~$波除钙盐水垢试验研究(论文)
西南交通大学
硕士学位论文
超声波除钙盐水垢试验研究
姓名：黄帅
中请学位级别：硕_上
专业：环境工程
指导教师：杨敏
20090501
西南交通大学硕士研究生学位论文第1页
摘要
内壁结垢的问题长期困扰着各行各业的生产，使得工业事故频繁发生，不
仅造成了巨大的经济损失，而且对环境有很大的污染。在国家建设节约型社会
和提倡“节能减排’’的大背景下，这个问题的解决就更加迫切了。
新兴的超声波除垢技术以其具有环保、效果佳、低成本、无腐蚀、质量高、
装置简单、易于实现遥控或自动化等优点，成为突破内壁结垢问题的一种新的
高效技术。本论文在对国内外文献查阅，以及在试验的基础上，对水垢形成的
机理及过程进行分析，试验过程主要对影响水垢增长的三个主要因子：溶液温
度、溶液中C82+浓度和试片粗糙程度进行试验研究，总结出水垢的增长规律和
影响因子对水垢积垢率的影响规律。其次论文对超声波除垢的主要原理和空化
理论及其数学模型进行理论分析，分析出了超声波运用在工业企业除垢的可行
性和影响超声波除垢效果的主要影响因子：溶液温度、超声波功率、超声波频
率、超声波清洗时间、水垢厚度和溶液中Ca2+浓度。通过对这些影响因子进行
试验研究和分析，总结出了各影响因子对超声波除垢效果的影响和它们之间的
相互作用对超声波除垢率的影响。综合以上理论和试验成果，本论文提出了把
超声波除钙盐永垢用于现实的操作方案。
超声波除垢在工业企业的应用尚属起步阶段，本文的研究是在该领域的一
个比较有价值的探索，也取得了一定的成果，对以后的研究和应用起到一个抛
砖引玉的作用。
关键词：超声波；钙盐水垢；声空化
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Abstract
The problem of wall scaling has been abottleneck of the production of many
fields,because it makes the industrial accidents ffequently happen,causes enormous economic losses and environmental pollution The solution ofthis problem becomes more impartant,while all over cormtry advocating building the saving-type society and
”energy-saving and ejection-decreasing".
Being a newly arisen technique,because of environmental friendly,good
performance,low cost'no corrosion,good quality,simplified device,easy to implement, automation,ultrasonic wall scaling preventing and removing technique is becoming a new technique which can solve the wall scaling effectively.In this paper,as well as the trial on the basis of the mechanism of the fonnation of scale and process analysis,testing the process of growth in the major scale of the impact of the three main factors:the solution temperature,solution in Ca2+concentration and test piece Experimental study on the extent of rough,summed up the growth of scale and impact oflaws on the scale factor of the influence of fouling rate,FoUowed by papers on the main pr/nciples ofultrasonic cleaning and air-based mathematical model theory and its theoretical analysis of the ultrasonic cleaning used in industrial enterprises in the feasibility and impact of the effect of ultrasonic cleaning ofthe main influencing factors:solution temperature,ultrasonic power, ultrasonic frequency,ultrasanic cleaning time,scale thickness and the concentration of
Ca2+solution,The impact ofthese factors and analysis of the pilot study,summed up the impact factor on the effect of ultrasonic scaling and their interaction between the rate of ultrasonic descaling,Based on the above theoretical and expaimental results,this paper presents the scale ultrasound in addition to calcium for the operation of the program a realit)r.
The application of wall scaling preventing and removing technique is still on initial stage,the work this paper makes a valuable research in this fceld,makes certain achievement,and could be guidance for fcrture research and application
Key Words:ultrasonic;ca scale;acoustic cavitation
西南交通大学
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文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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1.1研究背景
第1章绪论
1.1.2课题的研究背景
所谓水垢是指在与流体相接触的固体表面上逐渐积聚起来的那层固态或软
泥状物质，它通常以混合物的形态存在Ⅲ。固体表面从洁净状态到被污染覆盖的
过程，也就是水垢的积聚过程，人们常称之为结垢或污染。污垢是一种极为普
遍的现象，广泛
地存在于自然界，日常生活和各种工业生产过程中。水垢一般
在构筑物的壁面，换热器表面和锅炉内壁等地方极易形成，这类水垢坚硬、致
密、附着力强。由于结垢，使得能耗增加，甚至会由于堵塞使得设备无法正常
工作，不得不停机清理或更新元器件，更严重者可能会引起爆炸，被迫停产等
事故的发生。在节能与环保成为世界两大主题的今天，开发绿色防垢技术具有
广阔的市场应用前景嘲。
水垢形成的原因一般有如下几种：蒸发浓缩，生产用水或溶液会因为水分
不断蒸发而浓缩，这样，原来溶解于其中的盐类浓度会不断增大，当其浓度超
过在相同条件下的溶解度时，就可能出现盐类的沉析，即出现水垢；C02气体
的散失，溶液在温度升高或蒸发浓缩过程中，由于气体的溶解度随温度升高而
降低，容易引起C02气体的散失，从而使上述平衡向生成Ca C03的方向移动，
Ca C03迭到或超过它的饱和浓度时即形成Ca C03垢：温度升高，一些成垢化合
物，如Ca C03，CaS04，Ca3(P04)：等，均具有逆溶解度（溶解度随温度升高
而降低）的性质，这样温度升高就可能导致这些盐类析出，形成盐垢；由于化学
反应产生新的难溶物质等。
从结垢机制的角度可将污垢分为：结晶垢、颗粒垢、化学反应垢、腐蚀垢、
微生物垢和凝固垢等，其中以结晶垢最为常见D1。结晶垢是溶液中的无机盐在过
饱和条件下析出并沉积于传热表面形成的，而具有负溶解性的难溶盐类如CaC03、CaSO,等的沉积最为普遍。
常见的工业企业中结垢问题：在反渗透膜处理工业废水工艺中，由于水中
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含有高浓度Ca2+和S04卜，在工艺的不同部位有结垢现象“1．无机垢的形成是由于
溶解无机盐的浓度在膜表面增加造成的，当溶解盐的离子积大于其溶度积时就
会产生沉淀，导致膜表面结垢；换热器用的冷却水中，常常溶解有各种盐类，
如重碳酸盐，碳酸盐，硫酸盐，氯化物，磷酸盐，硅酸盐等，其中以溶解的重
碳酸盐如Ca(HCO。)：、Mg(HCO。)：最不稳定，容易分解生成碳酸盐隋1。碳酸钙属微溶性盐，它的溶解度比起氯化钙和重碳酸钙来要小得多，同时它的溶解度与一
般的盐类不同，不是随着温度的升高而升高，而是随着温度的升高而降低因此，
在换热器传熟表面上，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态，由水中结晶析出，
当水流速比较小或传热面比较粗糙时，这些结晶沉淀物就容易沉积在传热表面
