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空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?

20-06-11换热器清洗技术围观19

简介 空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?直接空冷凝汽器翅片管作为空冷单元的重要换热组件,翅片管的清洁程度直接影响空冷单元的高效换热能力。目前对如何提高直接空冷凝汽器翅片管换热能力的研

空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?直接空冷凝汽器翅片管作为空冷单元的重要换热组件,翅片管的清洁程度直接影响空冷单元的高效换热能力。目前对如何提高直接空冷凝汽器翅片管换热能力的研究较多,但是对于直接空冷凝汽器翅片管粘有污垢层后的清洗状况鲜见报道。对此,本文对直接空冷凝汽器蛇形翅片管污垢层清洗进行了数值模拟,分析了翅片管表面具有不同厚度的垢层时,在清洗过程中所受到的压力和剪切应力随时间的变化规律。结果表明:清洗带有不同厚度垢层的翅片管,翅片管表面垢层越薄,就越容易清洗,所需清洗时间越短;翅片管表面垢层受到的压力和剪切应力随垢层厚度的减小而减小,随清洗时间的增加而减小;经计算得出,清洗喷嘴的移动速度为1.1~1.5m/min时可更好的清洗翅片管表面的污垢。

关键词:热能工程;空冷凝汽器;蛇形翅片管;污垢;清洗过程;数值模拟空冷单元作为空冷电站凝汽器的重要组成部分,其流动及传热特性对凝汽器性能起决定性作用,在世界上获得了较快发展。空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?翅片管作为构成空冷单元换热面的基本组件,翅片管的清洁程度严重影响机组的安全经济运行。翅片管一旦积灰就会增大机组的背压降低凝汽器的热交换能力。因此,需要制定对策对污垢进行清洗,合理地进行高压水冲洗、优化空气侧的流场分布,对改善凝汽器的传热效果具有重要意义。国内外学者对空冷系统做了大量的研究。VANROOYEN等[3]对环境下空冷凝汽器的工作状态进行数值模拟,并采用激盘理论的办法假设风机模型;BREDEL等[4]建立三维模型,使用Fluent工程软件在空冷到风机选型的实验中发现:空冷平台四周加装一排水平板可以明显提高平台边缘风机的空气流量,优化了换热效果;王升龙等[5-6]对直接空冷凝汽器翅片清洗进行了研究,分析了清洗影响因素并进行了优化;杨善让等[7]对污垢影响因素进行了分析,指出流速对污垢的剥离过程主要表现在壁面剪切应力和污垢层本身强度上;对空冷凝汽器积灰干式吹扫系统进行了现场实验研究。

本文对直接空冷凝汽器翅片污垢层清洗进行数值模拟,研究了不同垢层时污垢受到的压力、污垢受到的剪切力及清洗所需时间的影响。以期为空冷凝汽器工业清洗提供理论依据。

1数值模拟

空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?直接空冷凝汽器大多采用蛇形翅片管,这里采用蛇形翅片管单排管作为清洗对象,该单排管为扁管芯管纤焊硅铝合金蛇形翅片,呈“几”字型排列。

清洗过程中,根据文献[9]清入口洗速18m/s蛇形翅片管流道内是湍流流动,计算采用标准κ-ε方程模型,边界条件为入口为速度入口,出口为自由出流出口。边界无滑移,各方程的离散化均采用一阶迎风格式,压力与速度的耦合关系采用

SIMPLE算法。求解器采用压力基隐式求解器。扁平管和翅片具有对称性,取扁平管和翅片的一半区域进行数值计算,并将计算区域入口边界延长50mm,出口边界延长150mm,以避免入口处

的入口效应和出口边界的回流现象对计算结果产生影响。在矩形翅片计算域采用正四面体网格,在出入口延长段用结构化网格。由于翅片流道内有污垢的存在,翅片表面污垢层厚度分别为0.125mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm。对翅片流道网格的污垢层进行加密,见图1的局部放大部分;不同污垢层加密网格数为(30~34)万,此时计算结果具有网格无关性。

