一种换热设备污垢生长实时监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及污垢特性监测技术领域，具体为一种换热设备污垢生长实时监测装置，包括有微流道组件，微流道组件包括有板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板

【技术实现步骤摘要】
一种换热设备污垢生长实时监测装置


[0001]本技术涉及污垢特性监测
，具体为一种换热设备污垢生长实时监测装置。

技术介绍

[0002]污垢是一种极为普遍的现象，它广泛存在于自然界、日常生活和各种工业生产过程中。长期以来，换热设备的结垢问题一直困扰着人们，据调查90%以上的换热设备都存在不同程度的污垢问题。污垢是热的不良导体，其导热性能一般只有碳钢的1/30
‑
1/50。污垢一旦在换热面上形成，就会使传热表面的热阻明显增大，其传热性能被严重恶化。污垢在管道上的沉积还将减小流通面积、增加流动阻力，迫使流体输送设备增加功率，进而增加了能源消耗。污垢的沉积常常引起设备局部过热或超温而导致机械性能下降，引发鼓包、爆管等事故。污垢还常常使金属换热面出现垢下腐蚀和热点腐蚀，严重威胁换热设备的安全运行。污垢的存在同时增加了初始投资和运行维护的费用。综上所述，污垢广泛存在于换热设备中且危害巨大，因此通过研究污垢晶体的生长规律来抑制和消除污垢具有重要的理论意义和实用价值。
[0003]换热设备结垢不仅是一个能量传递、动量传递和质量传递的过程，而且往往涉及化学反应及多种物理化学过程，这使得换热设备污垢的研究难度增大，进展缓慢。最早的污垢观察和研究报告出现于上世纪二十年代，但直到上世纪七十年代初，污垢仍然被认为是“传热中未被解决的主要问题”。Epstein 在第六届国际传热大会上做了污垢问题的专题报告，对1960
‑
1978年间的170多篇污垢研究文献进行了全面系统的评述，按引起污垢沉积的主要物理/化学过程，将污垢分为六大类：结晶污垢、微粒污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、微生物污垢和凝固污垢，并重点讨论了描述污垢的沉积
‑
再夹带模型。Basim等研究发现：不论污垢的形成机理如何，污垢热阻都受到污垢生长特征及污垢层特征的影响。因此，能够在不同工况下，实时观测到单个污垢的生长情况及污垢层的特征对于研究污垢的形成机理及抑制方法非常有效。
[0004]现有技术污垢生长的监测系统需要将测试板或测试管取下进行称重和形貌的电镜分析，换热面上的污垢离开溶液环境就会死亡，现有系统能够测试到的是不同时刻不同污垢的生长情况，并不能测出单个污垢的实时生长情况，所得实验结果不能用于污垢生长的精细化研究。
[0005]现有技术还有通过超声的方法得到不同时刻污垢的大致形貌和生长状态，但是超声装置的使用破坏了单个污垢的生长状态和生长环境，造成原有污垢将不再按照原来的生长路径生长，超声装置不能得到单个污垢的实时形貌和生长特征。
[0006]目前还没有在不破坏污垢生长环境的状态下实时监测单个污垢生长特征和形貌的装置。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种换热设备污垢生长实时监测装置，可监测如碳酸钙污垢、硫酸钙污垢或氢氧化镁污垢等不同类型污垢在管路不同位置及污垢生长不同阶段的生长特性、晶体大小及垢层特点。
[0008]为解决上述问题，本使用新型一种换热设备污垢生长实时监测装置包括有微流道组件，微流道组件包括有板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
，板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
由上到下一次连接，板Ⅰ上设有视窗，板Ⅲ设有实验流体流道，板
Ⅴ
上设有热流体流道，实验流体流道设在热流体流道正上方，视窗设在实验流体流道正上方，实验流体流道一侧为实验流体入口，实验流体流道另一侧为实验流体出口，热流体流道一侧为热流体入口，热流体流道另一侧为热流体出口，实验流体流道内实验流体的流向与热流体流道内热流体的流向相同。
[0009]进一步的，所述的视窗在板Ⅰ上设有多个，多个视窗线性布设，靠近实验流体入口的视窗的边缘与实验流体入口之间的距离大于10倍的实验流体流道的截面直径，靠近实验流体出口的视窗的边缘与实验流体出口之间的距离大于10倍的实验流体流道的截面直径。
[0010]进一步的，所述的板Ⅰ材料为金属板，不透光；所述的板Ⅱ材料为透明有机玻璃；所述的板Ⅲ材料为聚丙烯或聚四氟乙烯；所述的板Ⅳ为测试板；板
Ⅴ
材料为聚四氟乙烯。
[0011]进一步的，所述的板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
的四角处均设有固定孔，固定孔内连接有螺栓，板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