上形成垢；锅炉用水在高温条件下大量的纯净的水被蒸发，使水用中的钙、镁
离子浓度大大增加，因
此导致钙、镁离子和水中被溶解的二氧化碳发生化学反
应，生成碳酸盐类化合物，碳酸盐难溶于水，大量的碳酸盐沉积在锅炉内和管
道中就会生成污垢M。
水垢的形成，给工业生产带来了严重的影响。结垢后，受热面的传热性能
变差，增加了很大的传热阻为，燃料燃烧所放出的热量不能迅速的传递，影响
传热效果，造成燃料浪费；同时结垢后，构筑物的作用效果降低，严重时会堵
塞管道，威胁安全运行，水垢严重的工业企业甚至被迫停产。对于水垢的清洗，
也会浪费大量的人力，才力。结垢是一个常见而耗资的问题，全球每年用于垢
的清洗和结垢引起的热能损失耗资达百亿美元。污垢所带来的危害使得污垢问
题备受科学界和工程技术人员的广泛关注，已成为涉及国民经济众多产业和部
门的一个急需解决的问题。
目前，水垢的清除一般采取机械方法和化学方法这两种盯3。化学法一般用于
在线连续工作方式中，而机械法则通常使用在离线停工方式上。在线连续清除
污垢时，需要连续注入化学药剂，每次用量难以把握，除污垢效果时好时坏，
污染区域环境，损害工人健康；离线停工清除污垢通常是在计划外停工、装置
局部停工或设备切换条件下进行，不但影响生产，同时会增加计划外费用及设
备磨损。我国大多工业企业都使用高压水清洗法去除水垢，但用高压水清洗法
除垢的效果不是很理想，水垢很难完全清洗干净，同时浪费大量的水资源。由
于受防除垢技术不完善的影响，往往造成对管道的盲目拆卸和报废，缺少科学
性，从而造成人力和物力的巨大浪费。所以，发展一神经济实用、效果优良的
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除垢技术成为有待解决的课题。
1.1.2研究课题的提出及研究意义
近年来，为了提高防垢的效率和处理的效果，人们正在不断探索新的防垢
方法，超声波除垢技术就是在这种背景下发展起来的。与传统除垢方法有着本
质区别的超声波防垢技术，具有在线连续工作、自动化程度高、工作性能可靠、
无环境污染、运行费用低等特点，超声波防除垢技术得到了广泛的认可，并在
石油、电力等工业领域得到应用，现正向人们息息相关的生活领域拓展，超声
波除垢技术已经成为功率超声的一项主要技术。
本课题主要研究用超声波清除构筑物表面钙盐水垢，并提出在实际运用中
的处理方案。超声波除垢主要利用超声波的空化作用能获得突出的除垢效果。
空化是液体中的一种物理现象，液体中导入超声后，原来存在于液体中的微气
泡（空化
核）将在声场的作用下振动阳1。当声压达到一定值时，一部分气泡在负
压期迅速长大，在正压期又突然闭合，产生高达数千大气压的冲击压力和局
部高温，破坏不溶性污垢而使他们分散在清洗液中。一方面能破坏污物与被清
洗表面之间的吸附；另一方面引起污物层的疲劳破坏而脱离，气体型空化能对
固体表面进行擦洗。
超声除垢不仅清除的污垢种类广涯，而且除垢速度快，除垢后污垢的残留
物比其他除垢方法的要少很多：超声除垢还可以清楚复杂零件以及深孔、盲孔、
狭缝中的污垢，并且对物体表面没有伤害或只引起轻微损伤；超声除垢技术可
以极大地减少水的用量，以往的耗水量大、对环境有影响的除垢设备将被抑制。
超声除垢方法因其具有环保、节水、省时、高效、低成本、无腐蚀、除垢速度
快、质量高、’装置简单、操作容易掌握控制、易于实现遥控或自动化等优点，
相比其它多种的除垢方式，超声除垢显示出了巨大的优越性，尤其在专业化、
集团化的工业企业中，己逐渐向用超声波除垢取代了传统除垢工艺发展。
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表卜1超声波除垢与传统除垢工艺对比
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外研究进展
90年代后，对超声波的理论研究发展飞快，应用范围也越来越广泛：
1，对于难降解的有机废水如焦化、染料、农药、制造工业废水及有毒有害
物质，研究利用超声波的空化效应和自由基氧化特性，可有效的用于难降解有
机污染物和有毒有害物质，并在较短时间内达到很高的去除率。其机理：声空
化产生的高温高压条件足以打开结合力强的化学键（约377～418KJ/mol）并且
促进“水相燃烧”(aqueous combustion)反应。气泡崩灭瞬间虽然时间不超过
100ns，但足以使H：O(水分子中O-H键能为500KJ/mol)分解为H．和HO．自由
基。由于自由基反应和热解反应，从而诱导和加快难降解有机污染物和有毒有
害物质的去除阳1。①A．Kotronarou等对对硫磷的超声降解机理进行了研究，对
硫磷杀虫剂，在自然水体中很难降解。试验温度为30℃，使用20KHz、75W/cm2
的超声波。试验表明，饱和对硫磷溶液经超声波2h后，所有对硫磷全部降解Liol；
②Christian.Petrier等研究了超声波声化掌降解氯苯、4-氯苯酚的过程
iiJ；③Gutierrez M．等研究了乙烯基吡咯烷酮、乙醇、4-硝基甲烷的降解
特性[12】：
2，关于超声波降解聚合物、芳香族化合物，研究结果表明，超声波技术不
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仅能使这些物质脱氯、脱硝基，还可使苯环发生断裂降解或改变其结构。超声
波
降解水体中极性、难挥发有机物主要是利用空化气泡及其表面层．OH 的氧化
n∞。李志建n们等对超声波与厌氧生化法相结合来处理碱法草浆黑液进行了研究，
该研究认为，超声波处理是厌氧法处理碱法草浆黑液简单而有效的预处理方法。
研究结果表明，采用超声波一厌氧生化法处理碱法草浆黑液总COD去除率可达
57%069%，比单纯厌氧法提高约20%，黑液经超声波处理后，综合毒性降
低，污泥活性增强，活性期前移，BMP显著提高。
3，杜功焕，朱哲民对超声波在固体界面的反射和折射进行研究，得出就同
一界面而言，不同的垂直入射方向下，声强的透射系数、反射系数均不变，表
明声强的衰减只与界面本身有关，与入射方向无关n吼。界面的特性决定着能量
经此界面后的衰减程度，但是声压的变化与界面、入射方向均有关。因此，声
强在不同的媒质中更具有稳定的可比性。
4，超声技术用于处理微污染原水的研究已展开。程爱华等n叼用腐殖酸、Fe3'离子、Si02、阴离子洗涤剂、苯酚等配成一定浓度的模拟微污染水，在反应容
器中用频率为20～24kHz，功率500W昀超声波处理一段时间，结果表明，超
声波对微污染水的色度、浊度、有机污染物均具有一定的去除作用。刘红等n刀
将超声波用于强化微污染水的生物处理，结果表明，通过一定强度的超声波
处理后，膜生物反应器的生物活性得到增强，反应器有机负荷增加，有机物
净化效率提高。超声处理促进了生物活性，且功率为10W的超声波促进生物活性的效果最为明显。
5，采用超声波技术进行废旧橡胶的再生。利用其超声空化作用可将超声波
的能量集中于分子键的局部位置，破坏硫化胶中能量比C-C键更低的C-S和
S-S键，从而达到再生n町。利用超声波技术进行废旧橡胶的再生具有环保、
高效的特点，其产品质量也比传统方法的好，因此超声波技术是最具有发展前
途的处理方法。
6，当我们把媒质看成是理想的，媒质就只作完全的弹性形变。形变过程为
绝热，媒质中没有阻尼作用，所以声波在传播过程中没有使声能变为其他能量
形式的损耗作用，即媒质对声波不具有吸收作用。但是，实际媒质总是非理想
的，声波在非理想媒质中传播时，会产生声能转变为热能的损耗。应崇福对此
进行了研究，找出了超声波在媒介中的吸收，衰减和散射规律n铂。超声波在媒
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质中传播时，如果媒质中含有大量的散射粒子（如流体媒质中的悬浮粒子，液体
中的小气泡，固体媒质中的颗粒壮结构、缺陷、掺杂物等），则一部分
超声波将
被散射开来，不再沿着原来方向前进，仅有余下的另一部分是沿着原来方向继
续前进的，这样就形成了散射衰减。散射衰减的问题很复杂，既与散射粒子的
形状、尺寸和多少有关，还与媒质的性质和散射粒子的性质有关。当非理想媒
质中有声波通过时，媒质会产生压缩和膨胀的变化，此时相邻的压缩区和膨胀
区之间存在的温度梯度，将导致一部分热量从温度高的部分流向温度较低的媒
质中去，发生了热量的交换即热传导。这个过程是不可逆的，而在不可逆过程
中就会发生上述机械能转化为热能的现象，这样引起的声吸收就是媒质的热传
导吸收。
7，超声波技术可用来处理污泥。超声波对污泥作用的机理比较复杂，主要
是通过空化作用时产生的高温和很高的剪切力，溶解细菌孢子，破坏菌胶团结
构，使其中的水溶解出来，从而提高其脱水性能。德国的Uwe Neis【舯】利用超声波对污泥进行处理，对其进行了大量的试验，得出了超声波频率在41KHz时分
解生物固体的效果最好。采用超声分解污泥的最终目的是提高庆氧工艺的反应
效率和降解程度，UweNeis对其进行了中试试验，其结果表明，经过超声处理的
污泥的消化时间可从传统的22d减至8d，平均超声细胞分解程度为12%。另外
超声处理还加快了厌氧降解过程。
8，化工传热设备、供暖锅炉的积垢影响热能的利用和生产正常的运转，降
低产品质量，增加生产成本。传统的化学清洗法效果并不是很好，而且处理不
当会对设备造成腐蚀损坏，对环境造成污染。刘宗义等‘“‘1和邱泰球等t22J对超声波处理积垢进行了试验研究。结果表明，超声波有明显的除垢功能，它完全可
以取代成本高、有污染的化学方法，防止设备腐蚀，节约费用和保护环境。Ronarou∞’等利用20KHz探头式超声波反应器对H：S溶液进行了超声波的空化
降解，在试验条件下，超声波辐射约25min后污染物得到了彻底的降解。
9，气体中分散的固体微粒或液体微粒如尘埃、烟、雾等弥散系统，当受到
具有适当能量的超声波作用时，尘埃微粒立刻作球状的凝聚并降解乜们。
10，对超声波空化作用的一些理论研究：
①空化对化学过程的强化：国外的主要研究工作有：Pandit等幽1利用水力
空化装置研究水和蓖麻油与红花油的水力空化水解过程，反应物是不同浓度的
