選擇出經(jīng)濟(jì)適用的阻垢表面。因此，急需一種考慮全面、易操作且重復(fù)性好的表面材料阻垢性能綜合評(píng)價(jià)裝置及方法以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種基于稱重法評(píng)價(jià)材料表面阻垢性能的測(cè)量裝置及方法。

本發(fā)明是一種基于稱重法評(píng)價(jià)材料表面阻垢性能的測(cè)量方法，是通過(guò)模擬換熱器實(shí)際運(yùn)行工況，定時(shí)拆取實(shí)驗(yàn)箱中被測(cè)材料試片，然后在電熱恒溫鼓風(fēng)箱干燥，用電子天平稱量試片的污垢增重，得到阻垢材料表面。

對(duì)于析晶污垢，其誘導(dǎo)期是指從溶液達(dá)到過(guò)飽和時(shí)刻起到晶核長(zhǎng)大并彼此相連，乃至覆蓋了整個(gè)測(cè)試表面，形成了一極薄的結(jié)晶層，此時(shí)認(rèn)為誘導(dǎo)期(見(jiàn)圖6中A點(diǎn)以前曲線段)結(jié)束。本發(fā)明用晶核臨界直徑為污垢層厚度計(jì)算出單位面積上的污垢增重值，并以該值作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷污垢誘導(dǎo)期的結(jié)束點(diǎn)。污垢的增重可以通過(guò)下式計(jì)算：

Δm＝2R_cAρ(1)

式中：Δm為污垢增重值；R_c為污垢晶核臨界半徑；A為單位表面積；ρ為污垢層密度(取2700kg/m³)。

污垢晶核臨界半徑R_c可通過(guò)Gibbs-Thomson方程進(jìn)行計(jì)算。

Rc=2γ13MRTρlnS---(2)]]>

式中：R為氣體常數(shù)，8.314J·mol^-1·K^-1；T為溫度，K；S為飽和比；M為CaCO₃摩爾質(zhì)量，kg·mol^-1；γ₁₃為過(guò)飽和溶液與結(jié)晶新相間界面能，J·m^-2，可通過(guò)楊氏方程(3)計(jì)算：

γ₂₃＝γ₁₂+γ₁₃cosθ₁₂????(3)

式中：θ₁₂為相間接觸角，γ₂₃，γ₁₂，γ₁₃為相間界面能。

對(duì)于其它類型污垢的誘導(dǎo)期可根據(jù)工作介質(zhì)中污垢顆粒的平均直徑進(jìn)行計(jì)算。

而污垢漸近值則可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果確定，即隨著實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間的增加，試片上污垢增重不再發(fā)生變化，認(rèn)為達(dá)到污垢漸近值(圖6中B點(diǎn)以后的曲線段)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種基于稱重法評(píng)價(jià)材料表面阻垢性能的測(cè)量方法，由如下步驟組成：

在材料表面阻垢性能測(cè)量裝置的實(shí)驗(yàn)箱通道內(nèi)試片架上，安裝需要測(cè)試的并已編號(hào)的待測(cè)表面材料試片；

向所述測(cè)量裝置中的下水箱中注入工作介質(zhì)，用設(shè)在所述的下水箱中的電加熱器將其加熱到設(shè)定的溫度值，啟動(dòng)攪拌器并調(diào)整其轉(zhuǎn)速，待溫度穩(wěn)定；

開(kāi)啟上述測(cè)量裝置中工作介質(zhì)循環(huán)回路中的循環(huán)泵，使工作介質(zhì)循環(huán)；調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度至需要流量，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，直至出現(xiàn)漸近值時(shí)停止循環(huán)泵；