超聲防垢阻垢機理的動態(tài)力學分析基本信息

換熱設備的積垢一直是嚴重困擾熱電、化工、石油開采、煉油等生產(chǎn)領域正常生產(chǎn)的主要障礙之一。目前通用的化學法或化學與機械結合法除垢有許多缺點。超聲波防垢阻垢一種物理防除垢技術，不僅能夠減緩積垢形成的速度，防止積垢，甚至可以破壞已有積垢。該技術具有投資小、處理水量大、自動化程度高、施工簡潔、對垢物類型無選擇以及對介質和環(huán)境基本無污染等優(yōu)點，國內外在實際應用方面取得了一定的成果?，F(xiàn)有的一些對超聲防垢阻垢機理的研究多是在實驗室相對靜態(tài)下進行的。這與實際對象的流動性、流體壓力和溫度的多變性以及溶質的多樣性等相差較大。本項目研究流動液體的超聲防垢阻垢機理，著重研究流動液體的動力學性能及物理化學參量與大功率超聲參量之間的相關關系，探索液體流動狀態(tài)下超聲防垢、阻垢的機理，為新型超聲防垢、阻垢技術的開發(fā)提供科學依據(jù)。項目成果對于新型節(jié)能防除積垢技術的發(fā)展具有積極的推動作用。

1、利用超聲波防垢除垢后，不需要做定期的化學除垢，因為超聲波除垢和防垢是同步進行的，有垢除垢，無垢防垢，長期無后顧之憂。

2、傳統(tǒng)的停工清垢，常常是計劃外的停工，裝置局部停工或設備切換條件下運行，不但給正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，還會產(chǎn)生計劃外的費用，而利用超聲波防垢除垢，完全是在線進行，與生產(chǎn)毫不沖突，使得生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加的穩(wěn)定可靠，降低了不必要的停機時間。

3、節(jié)能效果顯著，平均節(jié)能30%，并且與其他方式相比，延長了換熱器使用壽命，避免了除垢停工停產(chǎn)造成的損失。利用超聲波除垢為企業(yè)節(jié)省了費用開支，創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。

4、超聲波防垢除垢完全是物理過程，不需要使用任何化學藥劑，無腐蝕、無污染，對操作人員的健康以及換熱器無任何損害，具有較好的社會效益。

5、利用超聲波防垢除垢低功耗，運行費用低，可在線連續(xù)工作，實現(xiàn)了全自動化，無須設崗專人操作。

總之，超聲波防垢除垢設備具有既能防止積垢的形成，又能破壞已有積垢的雙重作用。經(jīng)長期實踐證明，這一技術是現(xiàn)代除垢中最實效，最具科學的方法，其推廣價值在環(huán)保節(jié)能、提高工效、降低成本等諸方面具有廣泛的意義。 2100433B

超聲波防垢是一種機械震動在介質中傳播過程，超聲波頻率高，波長短。超聲波除垢設備主要由超聲波發(fā)生器、傳聲系統(tǒng)和換熱器管道內的換能器等組成。超聲波防垢主要是利用超聲波功率聲場處理流體，使流體中的垢物質在超聲波作用下，理化指標和形態(tài)產(chǎn)生變化，使成垢分散、松散、粉碎、脫落，不容易附著在管壁上，從而達到了換熱器防垢除垢的效果，改善并提高了熱傳導效率。超聲波的防垢除垢的原理主要體現(xiàn)為以下幾個方面：

1、空化作用：超聲波的能量對被處理流體介質直接產(chǎn)生大量的空穴和氣泡，當這些空穴和氣泡破裂和擠壓時，產(chǎn)生一定范圍的強大的壓力峰，局部的壓力峰可達上千個大氣壓，成垢物質在壓力峰作用下，粉碎懸浮于水中，并使已生成的垢層破碎使其易于脫落，這樣達到超聲波除垢的目的。

2、活化作用：超聲波在流體中產(chǎn)生“空化”作用，提高流動流體和成垢物質的活性，破壞垢類生成和在換熱器管壁沉積的條件，使成垢物質在流體中形成分散沉積體而不在管壁上形成硬垢，這樣達到超聲波防垢的目的。

3、剪切作用：超聲波輻射在垢層和管壁上及水中，由于對超聲波頻率響應不同，三者產(chǎn)生不同步的振動，因此產(chǎn)生高速的相對運動。由于速度差形成垢層與換熱器管壁界面上的相對剪切力，從而導致垢層產(chǎn)生疲勞而松脫，這樣達到超聲波除垢的目的。

4、抑制作用：通過超聲波的作用改變流體主體的物理化學性質，能抑制水中離子在壁面處的成核和長大。因此，減少粘附于換熱器面上成垢離子的數(shù)量。實踐研究證明，超聲波作用時間越長防止成垢物質結垢效果越佳?？傊?，水在超聲波作用下，當超聲波能量足夠大時，即“功率超聲”能夠在常溫、常壓的環(huán)境條件下，使傳導介質中產(chǎn)生短促的，局部的，極大的高溫、高壓、高強電場的極端物理環(huán)境，流體會產(chǎn)生所謂的“聲空化效應”從而引發(fā)許多的力學、物理、化學、生物等效應，達到流體中超聲波防垢、除垢目的。

超聲波防垢器的關鍵技術特色是：避開了從處理換熱介質液體本身的難點上下功夫，而是轉移到針對結垢的壁面（即換熱界面）實施動態(tài)處理、進行防除結垢。這就抓住了解決問題的關鍵點，因為不管換熱介質中所含垢質成分的性態(tài)如何、含量多少，只要不讓垢質成分結掛在換熱壁面上，防除結垢的目的就實現(xiàn)了。可以說，這一重要突破，是防除結垢技術領域一次質的飛躍。