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水油混合物，水解程度靠酸值来检测。实验结果表明：对于同样的水解程度，
水力空化的能量消耗比传统方法要低的多。可以看出，水力空化的能量利用率
更高，生产规模可更大；Bot
ha等涵1对水力空化装置和紫外光((UV)辐射的联用
进行了研究，这些氧化技术的联合使用能够产生更高的空化效应，增加水处理
效果。1994年，美国加利福尼亚州夸脱水处理公司发展了一种空化一氧化((CAV-OX)混合系统，这套系统由水力空化、Uv辐射、过氧化氢等氧化技术组成。
它能够处理人们所关心的少数几种有害化学物质：五氯苯酚、苯、甲苯、乙基
苯、二甲基混合物、氰化物、苯酚，并且能将它们降解到有效浓度；Kalumuck
等乜力利用不同喷射装置和在不同操作条件下进行降解p-硝酸苯酚的实验，研究
表明：水力空化确实对p-硝酸苯酚有降解作用，并且该装置比用超声方法在能
效方面呈二次方比例增加；Sivakumar等㈨利用水力空化装置对罗丹明B化合物
的降解进行了实验研究，并且在能效方面与超声空化进行了比较，水力空化装
置的降解能量效率比超声空化大约高150%，此外水力空化装置在简单的操作条
件下能降解50L的废水，丽超声方法只能处理几十毫升；Senthil等嘲1利用水力
空化装置进行KI分解的实验研究，讨论了各参数对其分解效率的影响，并比较
了水力空化和超声空化对KI分解效率。从以上的研究显示，与超声空化反应装
置相比，水力空化装置的研究还处于探索阶段，然而从能效和生产大型化方面
比较，水力空化技术比超声空化技术更具有优势。
②空化对物理过程的强化：国外的研究工作主要集中在细胞裂解、消毒处理
等方面。Harrison[30J利用水力空化装置对细胞破壁进行实验研究，发现能量消
耗只相当于高压反应法的5-10%，能量利用率大大提高；Jvotirao等利用水力空
化装置（孔板）消毒净化地表水，跟传统的消毒技术（臭氧消毒技术）相比，水力空化消毒技术具有无二次污染、设备原料简单等特点，因此水力空化技术是一
种经济且具有应用潜力的替代技术。
国内的研究主要集中在空化水射流方面。沈忠厚等∞羽利用水射流的空蚀破
坏作用来辅助石油钻井，空化水射流钻井是在钻头或钻杆上增加一个附加的空
化装置，以便在井底产生空化射流，用来直接或辅助机械破岩，提高钻井速度。
研究人员还在研究利用空化噪音振动冲击波来解除地层堵塞、降低稠油粘度及破乳等，以便提高原油采收率，提高了钻井速度和效率，上述技术已经在油田钻井中有了一定范围的应用；王萍辉等b如利用空化射流噪音和振动冲击来清洗西南交通大学硕士研究生学位论文第8页
管道，其效果较之传统的人工清洗、机械清洗和化学清洗方法，具有环保、节能、节水、省时、高效、低成本、无腐蚀等特点；刘峰掣
踟利用空化射流技术
处理乳化含油废水，其射流空化发生器是阶梯状渐缩式结构，经过实验研究证实了射流空化对乳化含油废水有较好的处理效果。
1.2.2研究的不足及存在的问题
超声波是属于物理中的声学作用，其最重要属性是其物理特性，但当今超
声波的研究主要集中在其通过空化作用产生的各种化学效应，如产生自由基效应，热效用，强大剪切力效应等。过多的理论研究以及应用都集中在超声波产生的化学作用和其对化学过程的强化，超声波的物理作用和物理强化现在很少有人进行深入研究，其清洗功能的研究也仅局限在一般清洗机和清洗管道的实际运用，对其大规模的运用在工业除垢领域很少涉及。本研究课题主要就是研究超声波运用其空化作用和声振动作用，来清除化工厂污水站曝气池壁面钙盐水垢，是对其除垢性质的进一步深入研究及其在工业领域运用的可行性研究。1.3论文研究目标、研究内容、技术路线
1.3.1研究目标
本论文通过资料搜集，了解水垢的增长规律和超声波作用机理，空化作用
的研究情况以及现在的应周研究，并结合在重庆新华化工厂污水处理站调研试验，进行初步的理论分析及试验研究。在此基础上了解超声波的除垢效果及其除垢特性，同时掌握超声波除垢的控制条件及其影响因素。最后，根据试验结果及理论资料，提出超声除垢在水厂实际运用中的处理方案。
1.3.2研究内容
(1)水垢增长的规律及影响因素的试验研究；
(2)超声波的除垢效果及其除垢特性的试验研究；
(3)除垢率和除垢时间的因素影响，掌握超声波除垢的控制条件的试验研
究：
(4)超声除垢实际运用中的处理方案。
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1.3.3技术路线
图1-1本论文研究技术路线图
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第2章结垢理论和超声波除垢
2.1水垢形成原因的分析及动力学过程
2.1.1水垢形成的动力学过程
当溶液中成垢离子（Ca2+，S042-，C032-等）浓度高于溶解平衡时的浓度，
达一定值后，就可能形成晶核并继续生一长，从溶液中析出成垢，但实际过程较为复杂，与成垢相关的一些重要的基本过程如图2?1所示：
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离子对(a)
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聚集体生长(b)
均相成核与晶体生长(c)非均栩成核(d)
图2-
1结垢的基本过程
水垢形成的动力学过程首先是由于溶液中阴、阳离子之间的电荷相互作用，
形成离子对。大量的离子对构成较大的分子，并彼此聚集．鳌合剂使离子对的
形成复杂化，它能阻止或分散离子对的形成【图2-1(a)]。在较高的过饱和度下，
离子对浓度增加，并聚集形成较大的粒子，这种聚集过程与溶液处于动力学平衡．聚电解质能吸附在分子聚集体表面，对它的生长及溶解动力学过程产生影
响【图2-1(b)]。
粒子成核自由能取决于聚集体粒径犬小，聚集体尺寸决定它的体积，它的
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表面自由能值对总的自由能产生影响【35]。当聚集体长到某临界尺寸（由溶液过饱和度决定），开始出现固体粒子成核这些较大的成核粒子不易再溶解。在溶液主
体中粒子的成核属均相成核【图2-1(c)】，而在某表面上则属非均相成核【图
2-l(d》。实际上，在非均相成核的接触面上，上述两种成核过程可能都存在，
但区分某物质的具体成核位置（灰尘、杂质等）则相当困难。
当粒子成核后，在积垢面或溶液中，晶核在过饱和溶液中继续生长，最终
成垢。垢形成的最重要的物理过程包括：1，离子直接长入固体晶格；2，晶体
表面的成核；3，粒子聚集；4，粒子吸附在积垢面表面。
2.2结晶的理论和结垢模型
2.2.1结晶
从过饱和和溶液中析出晶体包含有两个过程：(1)晶粒生成；(2)晶粒长大。
1，晶体析出的相变驱动力
在过饱和溶液中，吉布斯自由能不为最小，所以系统有从非平衡态过渡到
平衡态的趋势嘲。这一转化一旦发生，必然有晶体的析出。也就是说，晶核的
不断生成与晶粒不断长大过程，就是系统的吉布斯自由能降低的过程。
在溶液一晶体两相平衡系统中，假设溶液的饱和浓度为C，在等温等压条
件下，将溶液浓度由C增大至G，此耐溶液为不稳态，Cf是溶液的过饱和浓度。理想溶液溶质i的化学势为：
p L=pto(PoTo)+RTo InC(2-1)
Po一溶液一晶体两相平衡时的系统压力
To一溶液一晶体两相平衡时的系统温度
C—溶液一晶体两相平衡时的系统溶液的饱和浓度
三一溶液相
根据相平衡条件，当溶液一晶体两相平衡时，溶质i在溶液相和晶体相的化
学势相等：
ML=pls=prO(POTo)+RTOlnC（S-晶体相）(2-2)
在过饱和溶液（浓度为Ci）中溶质i的化学势为：
鸬工=p,O(POTo)+RTo InG(2-3)
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由(2-2)(2-3)式可知，浓度为Cl的过饱和溶液中生成Imol晶体时，系统
的吉布斯自由能降低为：
△G=-RTolnsAG=鸬’一以
￡=一只死In（鲁）(2-4)
令S=导成为过饱和度
AG(l)=i.△g+r7.12'3.7矿(2-5)
t式(2-5)可理解为，碳酸钙晶体从溶液中沉淀析出，其相交驱动力是吉布斯
自由能的降低。
2，晶体的成核功
当从过饱和溶液中形成晶核时，一方面，局部小体积内的原子由液相排列
状态转变为固相排列状态时，体系的体积吉布斯自由能AGv减少；另一方面，
在形成晶核时，两相之间产生新界面，晶核内部的原子与晶核表面的原子所受
的力不同，引起表面吉布斯自由能AGs增加‘”3。这两种自由能叠加的结果即为成核能。
假设晶体相由f个溶质分子形成的胚团，用AG(/)表示其成核能，则：
AG(/)=f．Ag+A(/)-形矿(2-6)
式中：
Ag-过饱和溶液中单个分子转变为晶体相中的分子所引起的体自由能的变
化
%一晶体一溶液间的界面能
A(f)一f个溶质分子形成的胚团的表面积．
A(i)=77-12/3(2-7)
式中：
刀一形成的多面体的形状因子
可得：
AG(f)=f-△g+刁．f2n．少彳(2-8)
式中：
7;af一界面能的平均值
成核能AG(/)与胚团尺寸(以半径r(/)表示）的关系如图2-2所示：
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┏━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃厶G'┃┃
┃┃tx g<0┃
┃┃I┃
┃┃I-┃
┣━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
┃I┃l、【i木）＼_┃
┗━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
(i)
图2-2成核能与胚团尺寸关系图
图2-2中，若Ag>0，AG(/)表达式中的体自由能项和面自由能项均为正值，
