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      哈雷釬焊板式換熱器
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      超聲波技術在板式換熱器板片清洗方面的應用研究

      點擊:1919 日期:[ 2014-04-26 22:43:05 ]
      姜守霞,鄭洪江 ,賈樹勇(吉林師范大學化學院,吉林四平136000)   板式換熱器以其優良的可拆卸性和較高的傳熱速率被廣泛的應用.尤其是近些年來我國普遍實行熱電聯產,集中供熱部門大多采用板式換熱器進行換熱.但由于水質等原因,板式換熱器板片表面極易結垢,這勢必會降低傳熱性能,造成能源浪費.因此,對其進行定期清洗是必要環節.目前我國供熱行業對板式換熱器板片的清洗一般采用人工刷洗或酸洗.人工刷洗勞動強度大、效率低、質量差,酸洗大多用的是鹽酸,雖然能達到一定的清洗效果,但對不銹鋼板片材質損害嚴重,降低板片使用壽命,更重要的是酸洗廢液排放不利于環保.我國目前正在清洗行業推行整體淘汰ODS(氟氯烴類物質)清洗劑的工作,因此放棄傳統的清洗物質,替代以新工藝、新設備對板式換熱器片進行清洗勢在必行.為了尋求合適的清洗方法和手段,采用超聲波技術與水基清洗劑結合的方式,進行模擬工業試驗,收到了良好的清洗效果. 1 超聲波清洗的特性 超聲波清洗污垢主要是通過空化效應來實現的.利用超聲波發生器產生的高頻電流轉換成相同頻率的機械波,以超聲波的形式傳播入清洗液中,并在清洗液中形成數以萬計的微小氣泡,進而產生近似真空的微小空穴,在超聲波的作用下,這些密集的氣泡迅速破裂,瞬間形成超過幾千個大氣壓的瞬時高壓及局部高溫,強烈的沖擊波不斷轟擊清洗物表面,使附著物迅速從物體表面剝落,配合以清洗劑,達到快速清除污垢的目的.對于一些溝槽、多孔、狹縫之類的不規則表面,超聲波清洗更有效. 超聲波清洗的效果主要與以下因素有關:(1)超聲波的功率密度.超聲波的功率密度越高,空穴作用越強,清洗效果越好,一般情況下,超聲波的功率密度設定在0.5—1w/cm2.(2)超聲波的頻率.超聲波的頻率越低,清洗作用越強,視被清洗物臟污程度來選擇,目前常用頻率為20-50kHz.(3)清洗溫度.對于超聲波而言,在30—40℃時其空穴作用最強,溫度升高,清洗液中產生氣泡會折斷聲波,使超聲波減弱,水基清洗液適宜的溫度為60℃,此時空化最活躍.所以,一般場合清洗液溫度設定在50—60℃.2 板式換熱器板片污垢主要成份板式換熱器板片材質一般采用奧氏體不銹鋼SUS304,SUS316L,鈦及鈦合金等,板片表面設計成凹凸不平的人字型波紋及魚尾紋等特殊形狀,模壓一次成型,使用中根據工藝需要選定單板換熱面積和整機換熱面積.由于工況條件的差異等,板片表面形成的污垢成份比較復雜.我們選定具有代表性的某電廠換熱站使用一個采暖期的換熱器板片作為被清洗物,進行實驗研究.一般電廠供熱所用的板式換熱器冷熱通道所走的均為水,熱道水為循環水,來自電廠熱網;冷道水為地下水.根據系統內冷熱介質的實際運行情況,取其典型垢樣進行定性分析,發現污垢主要成份以碳酸鹽為主,其次是硅酸鹽、硫酸鹽、灰分等. 3 清洗劑的確定 根據超聲波清洗的特性,污垢的成份及板片材質等情況,經過多次實驗評價、篩選,選用以一種非離子表面活性劑為主劑,再復配其它表面活性劑及助劑的低泡水基清洗劑來配合超聲波清洗.此種非離子表面活性劑濁點低于60℃(也就是清洗溫度接近此濁點溫度,便可達到最佳清洗效果),臨界膠束濃度小于0.05g·L-1,具有低溫,低濃度下取得高去污力的性能.其它表面活性劑的加入主要是發揮協同效應.使表面活性劑通過迅速的吸附、潤濕,滲透到金屬表面,降低污垢與金屬表面的粘附力,使污垢從金屬表面剝落,分散到清洗液中.低泡水基清洗劑的配方見表1. 4 超聲波模擬清洗實驗(1)實驗條件.實驗用超聲波清洗機選用深圳科偉達超聲波設備有限公司生產的KWT—1012型單槽式超聲波清洗機,功率密度0.5W/cm2,超聲波頻率28kHz.將制備好的低泡水基清洗劑配成質量分數為2%的濃度,加熱到60℃,加入超聲波清洗機內槽中.被清洗物不銹鋼板片(有污垢)制成24×12cm的樣片12片,懸掛浸入超聲波清洗機內槽.(2)清洗實驗流程.超聲波清洗3min→清水漂洗→自然風干5 實驗結果與結論清洗后的不銹鋼板片表面污垢完全清洗干凈,不銹鋼現出本色,用顯微鏡觀察不銹鋼表面紋理清晰,溝槽,狹縫中無殘留污垢,不留死角.與用1%稀鹽酸清洗的不銹鋼板片比較,前者光潔如初,無任何機械損傷,后者灰暗無光,表面粗糙.實驗證明,采用超聲波清洗配合以低泡水基清洗劑技術,可以取代傳統的清洗方法,該方法與人工清洗比較工期縮短60%,成本可節省30%,清洗效果優良,清洗液性質溫和,低泡沫易漂洗,稍加處理便可排放,避免了環境污染以及對操作人員的危害,現場應用時因換熱器板片有四個角孔,便于懸掛清洗,易于操作.因些對于一些大型的集中供熱采暖水系統,大型工業循環冷卻、加熱水系統、本方法是一種高效經濟的清洗方法.    
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