沉积物的现场监测.docVIP

沉积物的现场监测 冷却水系统中沉积物的现场监测主要是测定由水垢、淤泥、腐蚀产物和微生物粘泥等沉积物引起的污垢热阻或压力降，以及由冷却水在热交换器中产生的沉积物量、沉积物层厚度及具组成等。 日前，常用的沉积物现场监测的方法有： （1）监测换热器法 （2）电热式污垢监测仪法 （3）压力降法 （4）钙离子浓度法 需要说明的是．不论哪一种方法在实际工作中均有一定的局限性。 1 监测换热器 用监测换热器监测冷却水系统中沉积物情况的工作可从以下两个方面进行： a 将运行—定时间后的监洲换热器拆开，将其换热管(试验管)剖开，观察其中沉积物的沉积情况，测定巳析出的沉积物层厚度； b利用监测换热器测定其在冷却水系统小运行时的污垢热阻值，从面顶测或判断换热器内沉积物沉积的程度，因为污垢热阻与传热系数成倒数关系，而与沉积物的多少(或垢层厚薄)成正比关系。 为了便于现场或实验室测定污垢热阻，通常对监测换热器做了如下的处理和拟定了如下的控制条件： (1)水走管内，监测换热器内试验管的外壁镀铬，使试验管的外壁表面不产生腐蚀； (2)被冷却的介质为由脱盐水产生的蒸汽，蒸汽走管外，在运行中使蒸汽温度保持恒定； (3)冷却水的流量不变，水的流速恒定，水的平均温度变化很小； (4)试验管壁不遭受腐蚀，管壁厚度变化微小。 2 电热式污垢监测仪法 a 仪器结构 三个主要部件：电压控制部分、流速控制部分和测试部分。 电压控制部分实质上是一个可控硅调压变压器，它带有电压指示装置，可用手动调节。 冷却水的流速控制部分包括一个手动阀门及一个带控制器的流量指示器。流量指示靠金属浮子，控制器为一触点继电器。如果冷却水的流量下降到一定值或零(断水)，继电器就断开了。因为电源先经断电器再与电压控制部分相连接，所以继电器一断开，加热电源就被切断，测试管内的加热电阻就停让加热，从而保护了测试管。 测试部分由透明的玻璃套管和内部加热的金属测试管组成，冷却水则在玻璃套管和测试管之间的空间内流过。 测试管为一个40cm长的金属管，中间有10cm长的加热段，管壁嵌有一热电偶。测试管的一端封死，另一端有两组导线引出。其中的一组为加热丝导线，与可控硅调压变压器的输出端相连接；另一组为管壁所嵌热电偶的导线，与直读式转换仪表相连接、由此读得壁温，也可与一计算机的接口相连接，经计算机直接算出污垢热阻rF值。 图3-42 电热式污垢监测仪的结构示意图 图3-43 测试部分的结构 b 测试管管壁热阻的标定 根据传热学原理，用一不结垢的流体(如蒸馏水)以不同的流速通过一热的清洁的金属(通常用不锈钢)表面，就可得到一系列的传热系数K。相对于每一流速，管壁(温度为TWC)和外层流体(温度为TB)间的传热系数K有下述关系： K = (Q/F)/(TWC – TB) 传热系数的倒数1/K是热阻r。在不结垢的情况下，它等于管壁的热阻rw和流体的热阻r2之和，故有: 1/K = r = rW + r2 在恒温情况下，流体的热阻r2反比于流速V的n次方，则有: r2 = 1/K – rW = C/Vn 1/K = rW + C/Vn 由此，以1/K对1/Vn作图可得一直线，即Wilson曲线，如图图3-44，图中中截距为rW，即可由实验数据求出C和n。这样测试管得常数就标定好了。 图3-44 典型的Wilson曲线 c 污垢热阻的测定 当污垢监测仪器刚接入冷却水系统中时，测试管的金属表面处于清洁状态（此时各参数的下标中加入C以表示处于清洁状态）。此时应分别测定下列各参数： TWC－测试管的金属表面处于清洁状态时的管壁温度(K)、 TBC－测试管的金属表面处于清洁状态时冷却水的水体温度(K)、 (Q/F)C－测试管的金属表面处于清洁状态热负荷（W/m2），可由测试管的加热段面积F、加热丝电阻及其承受的电压求得； VC — 测试管的金属表面处于清洁状态时冷却水的流速，m/s。 监测开始后，测试管表面逐渐积累污垢，测试管处于污垢状态，此时应分别测定下列各参数： TWF－测试管的金属表面处于污垢状态时的管壁温度(K)、 TBF－测试管的金属表面处于污垢状态时冷却水的水体温度(K)、 (Q/F)F－测试管的金属表面处于污垢状态热负荷（W/m2），可由测试管的加热段面积F、加热丝电阻及其承受的电压求得； VF — 测试管的金属表面处于污垢状态时冷却水的流速，m/s。 各参数的物理意义见图3-44所示。 ? ? 图3-45 各参数定义的示意图 计算见下式 3 压力降法 1990年，美国腐蚀工程师协会(NACE)推荐用压力降法去监测冷却水系统中的沉积物——水垢、污垢和粘泥。 a 原理 当流体(如冷却水)在一管子内流动时，由于在流动方向上存在摩