系统的自由能随胚团半径的增加而单调增加，因而在溶液中即使出现了胚团，
其尺寸也将自发地缩小并消失；若Ag<O，AG(/)表达式中的体自由能项为负值，
而界面自由能为正值，所以两者之和存在一个极大值，与之对应的胚团半径称
为临界半径厂（产），此时的胚团即为晶核，当胚团尺寸小于晶核半径厂（产）时，晶核的长大将导致自由能的增加，这样的晶核是不稳定的，晶相不仅不能存在，
而且即使存在了也将自动消失，当胚团尺寸大于临界半径时，随着晶核的长大，
系统自由能要降低，这时晶核的长大才能继续进行，当胚团的半径等于晶核半
径r(p)时，晶核可能长大，也可能溶解消失，因为这两个过程都可以使系统的
自由能降低。
△G(■)也称
为晶体的成核功，这部分能量就是过饱和溶液开始成核的主要障碍，所以对于大多数化合物，溶液中析出晶体所需的过饱和度很高，通常要
达到l02_103mol／l。
3，成核诱导期f耐
晶核不是一达到一定的过饱和度就产生，而是要纪过一个所谓的成核诱导
期，即从过饱和建立到晶核的形成之间有一段时间。成核诱导期过后，随即才
是晶核的形成和晶粒的长大‘删。
成核诱导期的长短和温度r、成核功△G（产）、过饱和度S有关。若温度T、
成核功△G（产）保持不变，则成核诱导期随过饱和度S的增大而减小：若过饱和
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度S保持不变，则成核诱导期随着成核功△G（产）的减小或温度T的升高而减小。4，晶核形成速率Bo
晶核形成速率用单位时间，单位体积的溶液中形成的晶核数目来表示，它
和成核诱导期成反比。
6，影响晶体生长的因素：
(1)温度
由式(2-4)可知在其他所有条件相同的情况下，生长速率应随温度的升高而
加快。但实际上，温度的升高并不经常得到这样的结果。其原因在于不仅粒子
的扩散界面上的过程速度与温度有关，而且许多其他的数值和特性也与温度有
关。例如液相的粘度、相临界面上的比能等等，都有与温度有关。但是，特别
重要的是：溶解度及过冷度均取决于温度。同时，过饱和度或过冷度通常是随
温度的升高而降低的。因此，晶体生长速率一方面由于粒子相互作用的过程加
速，应随温度的升高而加快，另一方面则由于伴随着温度升高而带来的过饱和
度或过冷度的降低而减慢。其结果造成生长速率与温度关系具有复杂性。
(2)过饱和度
过饱和度或过冷度对晶体生长速率起着决定性的作用。由式(2-5)晶体生长
速率，通常随过饱和度或过冷度的增大而加快。
(3)晶体的粒度、表面状况等
晶体的生长速率有的与晶体的粒度无关，如氯化钾、氯化钠筹，有的则与
粒度有关，如硫酸铝钾。
(4)杂质（添加剂）
物系中杂质的存在对晶体的生长往往有很大的影响，而成为结晶过程的重
要问题之一。杂质对晶体生长速率的影响，其机理颇为复杂，在这就不详述。
(5)晶体的空间位置
晶体所在的空间位置也影响晶体的生长，遵循自然淘汰规律。
2.2.2水垢形成过程
1，起始阶段（诱导期）
(1)析晶水垢的诱导期
析晶水垢的诱导期指的是从溶液达到过饱和的时刻起到检测到析晶沉积物
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的这段时间汹1。析晶水垢的形成过程实际上是晶体的生长过程，所以不难想象，
析
晶水垢的诱导期与过饱和溶液的成核现象有密切的关系。而析晶水垢在表面
上的沉积，最初是由表面提供成核址的，故属于非均相成核㈨。
对于清洁表面，表面上微观凹凸处，有很多可成为成核址，吸附作用使这
些晶胚首先在这些成核址上形成。但晶胚要稳定存在并成为稳定的生长源，其
半径必须超过临界半径H妇。形成的稳定晶核开始是彼此独立的，随着时间的推
移，晶核越长越大，加上裸露面上其它晶核的形成、长大，经过一点时间后，
长大了的晶核彼此相连，乃至覆盖了整个表面，形成了一极薄的结晶层，出现
了可以检测的水垢热阻，至此诱导期结束。由此可知，析晶水垢形成的起始过
程包括了吸附、晶核的形成和晶核生长等过程。
2，输运阶段
目前已被确认的输运机制有以下几种模型：布朗扩散或分子扩散模型、湍流
扩散模型、化学反应率支配的输运模型、惯性碰撞模型、热泳模型、电泳模型、
扩散泳模型和重力模型。
3，附着阶段
当水垢的一种成分通过输运而到达壁面附近时，只有当它真正附着于壁面
上，水垢才算形成。因此，附着过程是整个水垢形成过程中的重要环节，它是
尾髓着输运而发生的。当水垢粒子接近壁面时，受范德华力、双电层斥力和玻
恩斥力的作用H妇。相互作用是能叠加的结果，形成了势垒和势阱。势垒是总作用能的最大值处，粒子只有其动能超过这个能垒才有可能接近，附着于表面。
势阱则是势能的极小值处，是稳定平衡点，因而使粒子可以稳定停留在这个距
离上。在附着过程中，粒子还同时承受着的另一个重要力是流体剪切作用力。．4，剥蚀阶段，
剥蚀是指沉积在壁面上的水垢重新脱离壁面或水垢层被流动流体带走的过
程一明。这个过程实际上包含两个同时存在的子过程：水垢物质从流一固界面处的脱离反应和水垢物质从表面到流体中的输运过程。前者通常称之为剥离，后者
则称之为重新夹带或重夹。实际上，这两个过程是一个过程的两个方面。观察
表明，水垢物质脱离表面的形态基本上有三种：离子、颗粒、大块。按照水垢
物质脱离的这些形态，提出了相应的三种剥蚀机制：溶解、剥蚀和剥落。
5，老化阶段
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污垢沉积的老化，从污垢在壁面上形成时就开始了，老化表现为：晶体结
构的变化、沉积物质的聚合作用、热应力的发展、污垢与壁面界面处发生的溶
解过程、壁面释放出的腐蚀产物造成的微生物中毒、微生物的饥饿死亡L42J。老化的进行使沉积物特性发生变化，因而剥蚀过程也会随之
改变。
2.3超声波除垢机理
2.3.1超声波基理概述
超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术。早在1830
年，Savrt用齿轮第一次产生24kHz的超声，1927年Wood和Loomis首次发表
超声能量作用的试验报告，为今天的功率超声学奠定了基础。
超声波是物理介质中的一种弹性机械波，和电、磁、光等同样是一种物理
能量形式。超声波是指频率高于20，OOOHZ的声波m1。超声波具有：1，聚束、定向及反射、透射等特性；2，传播直进性好、方向性强；3，超声波引起的介
质微粒振动可以产生很大的速度和加速度，传给介质粒的能量比可听声音要大
的多；4，固体对超声波波吸收很微弱，在不透明的固体中，超声波能穿透几十
米的厚度；5，超声波碰到杂质或介质分界面有显著的反射；6，能量比较大的
超声波能对介质产生很多犄有的效应等。
超声技术的用途可分为两大类：检测超声和功率超声，二者的主要区别是
介质微粒的振动幅度不同。检测超声介质微粒的振动幅度很小，主要用来采集
信息，对物体进行无损检测；利用利用超声波反射、折射、聚束及定向等特性
来实现物体或物性变化的功率应用称为功率超声，需要比较大的功率。水垢清
除及清洗中应用的是功率超声。
2.3.2超声波的作用机理
当一定强度的超声波在媒质中传播时，会产生力学、热学、光学、电学和
化学等一系列效应。这些效应可归纳为下列几种种基本作用：
1、机械作用，超声波是机械能量的传播形式，与波动过程有关，会产生线
性效变的振动作用Ⅲ1。超声波液体中传播时，超声引起的质点加质点位移振幅
虽然很小，但超声引起的质点加速度却非常大。若20KHz、1W/平方厘米的超声
波在水中传播，则其产生的声压幅值为173Kpa，这意味着声压幅值每秒种内要
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在正负173Kpa之间变化2万次，最大质点的加速度达144万米每二次方秒，大
约为重力加速度的1500倍，这样激烈而快速变化的机械运动就是功率超声的机
械振动效应。超声波在传播过程中，会引起质点的交替压缩与伸张，构成了压
力的变化，引起机械效应。超声引起的介质质点振动，虽然位移和速度不大，
但其质点加速度与超声波振动频率的平方成正比，可以达到很高，有时超过重
力加速度数万倍，对介质造成强大的机械效应；
2、空化作用，超声空化是功率超声在液体介质中引起的一种特有的物理过
程，是一个复杂的非线性声学问题。超声空化是这样产生的：存在于液体中的
微气泡（空化核）在声场的作用下振动，当声压达
到一定值时，气泡将迅速膨胀，
然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，最终崩溃，这种微小气泡振动、膨
胀、闭合、崩溃等一系列动力学过程称为超声空化“司。多年来超声空化现象时
超声学及其应用的一项基础研究，声化学是其中一个重要分支。
超声波在液体媒质中传播时，当声强达到一定期强度，液体中声场作用区
域形成局部的暂时负压，使液体中的微气泡生长、膨胀至突然破裂，导致气泡
周围的液体中产生强烈的激波，形成局都点的高温高压，空化泡崩溃时，在空
化泡周围极小空间内产生5000K的瞬态高温和约50mpa的高压，且温度冷却率
达10的9次方k/s，并伴有强烈冲击波和时速达400Km的射流，就是超声空化
效应；
施加于液体中的声压需要高于一个最低幅值，才能引起声空化，这个最低
幅值称为空化阈汹3。空化阈不仅取决于介质本身，而且取决于所施加的超声波，它与很多因素有关，包括温度、压力、空化核半径、介质中含气量、声强、介
质黏滞性、超声波频率等。一般来说，介质温度高，空化阈低，易于发生超声
空化。但是，如果介质温度过高，大量介质挥发进入空化泡，导致空化泡中的
蒸汽压较高，在气泡闭合期间会增加缓冲作用，从而使空化效果减弱。随着液
体静压力增大，空化阈增高，所以深水中的空化比较困难。液体中含气量高，
容易形成大量的小气泡，在声波作用下成为空化核，因此空化阈低，易于空化。
这也是声化学中经常需要补充气体的原因。一般来说，声强高时容易空化，但
过高的声强同样不利于空化，其原因相当复杂，至今没有公认的解释。超声频