2控制方程

空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?采用液固两相流欧拉模型,污垢设为固相,依附在矩形翅片表面,其吸附在表面离子受力见文献。液相清洗过程中冲击射流使得污垢减少,考虑流动中的实际情况,为突出主要的物理现象,对模型做如下假设:(1)污垢颗粒为均匀的球形;(2)射流过程中不考虑热量的传递;(3)忽略固相颗粒径向滑移和混合流体体积变化;(4)射流过程中忽略液相向气相的转化;由以上假设给出如下控制方程。

其中下角标l表示液相,s表示固相;ε为体积浓度,v为速度矢量,ρ为密度,g为重力加速度,p为液相压力,β为液固间拽力系数,τ为应力张量,I为单位张量,ξ为体积黏度,μ为剪切黏度。

3模拟结果及分析

空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?在同一时刻,垢层厚度越薄,流道内存留污垢浓度越小,垢层厚度越薄越易清洗,在翅片流道尾部可以看到存在回流区域。时间越长,存留在翅片流道内污垢浓度越小;在清洗初始时刻浓度最大,时间越长存留的污垢浓度越小,尤其是在清洗后部污垢浓度显著减小。这是由

于翅片截面较小在清洗前期污垢在翅片流道内大量聚集,前期污垢在剥离后流出流道时发生剧烈的冲击波动对流道后部壁面形成巨大剥离,导致后期流道污垢减少。

在d=0.5mm时,垢层中心所受剪切力随着清洗时间的增加而迅速减小。在初始时刻,由于翅片表面附着大量污垢,剥离污垢所需剪切力很大,但随着污垢的剥离,剪切力逐渐减小。在流道前部位移x=-0.08m处,由于距离速度入口很近,迅速将其表面污垢剥离;而在x=0.08m处,距离入口较远,随着时间增长逐渐将其剥离。在t=0.05~0.125s时间段,x=0m、x=0.04m、x=0.08m处,由于最初剥离的污垢紧贴壁面,随着清洗的加速,污垢由流道流出。在污垢流出的过程中,污垢在流道内积聚,使得剪切应力在这段时间缓慢减小。图5可知,随着时间的增长,污垢中心压力先增加后减小,这是由于初始时刻大量污垢存在翅片表面。在清洗初始阶段,水流对积聚的污垢表面形成的压力逐渐增大;但随着清洗的进行,污垢的不断减少,其所受压力也在不断降低。图4d=0.5mm垢层中心不同位移处所受剪切力

空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?随清洗时间t的变化d=0.5mm垢层中心不同位移处的压力随清洗时间t的变化在流道的出口附近,污垢受压力很大,随着清洗时间的不断进行,压力逐渐减弱,并在0.1~0.15s秒之间出现大幅震荡。由于大量污垢在流道出口积聚,致使压力增加;但随着清洗的进行,污垢突然迅速流出流道,因而压力先增加再降低,同时流道尾部的回流导致震荡,污垢垢层越薄,引起回流越早。图7可知,翅片表面污垢所受压力随着清洗时间的增加而慢慢减小。在垢层较厚的前一段时间内,压力变化较为缓慢,这是因为垢层较厚,污垢在流道内不易流出所致。在0.10~0.14s时间间隔内出现增幅情况是由于尾部回流引起。翅片表面污垢所受剪切应力随清洗时间的增加而逐渐减小。垢层厚度越大所受剪切应力也越大,在清洗初始阶段,翅片表面所受剪切力迅速降低。随着清洗的进行,垢层厚度越薄,污垢越容易清洗,所需的清洗时间就越短。

空冷凝汽器翅片管化学清洗,空冷凝汽器翅片管污垢层怎么清洗?若垢层很薄,所需清洗时间就越短。但随着垢层厚度的增加,清洗污垢的所需时间也逐渐增加,并当垢层厚度到达某一程度时,所需清洗时间的增加趋势会逐渐减小。根据翅片尺寸结构及模拟不同垢层清洗时间,经换算后得出清洗喷嘴移动速度为1.1~1.5m/min,在实际清洗执行系统中可根据翅片管表面污垢具体厚度,选择适当的喷设速度清洗翅偏管表面污垢。


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