表面处理技术强化沸腾传热及防垢研究.doc

2006 年石油和化工行业节能技术研讨会征文 表面处理技术强化沸腾传热及防垢研究 刘明言(，王燕，王红 （天津大学化工学院，天津，300072） 摘要：污垢问题一直以来是工业界尚未很好解决的科学技术难题之一，尤其在化工、石油化工、动力、食品等过程工业，污垢的形成造成了很大的损失。由于污垢的存在会导致传热效率下降，能耗和物耗增加，并带来安全隐患。目前，有采用物理或化学方法来清洗和预防污垢生成，包括机械清洗、流化床清洗、化学清洗等。随着表面技术的发展，采用表面处理技术进行防垢和强化传热成为重要的方向。本文主要针对表面处理防垢和强化沸腾换热的必威体育精装版研究进行综述，指出存在的问题及进一步的发展方向。 关键词：表面处理；防垢；强化传热；表面能；污垢；沸腾 污垢是指在与流体相接触的固体表面上逐渐积聚起来的一层固态或软泥状物质，它通常以混合物的形态存在。污垢是一种极为普遍的现象，它存在于工业过程中。例如：在化工、石油化工、动力、食品等过程工业中具有广泛应用的换热设备中就存在着不同程度的结垢问题。污垢的存在会导致传热效率下降，能耗和物耗增加，并可能带来安全隐患。据统计，在一些高度工业化国家，换热设备污垢的消耗占国民生产总值的0.25％美国仅炼油工业与污垢有关的费用就达13.6亿美元。换热设备结垢过程不仅是一个能量传递，动量传递和质量传递过程，而且也是一个涉及化学反应的物理化学过程[1]。各种因素间的复杂相互作用，使换热设备的防垢和除垢研究难度增大。但是，一旦换热设备的污垢研究取得突破，就会带来巨大的经济效益和社会效益。随着科技的进步，换热设备的防垢研究取得了一定进展，防垢研究。本文进行。. 管壳式换热器工艺设计的新挑战[J], 化学工程，2005, 33(1): 16-19 [4] 姚寿山，李戈扬，胡文彬. 表面科学与技术[M], 北京：机械工业出版社，2005. [5]]任晓光，刘长厚，赵起等。在流动沸腾装置中磁控溅射表面的抗垢性能[J], 化工学报，2001，52（3）：173-175. [6] 任晓光，李铁凤，赵起等.池式沸腾条件下CaSO4污垢生成的实验研究[J], 化学工程，2006，34（3）：13－15. [7] Zhao, Q., Wang, X. Heat transfer coated with fluorinated diamond-like carbon films to minimize scale formation[J], Surface coatings technology, 2005,192():77-80. [8] Helalizadeh, A., Müller-Steinhagen, H., Jamialahmadi, M. Application of fractal theory for characterisation of crystalline deposits[J], Chemical Engineering Science ,2006,61(): 2069-2078. [9] Müller-Steinhagen, H., Branch, C.A. Heat Transfer and transfer fouling in Kraft black liquor evaporators[J], Experimental Thermal and Fluid Science,1997，14(14):425-437. [10] 江雷. 从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J],化工进展, 2003, 22（12）：1258-1263. [11] 杨邦朝，陈金菊，韩丽坤.纳米技术在表面处理中的应用[J],表面技术, 2003，32（3）：60-61. [12] Takata, Y., Hidaka, S., Masuda, M., et al. Pool boiling on a superhydrophilic surface[J], Int. J. of Energy Research, 2003, 27(2):111-119. [13] 王红，经过表面处理的蒸发器传热及防除垢研究[D]，天津：天津大学，2006 [14] Müller-Steinhagen, H., Zhao, Q. Investigation of low fouling surface alloys made by ion implantation technology[J], Chemical Engineering Science, 1997, 52(19): 3321-3332. [15] 刘天庆，徐敦颀. 换热器表面防除垢新方法的研究[J], 表面技术，1993，22（5）：214-217 [16] 刘海林，马晓燕，袁莉