率越高，空化阈越高，例如在15kHz时要求产生空化的声强只需0.16～2.6W/cm2，而500kHz时所需的声强为l00～400W厂cm2。
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气泡或空穴闭合炸裂的瞬间将产生一系列的高压、高热和光电等物理效应。
设气泡膨胀时的最大半径为R.，气泡闭合时的最小半径为R，从膨胀到闭合，
在距气泡中心为1.587R处产生的最大压力为：
∥肛p04专案）3(2-9)
当尺一0时，pmrx_∞。空化泡的直径通常在膨级，根据上式估算，发生
空化处的局部压力可达上千个大气压，由此看出空化可以产生巨大的作用。
与此同时，空化破裂时还能产生速度很高(>300m/s)的冲击波，如果作用在
固体介质上，会引起蚀点。在功率超声的声场中放一张铝箔，可以观查到大量小孔的形成。
3、热作用，超声波在媒质中传播，其振动能量不断被媒质吸收转变为热能
而使自身温度升高‘盯3。声能不间断的吸收可引起媒质
中的整体加热，边界外的
局部加热和空化形成激波时，波前处的局部边界外的局部加热和空化形成激波时，波前处的局部加热等，这就是功率超声的热作用。由于物质的声吸收特性，超声波能量射入物质后，部分超声波能量将转变成热能，并使物质温度升高。物质温度与声吸收有着密切的关系。超声热效应的机理大致有如下几个方面：(1)超声振动通过介质时能量发生转变；(2)介质质意存在周期性紧缩，以致引
起温度增高中心，该中心发生在超声波的压缩相位中；(3)在不同种组织分界部分，由于组织分层，介质阻抗不同，将产生反射，形成驻波，引起分子间相对运动，产生摩擦而形成熟，这时在驻波区相应的位置上就有局部温度增高。在这些因素中，介质的声吸收是热效应产生的主要因素。
4，声流效应，超声入射于两种不同声阻抗的介质界面时，动量发生变化，
产生辐照压力，对介质粒子（如生物细胞或物质分子）可产生撕裂并引起声流，即引起介质粒子的移动或转动，当这种运动的幅度足够大时，会引起介质粒子损伤‘蚰3。
5，传质效应，最低强度的超声波作用，都可使介质质点处于振动状态，从
而增强液态介质中质点的运动，加速质量传递作用，从而可提高生物反应或化学反应的速度，这就是超声对传质的促进作用㈣。
6，触变效应，超声波的作用还会引起生物组织结构结合状态的改变，如降
低黏滞性，造成细胞液变稀，细胞质沉淀等，这种效应称为触变效应。当声强西南交通大学硕士研究生学位论文第19页
过高时，触变效应是不可逆变化，会对组织造成损伤。
2.3.3超声波除垢机制
1，超声机械作用
超声波振动使周围介质作剧烈的受迫运动，并由近及远地定向传播纵波，
对振源周围的介质产生定向力作用，能改变介质物理位置和物理状态㈨。任何物质都有其固定的振动频率，水垢属无机类，与金属材料的振动频率不同。由超声波振荡器发生的振荡信号使附着在壁面上的水垢产生共振，逐步脱离壁面。另一方面，由于超声波在液体介质、垢物上的传播速度不同，其速度差在不同的界面处形成强大的剪切力，使分子之间、垢物之间的结合力减弱，垢物不易在壁面上沉积、板结。管壁上原有的垢物随着附着力降低而逐渐脱落。从而达到除垢的效果。超声波的机械效应还可能增大固液界面的揣动程度，有利于防止积垢的形成。
2，超声空化作用
超声空化作用使水裂解出的?OH与溶液中的Ca2+结合成Ca OH+，使Ca C03
和CaS04在水中的电离平衡向右移动，增加了水的溶解能力，使
已生成的积垢
溶解。同时，水声解产生的日自由基的寿命比较长，它进入管道后产生还原作用，可以使生成的积垢剥落下来。超声辐射对被处理溶液直接产生大量的空穴和气泡，当这些室穴和气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大压力峰破坏己生成的垢层，使其易于脱落。也就是说，超声波能提高流动液体和成垢物质的活性，增大被水分子包裹着的成垢物质微晶核的释放，破坏垢类生成和在管壁沉积的条件，使成垢物质在液体中形成分散沉积体而不在管壁上形成硬垢【5l】。
超声波的空化作用是在液体中的细小杂质一溶解的气体的小核或者固体物
质的微粒周围发生的。水中的垢物微粒起着空化核的作用，引发空化作用，并被粉碎、细化。空化改变垢物微粒形体，使垢物微粒团间的亲和力降低∞习。经超声波处理后的硬度盐微粒在成垢条件下，只能析出疏松粉末状垢物，不再沉积板结。发生空化时又在空化泡周围产生微射流，促进微混合，从而起到防垢效果。
3，超声热作用
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超声波在介质中传播，引起质点振动，使质点获得动能。同时，该处质点
将产生形变，具有热能。因此，介质吸收超声波后会引起自身温度上升。超声波振动频率越高，热吸收现象越显著。在超声波动能转换成热能的过程中，往往造成局部高温，甚至产生电离效应，从而破坏垢物的结垢条件旧3。
4，抑制效应
超声波改变了管道内流体的物理、化学性质，缩短了成垢物质的成核诱导
期，刺激了微小晶核的生成。新生成的这些微小晶核，由于体积小、质量轻，悬浮于流体中，生成比壁面大得多的界面，有很强的争夺水中离子的能力，能抑制离子在壁面处的成核和长大，使既定结构的晶粒长大，因此减少了粘附于管壁上成垢离子的数量，从而减小了积垢的沉积速率。试验研究表明，当液体的过饱和系数一定时，在相同的超声波参数下，超声波作用时间越长，则成垢物质的成核诱导期越短‘剐。
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第3章超声波空化作用
3.1超声空化理论
超声有众多的应用，超声波除垢的应用的主要机理就是空化作用。声空化
是指液体中的气泡在强超声波的作用下，经历超声的稀疏相和压缩相时，体积生长、收缩、再生长、再收缩，多次周期性振荡，最终以高速度崩裂嘶1。在其周期性振荡特别是崩溃过程中，会产生瞬态的极大的高温、高压，从而引发许多力学、物理、化学、生物效应等，如腐蚀金属，破坏生物组织，加速化学反应速
度，产生光辐射等。声空化是一个极其复杂的物理现象。
3.1.1空化概念简述
超声空化是指在强超声波的作用下，液体中的微小气泡核在声的稀疏相和
压缩相交替作用的过程中，其体积经历振荡生长而最终高速崩溃的过程。在空
化气泡崩溃的过程中，会瞬间在极有限的体积内产生很大的温度梯度和压力梯度，从而引发众多的物理、化学和生物等效应，如产生光脉冲辐射，腐蚀金属
表面，加快化学反应速率，改变生物组织结构等。
具体而言，超声空化是强超声在液体中引起的一种特有的物理现象，是典型
的非线性声学问题嘲。理论上讲，纯净的液体分子结合力很强，因而具有极高
的抗拉强度。但通常的实际液体因种种原因而混入一些微小气泡，构成丁液体
的“薄弱环节”，当交变声压形成的负压相足够强时，液体将首先在这些“薄
弱环节”处被拉开，从而形成空腔并长大：继而在接着到来的正压作用下空腔
将被压缩，进而快速闭合。液体中存在的微小气泡称为“空化核”，液体产生
空化所需的最低声压或声强幅值称“空化阈值’’，空化闽值只表明用超声波产
生空化的难易程度‘硎。
根据气泡不同的动力学行为可将空化分为稳态空化和瞬态空化‘删。一般认
为瞬态空化只能在较大的声强作用下才能发生，而且它只能存在一个或至多几
个周期时间。稳态空化是指当液体声场中存在有适当大小的气泡时，它们在交
变声压作用下可能进入体共振（即体脉动）状态，当声波频率接近气泡体共振的特征频率时气泡的动力学过程，这一过程往往伴随一系列二阶现象发生，‘包括西南交通大学硕士研究生学位论文第22页
辐射力作用和伴随气泡脉动而发生的微声流；瞬态空化是指在声波的负压向作
用下空化泡迅速增大，一般至少增大到原来半径的2倍。随后在声波的正压相
作用下迅速收缩至崩溃。崩溃时形成许多微空泡，有的则会因为其半径R过小
表面张力过大而溶入液体中。在一般认为，在瞬态空化泡存在的时间内不发生
气体通过空化泡壁的质量转移，但在泡壁界面上液体的蒸发和蒸汽的凝聚却可
以自由进行。瞬态空化伴随有高温高压现象发生，为声致自由基的产生及声致
发光现象提供了物理基础；同时伴随的高压的释放在液体内还会形成冲击波。
空化气泡崩溃时，在极短时间内和在气泡周围的极小空间内，产生5000K以上
的高温，温度变化率高达109K/s，压力高达数百乃至上千个大气压，气泡中的
水蒸气在这样的高温下被分解为H和OH自由基，它们又迅速与其他组分相互作用而发生化学反应。此外，在
空化气泡崩溃时还常常有声致发光、冲击波及高
速射流等现象伴随发生，这也就是超声的化学及生物等各种效应产生的物理基础。液体内可同时产生上述两种空化作用，且在一定条件下稳态空化可转化为
瞬态空化。
超声空化是一种集聚能量的有效方法，它把超声场中低能量密庋变换为气
泡内部及其周围极小空间内的高能量密度，能量被集聚到极小的体积内，在气
泡振动和崩溃时产生剧烈的作用，它是液体中高强度超声应用的基础，并能引
起机体、细胞及微生物的损伤和破坏作用嘀∞。无论是稳态还是瞬态空化都可对
机体造成可修复性损伤或永久性损伤。
空化具有以下特点：①空化过程中有大量的能量释放，可以产生高温，高
压，高湍流，高射流等极端条件；②空化是静止的或流动的液体中的一种动态
过程，无论固体或气休，在通常情况下都不会发生这种现象；③空化是液体中
压力降低的结果，只要使压力降低并保持在液体的性质所决定的临界压力以下
一定时间，空化就可能发生，所以可以通过控制压力来控制空化的出现及其变
化过程；④空化现象是一种物理变化过程，它涉及空泡生长、压缩和溃灭的全
过程。
液流流经的局部地区，压强若低于某临界值，液体就会发生空化。在低压
空化的液体夹带着大量的气泡形成了“两相流’’运动，因而破坏了液体宏观上
的连续性，液流夹带着的空泡在流经下游压强较高的区域时，空泡将发生溃灭，
因此空化现象包括空泡的发生，发育和溃灭，它是一个非恒定过程。由于空泡
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在溃灭时产生很大的瞬时压强，当溃灭发生在固体表面附近时，水流中不断溃
灭的空泡所产生的高压强的反复作用，可破坏固体表面，这现象称为“空蚀(Cavitation Damage)一rtoJ.
