海水板式换热器微生物污垢特性及传热强化的研究-工程热物理专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 海水板式换热器微生物污垢特性及传热强化的研究 摘要 微生物污垢是换热设备中普遍存在的现象，海洋生物附着及低速海流等因素 直接影响海水板式换热器换热效果，使设备热阻增大，效率降低。本文利用海水 中对换热设备污垢附着占主要作用的硫酸盐还原菌做为实验菌种，研究了海水板 式换热器微生物污垢特性，实验探究了机械方式除垢与边界层重构相耦合的强化 传热的一种新方法。本文的工作概况起来有以下几方面： 首先，为研究海水板式换热器的污垢特性，通过富集培养并分离出硫酸盐还 原菌（SRB），使其附着海水板式换热器设备，并利用扫描电镜及热阻试验台， 实验研究了附着污垢层的形成、生长及其换热特性。实验结果表明，微生物污垢 的组成不是单一的，在形成过程中是多种因素共同作用的结果。污垢层的形成在 不同时期其形貌和特征不同，SRB附着板式换热器时存在诱导期。能谱分析显示 其组成的元素主要为C，H，O，Ca，是由各种有机物和悬浮颗粒组成。 其次，根据板式换热器的原理，为后续加入除垢装置做准备，实验采用自行 设计的板式换热器实验装置，并对低流速海流环境下换热器的污垢热阻特性进行 对比实验，还运用实验装置测定微生物污垢的热导率，对比分析换热板面附着污 垢后的热导率的变化。研究结果表明污垢热阻符合渐进污垢增长模型，1m/s以内 的低流速下污垢热阻随流速增大而增大。微生物污垢的热导率与晶体污垢类似， 都是在10-2一个数量级上。 最后，本文在原有实验系统的基础上，利用机械除垢方式，实现除垢以及边 界层重构以强化传热，实验研究了毛刷与针状体刷壁装置的除垢效果以及最佳重 构周期。实验结果表明，针状刷壁装置除垢效果较好，可以实现除垢以及传热强 化，最佳重构周期为T=2s。 关键词：板式换热器；SRB; 扫描电镜; 污垢热阻; 重构周期 I Experimental Investigation on the Microbial Fouling Characteristics and Heat Transfer Enhancement of the Seawater Plate Heat Exchanger Abstract Biofouling is a common phenomenon in heat transfer equipment. Adhesion of marine organisms, low flow rates and other factors directly affects the seawater plate heat exchanger effectiveness. It makes the thermal resistance of the device to increase and the efficiency to reduce. This paper uses sulfate reducing bacteria which has a predominant role in the heat transfer equipment dirt as experimental strains to study the microbial fouling characteristics of the seawater plate heat exchanger. Experimental investigation is done to explore the mechanical descaling coupled with boundary reconstruction .This is a new method of the heat transfer enhancement.The main achievements of the dissertation are as follows: Firstly,experimental facility of the seawater plate heat exchanger was designed and used to investigate the microbial fouling characteristics. Sulfate reducing bacteria (SRB) are isolated by enrichment culture and attached to the seawater plate heat exchanger. Scanning electron microscopy and thermal resistance test bench are used to do the experimental study on the for