通过固定孔内的螺栓及螺母连接在一起；板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
之间还涂抹有玻璃胶。
[0012]进一步的，还包括有实验流体供应系统，实验流体供应系统包括有阴离子水箱和阳离子水箱，阳离子水箱入口通过管道连接有供压泵，供压泵出口通过管道连接有流量计，流量计出口通过管道连接有离子加热器，阴离子水箱出口通过管道连接有供压泵，供压泵出口通过管道连接有流量计，加热器的出口与阴离子水箱连接的流量计的出口通过管道连接有混合器，混合器出口通过管道连接在实验流体入口上，混合器出口的管道上设有温度传感器。
[0013]进一步的，所述的实验流体出口和热流体出口上连接有温度传感器。
[0014]进一步的，所述的实验流体中阴离子为CO
32
‑
和SO
42
‑
,实验流体中阳离子为Ca
2+
。
[0015]进一步的，还包括有热水供应系统，热水供应系统包括有自来水入口，自来水入口通过管道连接有泵，泵出口通过管道连接有流量计，流量计通过管道出口连接有电加热器，电加热器通过管道出口连接有汽水分离器，汽水分离器出口通过管道连接在热流体入口上，汽水分离器出口的管道上设有温度传感器
[0016]进一步的，还包括有成像监测系统，成像监测系统包括有三目体视显微镜、摄像机、数据记录仪和计算机，三目体视显微镜设在视窗上方，视窗上方还设有光源，三目体视显微镜中的两个目镜用于使用肉眼观察污垢形貌特征，三目体视显微镜中的另一个目镜与摄像机连接，摄像机与数据记录仪数据连接，数据记录仪与计算机数据连接。
[0017]进一步的，所述的成像监测系统还包括有数码相机，三目体视显微镜其中一个目镜与数码相机连接。
[0018]本技术的有益效果是：包括有微流道组件，微流道组件包括有板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
，板Ⅰ、板Ⅱ、板Ⅲ、板Ⅳ和板
Ⅴ
由上到下一次连接，板Ⅰ上设有视窗，板Ⅲ设有实验流体流道，板
Ⅴ
上设有热流体流道，实实验流体流道内实验流体的流向与热流体流道
内热流体的流向相同，本技术实验时不取出测试板，不造成污垢生长环境的改变，保证每次测量的是同一个污垢个体；不引入外部力场，如超声、电场、磁场等，避免外部力场对污垢生长的影响，保证单个污垢按照原有生长路径生长；不影响污垢生长微环境的条件下，完成多组单个污垢生长的实时监测。
附图说明
[0019]图1为本技术结构示意图；
[0020]图2为本技术微流道组件俯视图；
[0021]图3为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换热设备污垢生长实时监测装置，其特征在于：包括有微流道组件（17），微流道组件（17）包括有板Ⅰ（21）、板Ⅱ（22）、板Ⅲ（23）、板Ⅳ（24）和板
Ⅴ
（25），板Ⅰ（21）、板Ⅱ（22）、板Ⅲ（23）、板Ⅳ（24）和板
Ⅴ
（25）由上到下一次连接，板Ⅰ（21）上设有视窗（16），板Ⅲ（23）设有实验流体流道（26），板
Ⅴ
（25）上设有热流体流道（27），实验流体流道（26）设在热流体流道（27）正上方，视窗（16）设在实验流体流道（26）正上方，实验流体流道（26）一侧为实验流体入口（14），实验流体流道（26）另一侧为实验流体出口，热流体流道（27）一侧为热流体入口（15），热流体流道（27）另一侧为热流体出口，实验流体流道（26）内实验流体的流向与热流体流道（27）内热流体的流向相同。2.根据权利要求1所述的一种换热设备污垢生长实时监测装置，其特征在于：所述的视窗（16）在板Ⅰ（21）上设有多个，多个视窗（16）线性布设，靠近实验流体入口（14）的视窗（16）的边缘与实验流体入口（14）之间的距离大于10倍的实验流体流道（26）的截面直径，靠近实验流体出口的视窗（16）的边缘与实验流体出口之间的距离大于10倍的实验流体流道（26）的截面直径。3.根据权利要求1所述的一种换热设备污垢生长实时监测装置，其特征在于：所述的板Ⅰ（21）材料为金属板，不透光；所述的板Ⅱ（22）材料为透明有机玻璃；所述的板Ⅲ（23）材料为聚丙烯或聚四氟乙烯；所述的板Ⅳ（24）为测试板；板
Ⅴ
（25）材料为聚四氟乙烯。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种换热设备污垢生长实时监测装置，其特征在于：所述的板Ⅰ（21）、板Ⅱ（22）、板Ⅲ（23）、板Ⅳ（24）和板
Ⅴ
（25）的四角处均设有固定孔（20），固定孔（20）内连接有螺栓，板Ⅰ（21）、板Ⅱ（22）、板Ⅲ（23）、板Ⅳ（24）和板
Ⅴ
（25）通过固定孔（20）内的螺栓及螺母连接在一起；板Ⅰ（21）、板Ⅱ（22）、板Ⅲ（23）、板Ⅳ（24）和板
Ⅴ
（25）之间还...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小见，牛小虎，康文盛，汪晓雪，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：