3.1.2空化阈
施加于液体中的声压需要高于一个最低幅值，才能引起声空化，这个最低
幅值称为空化闽‘引3。
设液体的静压力为Po，交变声音振幅为Pm，则只有Pm>PO时才出现负压，
负压超过液体结构强度时才形成空化。空化闽Pc可由下式表示：
只吩异+去．
(3-1)
可见，空化阈随不同液体而不同；对于同一液体，不同的温度，压力，
空化核半径，介质中含气量，声强，介质黏滞性，超声波频率等，空化闽值也
不同。一般来说，介质温度高，空化闽低，易与发生超声空化。但是，如果介
质温度过高，大量介质挥发进入空化泡，导致空化泡中的蒸汽压较高，在气泡
闭合期间会增强缓冲作用，从而使空化效果减弱。液体中含气量高，容易形成
大量的小气泡
，在声波作用下成为空化核，因此空化阈低，易于空化。这也是声化学中经常需要补充气体的原因。一般来说，声强高时容易空化，但过高的
声强同样不利于空化。空化阈随液体的静压力增加而增加。此钋，空化阈还与
液体的粘滞性有关，液体的粘度大，空化阐也高。空化阈与粘滞系数的关系
可用如下经验公式表示：Pc=0.8(log77+5)式中77是粘滞系数。空化阈和声波的
频率也有密切关系。频率越高空化阈也越高，从100KHz到1000KHz之间空化阈值
增加很快，到5MHz时空化阈几乎超过个100个大气压。
3.1.3气泡的形成，发展与破裂
l，空化泡的形成发展
通常情况下，液体内部含有大量微气核，气核中含有不溶于液体的气体（又
称永久性气体）和液体蒸气，空化射流中的空化泡就是以这些核为基础发展起
来的，随着空化泡体积的不断下降，泡内气体和蒸气压力、温度急剧上升，在
某一瞬间超过液体压力时，又迅速膨胀，出现空化泡回弹现象，空化泡碰壁回
弹时，在液体中会产生激波，这种强有力的激波，造成被冲击物表面的破坏哺¨。
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2，空化泡的发展
空化的发展过程可以分为一下几个阶段：(1)初始空化：随着水流中压强的降
低，当某一低压区的压强降低到产生空化的临界压强时，水流中开始出现不连
续的阵发性的气泡；(2)附体空化：当水流低压区的压强继续降低时，低压区范
围扩大，空化泡便持续存在，成为发展的空化，但这时空化的范围仍不大，贴
附在绕流体上，故称为附体空化；(3)超空化：随着水流中低压区的压强进一步
降低，低压的范围不断扩大，空化区范围也不断发展，最后空化泡长度超过了
绕流体的范围，形成了稳定的尾流，这时称为超空化蚴。
3，空化泡的破裂及其压力
空化流场中产生的气泡，在压力升高，遇到固体障碍或流体流动时，气泡
遇到了强大的阻碍其正常运动的力，气泡可以发生不同方式的破裂，从而形成
更小的气泡，在此过程中释放能量旧3。空化泡破裂时能产生巨大的压力，称为
冲蚀力，气泡崩溃的最后阶段，泡内液体向四面八方高速撞击（类似金属相碰），
产生高压力，压力本身以及反射的压力波对表面材料有很强的破坏作用，这就
是空化的清洗与剥蚀以及气蚀的流体力学原理。有关研究表明，由计算确定的
球形空泡溃灭时，在边壁上造成的压力可高达1200MPa．而实测记录为775MPa，
由于所研究的问题及情况有差异，不同的研究人员算出的空泡溃灭压力有所不
同。可见，在如此高的动压力下是完全能够达到清除污物
的效果的眦3。
3.2气泡动力学和Rayleigh-Plesset空化泡运动方程
3.2.1气泡动力学的研究进展
研究气泡动力学的目的是为了确定气泡内气相和液体液相的流场以及获得
气泡壁的运动方程，从而进一步研究超声场下气泡运动情况以及所可能导致的
各种效应，为实践提供坚实的理论依据。其控制方程为气泡内气相和液体液相
的连续性方程以及动量、能量方程以及通过气泡壁的质量、动量、能量传递方
程。
1917年，科学家Rayleigh在其发表盼‘液体中球形空腔崩溃时产生的压力”
的著名论文，第一次建立了描述不可压缩液体中气泡动力学的理沦模型，得到
了关于气泡壁速度和崩溃时间的解。Rayleigh假设液体为不可压缩液体，同时
西南交通大学硕士研究生学位论文第25页
假设通过气泡壁的气体质量通量为零，再假设气泡运动过程中能量不损耗，在
前面气泡运动模型的基础上，通过联立求解液体液相的连续性方程以及动量方
程可以得到气泡壁运动方程，即著名的Rayleigh方程㈨：
Rm i2蔬
（1一一+—）尺（膏一』！）+‘三（1一三一+——坠）晨2一！！（詹+—！一十茜）=j一（1+RXp,一-
ccpL pL c3cpL pL2pL pL c
+c丢c…．，
“
RR+三R2=土【仇一p-】
2p(3-2)
式中：R为气泡的瞬时半径(m)；R为空化泡壁上质点的运动速率（m．s-1）；晨为
空化泡壁上质点的运动加速度（小．S-2）；p-液体中无穷远出的压力(Pa)。
其后，Plesset在考虑液体可压缩性后改进了Rayleigh方程，Noltingk，
Nippirast，Poritsk等在考虑了液体粘滞、表面张力后也对早期的Rayleigh
方程进行了改进，他们得到的方程后来都被称为Rayleigh-Plesset型的方程哺刀。
这类方程假定了气泡在所有的时刻都保持球形，气泡内气体物理状态是均匀的，
与泡内气体相比，液体的密度要大得多，泡内的气体保持常量并且泡内酌蒸汽
压是可以忽略的。
RR十三厌2=暑}‘见o噜）弘一弓手一4V墨一尸。】’
2R(3-3)
（风十丝）
式中：pb0=R，为气泡内原始压力(Pa)；Ro为气泡的原始半径(m)；
u
仃为液体的表面张力（N,m-l），’，为液体的运动粘度(p，m．s-l)，七为气体的
多变指数。
对于快速的气泡崩溃过程，液体的压缩性是必须考虑的。Flynn旧1在忽略粘
滞力的影响后，考虑了热传导，液体的可压缩性及液体的表面张力等因素后，
并用一界面温度的函数来表述泡内蒸汽压的作用，应用常数声速的声学近似，
对Rayleigh-Plesset方程进行了修正，推导出一套方程来描述在超声场作用下
液体中小空化泡的动力学行为。Herring【棚]在考虑声辐射和液体可压缩
性后给出
了关于能量存储的更好的描述，对Rayleigh-Plesset方程进行了相应的修。
Gilmore【70J在应用了Kirkwood-Bethe近似后，也对Rayleigh-Plesset方程进行
西南交通大学硕士研究生学位论文第26页
了修正，后称之为Gilmore方程，该方程能够解释激波的形成。
在上述气泡壁运动方程的推导过程中都假设通过气泡壁的气体质量通量为
零，这是由于声空化是一个极其复杂的物理现象，所以空化气泡的运动属于复
杂的非线性运动。所得到的空化气泡壁的运动方程多为非线性高阶微分方程。
因此在气泡壁运动方程的推导过程中每多增加一个变量都会给方程的推导以及
求解带来极大的困难。但是气泡壁的气体质量通量通常都不为零，因此应该予
以考虑，考虑到方程求解以及分析的困难，假设气泡内气体为理想气体，
Nigmatulin【71]在忽略表面张力和粘滞力的影响后，考虑了热传导，液体的可压
缩性及通过气泡壁的气体质量通量等因素后推导出了Nigmatulin方程：
（1一墨+—竺一）R（炎一』竺）+吾（1一善耋十曩）R2一二竺（爻+2p一十差）={L（1+旦）(pL-p．
ccpL t)L pL OL2c pL c
编号：AQ-JS-09093 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 浅谈锅炉的无损检测方法 Discussion on nondestructive testing method of boiler
浅谈锅炉的无损检测方法 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 随着科学技术的快速发展，锅炉检验检测目前也越来越受到人们的广泛关注，本文主要是综述了锅炉检验检测中的几种常用无损检测方法。锅炉作为供暖体系的重要设备，必须保证高效率的运转。目前，很多小区的锅炉都出现了一定的问题，发热慢、提供的热量少、耗费资源多，对供暖工作产生了一定的负面影响，日后必须应用无损检测方法，找到锅炉故障的根源。 无损检测方法是目前检测设备的一种全新方法，在不对设备造成本质性破坏的情况下，全面检测设备的好坏，而且对故障进行深入检测，了解其根本原因。随着时间的推移，锅炉的无损检测方法获得了较大的进步，在检测效率和检测质量上均有所提升。在此，本文主要对锅炉的无损检测方法进行一定的表述。 目检和测量 目视检测是通过裸眼或者低倍的5--10倍的放大镜对各类组件、
焊缝的结构以及外表状况进行观察，以确认不允许的锈蚀、组织疏松、凹坑或裂纹等缺陷存在的一种检测方法。目检和测量在实际的应用当中，能够有效确定检测范围，同时不会影响其他工作的进行，不会对锅炉造成明显的损害，是一种非常高有效的方式。经过分析和讨论，目检和测量具有以下优势：首先，目检和测量能够在可能的条件下，多拍些彩照记录损伤外表状态，为后续的修复提供强大的支撑，无论是数据还是资料，都可以为针对性的修复方案提供较大的帮助。其次，目检和测量是一种必要性的方式，因为无损检测方法要从细节出发，否则很难得到真实的结果。 磁粉检测 这种检测方式是一种适合于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测技术，磁粉探伤系统包括磁粉探伤机和磁悬液，常见的轭湿磁粉检测又分为黑磁粉和荧光磁粉检测。磁粉检测在目前的应用当中还是比较普遍的。综合来说，磁粉检测具有以下优势：首先，磁粉检测具有范围广的特点，磁粉检测的磁粉类型较多，能够检测不同类型的锅炉，符合目前的工作方式，能够从根本上实现无损检测；
毕业设计论文 基于51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计
目录 摘要……………………………………………………………………..I Abstract…………………………………………………………………..II 第一章：绪论 1.1 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 1.2 太阳能热水器的应用及意义 第二章：太阳能热水器的组成及工作原理 2.1 系统总体结构设计 2.2 太阳能热水器组成及原理 2.3 主要芯片的结构与特点 2.3.1 DS12887实时时钟芯片简介 2.3.2 80C51单片机结构特点 2.3.3 数字温度传感器DS18B20主要特性及测温原理 第三章：太阳能热水器硬件设计 3.1 太阳能控制器硬件结构 3.2 控制器实时时钟接口电路设计 3.3 水位检测和温度检测接口电路设计 3.4 看门狗和复位接口电路设计 3.5 键盘和显示接口电路设计 3.5.1 键盘电路 3.5.2 显示接口电路 3.6 光电隔离与辅助加热电路设计 第四章：控制器的软件设计 结束语 参考文献 致谢 附录 太阳能热水器智能控制器的设计
摘要 太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。 全文分三大部分。第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。 关键词：太阳能热水器;传感器; 模糊控制; 实时时钟;单片机 Design of intelligent controller for Solar Water Heater Abstract Solar Water Heater is popular with its pretty benefits, Based on author’s real experience on Solar Water Heater design, this article describes the working theory of this solar water hearer after introducing the characters of solar、sensor、Single Chip
物理学论文 题目：太阳能热水器原理 学院：机械学院 专业：机械设计制造及其自动化班级：机制C132 姓名：段玉 学号：2013544202
摘要 太阳能热水器作为三大热水器之一，因其无污染、使用方便、长期投入成本低等特点，而越来越受到人们的青睐，但是很多的人要么不懂他的原理，要么就不懂它的构成。 关键词：太阳能的发展；太阳能工作原理；半导体；新能源 1绪论 1.1太阳能的发展 世界镀膜之父”是澳大利亚国家科学工程院杰夫瑞.哈丁博士。上个世纪七十年代，出现了石油危机，发达国家纷纷寻找可再生能源，太阳热水器在那个时候出世。 澳大利亚悉尼大学在泰伯先生选择性吸收涂层的基础之上，于1977年发明了渐变膜，渐变膜膜分九层，由里到外膜吸收光线的性能逐渐变高，在一定温度下有很好的集热防热损功能。 1991年，悉尼大学又创出了“干涉膜”，耐高温多年不老化，性能又进一步提高。 1983年哈丁博士和同事S.克雷格博士发明了有着喷溅A1/A1N选择性吸收的薄膜，这种选择性膜层目前已在中国多家公司大规模生产。 1984年清华大学殷志强教授发明了渐变“AlN/Al”选择性吸收涂层技术，以出色的性能奠定了中国太阳能热利用行业大发展的基础，开创了中国太阳真空管的产业化； 80年代末，章其初先生进入悉尼大学物理系从事材料物理研究工作，他在渐变膜的基础上发明了三靶干涉膜，性能再度提高。 1.2太阳能热水器的应用 众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。热水器是最常见的常用的电器，这样一来节能观念得以升华。
浅议工业锅炉水质的管理与监督 摘要：工业锅炉设备是重要的热能供应装置，在我国现代工业生产中是必不可 少的组成部分，其中，锅炉中传递热能的介质是水，水的质量好坏直接影响了工 业锅炉的运行安全。如果缺乏水质监督和管理，很容易导致堵塞、渗透、腐蚀、 爆炸等问题，对生活、生产而言是巨大的潜在威胁。本文以下针对工业锅炉水质 的监督、管理展开讨论，以供同行业参考。 关键词：工业锅炉；水质监督；水质管理；建议 1、前言 结合现阶段我国工业锅炉应用现状，主要以循环流化床锅炉为主，即常见的蒸汽锅炉， 在社会发电、供气和供暖等方面发挥了重要作用。近年来，随着我国能源结构调整，以煤炭 为燃料的锅炉形式有所改观，促使热能产生的效率更高。客观上说，这对工业锅炉水质提出 了更高的要求。 水是工业锅炉进行热量传递的重要介质，由于长期在封闭的空间中进行运转，水中所包 括的杂质无法及时滤除，在锅炉中不断的沉积，会出现沉淀、水垢等现象，长期以往会导致 锅炉元件产生腐蚀、鼓包、渗漏或爆裂，严重的甚至发生锅炉爆炸事故，造成人员伤亡和财 产损失。结合近年来我国工业锅炉屡屡发生的安全事故，大多与不重视水质处理有关。一些 没有经过处理的水源直接进入工业锅炉之后，钙离子、镁离子等元素会随着水分的减少而逐 渐增加，形成固体沉淀（水垢）粘附在锅炉内壁，这样一来厚度自然增加，导致传热性变差，消耗同样能源的基础上收到的热能效果不断下降。 不难看出，忽视水质问题不仅会造成能源的大量浪费，还会影响锅炉的运行安全，从可 持续经济发展的角度上来说，必须进行有效地管理和监督。 2、工业锅炉水质管理内容 以我国最常见的蒸汽锅炉为例，在管理锅炉水的过程中，需要关注的内容主要有以下三 个方面。 2.1 水质检测 一个显而易见的事实上，并非所有的水源都适合作为锅炉水，一些错误的认识中对锅炉 水中所包括的成分容易忽略，仅从外观清澈与否去判断，这很明显是不符合工业锅炉水质标 准的。根据国家质检总局制定的TSG G5002-2010《锅炉水（介）质处理监督管理规则》，水 质检测是工业锅炉应用中的一项基本内容。 检测人员必须具备一定的专业知识和技能，并持有国家质监部门颁发的从业人员证书，“持证上岗”也是工业锅炉操作中的必然要求。在检测的过程中，要正确应用工艺和设备，检 定水质中的杂质含量是否符合国家的要求；锅炉水的水质化验和检测必须定期进行，设置合 理的频度，这样才能全面获取锅炉中水质的质量，给司炉人员正确的意见反馈。 2.2 水质处理 工业锅炉运行需要消耗大量的水资源，而水资源同样是宝贵的，特别是对于一些水资源 较为欠缺的地区，水质达不到工业锅炉的运行需求。为了实现正常的生产，在检测锅炉水质 之后就要参考数据进行锅炉水杂质处理。处理的主要对象是工业锅炉中的水垢成分，包括镁、钙等盐类、化合物和单质等。处理的方法包括物理和化学反应，如过滤、沉淀等，达到工业 锅炉要求后才能使用。 2.3 锅炉排污 锅炉是一个封闭的环境，在高压高温的环境下，内部水分会不断流失，但杂质却会不断 地析出、沉淀、积累，因此针对锅炉长期应用之后，必须做好排污处理。在锅炉水中添加化 学药剂是最简单的方式，但仅仅能够发挥稳定作用，彻底清理必须在停车之后才能进行。 3、工业锅炉水质监督策略 3.1 遵循最佳水源原则 鉴于水质对工业锅炉的重要影响，因此必须从源头控制好水质，工业锅炉的应用范围较广，水源采取也较为复杂，包括江河湖海、地下水、天然雨水等。一般情况下，湖泊和河流
基于单片机的太阳能热水器控制的设计毕业论文 目录 摘要 .................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 1 绪论 . (1) 1.1太阳能热水器的概述 (1) 1.2太阳能热水器的背景 (2) 1.3太阳能热水器的研究现状 (2) 1.4本设计的主要任务及容 (3) 1.5系统的主要功能 (3) 2 系统总体方案的设计 (4) 2.1系统总体结构框图的设计 (4) 2.2温度检测电路设计 (4) 2.3模拟/数字转换电路 (7) 2.3.1 ADC0809的部结构 (8) 2.3.2 信号引脚 (9) 2.3.3 ADC0809与单片机的接口设计 (9) 2.4单片机的控制系统 (10) 2.4.1 AT89C52的主要特性 (11) 2.4.2 AT89C52的引脚说明 (12) 2.4.3 振荡特性 (15) 2.4.4 最小系统应用电路 (15) 2.5键盘控制电路 (17) 2.5.1 键盘设计的分类及其特点 (17) 2.5.2 按键的确认 (17) 2.5.3 重键与连击的处理 (17) 2.5.4 按键防抖技术 (18) 2.5.5 少量功能键的接口技术 (19) 2.5.6 矩阵键盘的接口技术 (20) 2.5.7 本设计键盘的硬件连接 (21)
2.6LED显示电路 (21) 2.6.1 8255的介绍 (21) 2.6.2 LED显示原理 (23) 2.6.3 并行接口动态显示 (26) 2.7继电器控制电路设计 (27) 3 软件部分设计 (30) 3.1程序流程图设计 (30) 3.1.1 主程序流程图 (30) 3.1.2 显示程序流程图设计 (32) 3.1.3 键盘中断流程图 (32) 3.1.3 键盘中断流程图 (33) 3.1.4 A/D转换程序流程图 (33) 3.2软件程序设计 (34) 4 分析和总结 (42) 致谢 (43) 参考文献 (44) 附I 图总电路图 (45) 附II 仿真电路图 (46)
摘要：针对屋顶太阳能热水器的安全隐患、 产生原因进行了分析，提出相应的防护措施，避免设备、人员受到危害。 关键词：太阳能热水器；防雷；抗风；等电位随着国民经济的不断发展，太阳能作为一种清洁可再生能源正逐步走进工业生产多个环节中。但是由于太阳能热水器安装不当、防雷不规范往往造成诸多安全隐患，威胁生产设备和人们的生命安全。 1111太阳能热水器存在的安全隐患 为了集热需要，人们习惯将太阳能热水器安装到室外屋顶阳光充足的地方。安装太阳能热水器时，受热水器支架的刚度、强度以及人员安装水平的影响，安装不规范；或者安装规范但年久失修，一旦出现大风、暴雨等天气，存在被掀翻砸伤人的安全隐患。 据胜利油田防雷中心对油区工业园区楼群的实地调查，太阳能热水器主要安装在厂房或办公楼之上，依据防雷规范，多数厂房或办公楼属三类防雷建筑，按此类别安装的防雷设施对建筑物防护的总有效率为80%左右。另外，防雷设施的设计施工是按正常情况进行的，并未考虑到建成后屋顶上安装太阳能热水器，且太阳能热水器内置有电加热带和传感信号线直通室内，有些热水器与建筑物的避雷带连接,有些则不连接。从调查的 情况看，热水器的高度基本都超出了建筑物上原有防雷装置高度，使得太阳能热水器完全暴露在雷电直击的范围内。同时，太阳能热水器主要金属部件多设在楼顶，雷雨天时，大量高电压的雷电流很容易沿金属水管及热水进入室内。人在使用热水时，尤其全身湿透时，人体阻抗大大下降，这时候，哪怕沿金属管导入浴室的电压只有10～202V ，也足以致命。为此，国际电工委员会（IEC ）已经将盥洗室列为了电击危险大的特殊场所。因此，如不采取科学有效的防雷安全措施，轻则将导致热水器和其他电器设备烧毁，重则将引发爆炸、火灾或人员伤亡等事故。 2111存在安全隐患的原因 2.1.11安装水平有限，固定措施不当 目前国家对太阳能热水器支架的固定并没有详细标准。对热水器的支架，国标只规定了支架的刚度和强度，对其耐腐蚀性却没有规定，而太阳能热水器常年在室外工作，一些小厂生产的热水器在使用两三年后，支架则可能出现严重腐蚀甚至坍塌。太阳能热水器的国家标准目前仅是一个推荐性标准，不具有强制性，有的企业未注意产品的抗风能力，未采用安装固定脚等措施，很小的风也收稿日期：2010－03－04 作者简介:代琴，工程师，毕业于中国计量学院，供职于中国石化胜利石油管理局供水公司设备安全科。 代琴 （中国石化胜利石油管理局供水公司，山东东营257000） 太阳能热水器的安全隐患及防范措施 安全技术 SAFETY.HEALTH.&.ENVIRONMENT 25
浅析工业锅炉运行效能分析与研究 发表时间：2019-08-30T14:15:47.417Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：李召廉刚 [导读] 本文以锅炉热效率反平衡法为基础，从人员、设备、煤种等方面分析各种热损失的原因，给出了一些工业锅炉运行节能途径及措施。 河南中烟黄金叶生产制造中心河南省郑州市 450000 摘要：我国锅炉的节能潜力很大，在用的工业锅炉以链条炉排锅炉居多，当前推广应用的节能改造技术，大部分是针对链条炉排锅炉的。本文以锅炉热效率反平衡法为基础，从人员、设备、煤种等方面分析各种热损失的原因，给出了一些工业锅炉运行节能途径及措施。 关键词：工业；锅炉；节能；途径 引言 随着科学技术水平的不断提高，我国各行各业进入了新的发展阶段，工业锅炉的应用范围也在不断扩大。当前能源短缺与环境破坏是工业生产发展中的要点问题，而工业锅炉在其应用过程中的能效利用率，不仅关系着燃料的使用效率，同时也影响着排放物的处理要求以及对环境的影响。 一、工业锅炉节能分析 （一）强化锅炉管理人员节能意识 锅炉管理人员缺乏节能意识是导致锅炉运行中能耗较高的主要原因之一。这以问题主要体现在以下几个方面：首先，很多锅炉管理人员对锅炉运行中的能耗问题不关心，缺乏主动管理意识；其次，锅炉管理人员缺乏必要的节能管理能力及管理经验，导致不能够有效的控制管理过程中的能耗问题；再者，锅炉应有的能耗剂量设备及器具缺乏，不能够有效的对锅炉运行中的能耗进行统计，导致能源消耗严重。 （二）加强司炉人员操作技能培训 司炉人员操作不当是工业锅炉运行中能源过度消耗的又一重要原因。首先，司炉人员普遍存在文化水平低的现象，从而缺乏必要的节能意识，在工作中不能够有效的控制能源的利用；其次，司炉人员对必要的操作技能掌握不全面，且缺乏系统全面的培训，从而导致操作不当而引起的能源消耗过度；再者，司炉人员的工作环境较差且待遇不高，导致其工作积极性较差且流动性大，不利于锅炉运行中节能措施的开展。 （三）提高锅炉运行中水质管理水平 锅炉运行中水质管理力度不足也是导致能源消耗问题的重要原因。锅炉本体内部每结垢1mm，整体热效率下降2%~3%，而且影响锅炉的安全运行。企业应采取有效的水处理技术和除垢技术，加强对锅炉的原水、给水、锅水、回水的水质及蒸汽品质检验分析，及时修理出现故障的水处理设备，提高水处理人员和化验人员的能力和素质，根据水质化验结果指导锅炉排污，实现锅炉无水垢运行，将锅炉整体热效率提高。由于锅炉所产生的蒸汽，经过换热系统后会生成冷凝水，尽最大可能回收利用冷凝水也是企业提高能源利用效率、降低成本、节能减排的有效措施之一。 （四）增大工业锅炉容量 尽可能用高效率大容量的工业锅炉或煤粉锅炉代替低效率的小锅炉，这样可使能源利用率大大提高，因此能取得更大的经济效益。此外，可以逐步加大开发热电联产项目的力度，将发电厂汽轮机的排汽或抽汽用于供热，可大大减少汽轮机的排汽损失，同时还能节约煤资源。 （五）提高锅炉能量回收效率 锅炉能量回收效率较低也是锅炉运行中能源消耗的重要原因。首先，由于燃料问题及设备问题，导致锅炉运行中存在严重的机械不完全燃烧现象q4及排烟温度q2过高、过量空气系数偏大的问题，导致大量的能量损失；其次，冷凝水不能够有效的回收利用。这主要是因为在锅炉的设计中，没有充分的考虑冷凝水的回收利用问题，因此没有进行冷凝水回收装置的安装，导致冷凝水存在不合格现象而无法有效回收；再者，在进行冷凝水装置的安装时，没有充分考虑工业锅炉冷凝水系统的酸腐蚀问题，进而导致冷凝水含铁杂质比较高，影响其利用。 二、工业锅炉运行中节能途径及措施探讨 （一）管理人员节能意识应逐步加强完善节能 监管体系是做好工业锅炉运行中节能工作的基础。笔者根据公司锅炉工序能耗计算公式，提出对锅炉实行“能耗等级加档次”评比管理办法，鼓励锅炉使用单位发挥主观能动性，达到锅炉节能减排的目标。具体思路如下：锅炉能耗分四个等级（分别为特等、一等、二等、三等），每个等级分三个档次，将锅炉煤、水、电消耗及蒸汽产量实行量化管理，结合绩效工资，使锅炉每个运行班组良性竞争，解决目前烧多烧少一个样，烧好烧坏一个样的局面，切实有效提升锅炉热效率。 （二）司炉工运行水平在培训中逐步提高 加强对司炉人员的培训及管理是开展节能工作的重要措施之一。首先，加强对司炉人员的专业技术培训，确保其在司炉过程中操作的规范性，避免因不规范操作而影响节能工作的开展；其次，加强对司炉人员的节能意识培养，通过节能宣传及组织开展节能相关活动，来使得司炉人员明白节能工作开展的重要性，以提高责任心及节能意识，积极配合节能工作的开展；再者，建立完善的人员管理制度，对司炉人员进行严格的选拔及考核，确保其具备司炉工作能力，并通过增加司炉人员福利待遇等措施，来提高司炉人员的稳定性及工作积极性，促进节能工作的有效落实。 （三）燃烧调节的方式 1、合理的过量空气系数 过量空气系数是指实际供给的空气量与理论空气量的比值。如果过量空气系数增大，使排烟量增加，排烟热损失q2升高，但空气量较
毕业设计（论文）题目太阳能热水温度控制系统 院别电气工程学院 专业电气自动化技术 班级 姓名 学号 指导教师（职称） 日期
摘要 随着社会的发展，节能技术的不断改革创新，太阳能成为新时代可持续发展战略中带有绿色标志的新型能源。近年来，随着人们购买力的提升，太阳能热水器己经变成我们日常生活中必不可少的设备，太阳能控制器的使用率逐年上升。 太阳能热水温度控制器的硬件包括单片机处理器部分、水位和温度信息采集部分、继电器执行部分、显示部分控制部分。根据设计系统的稳定性、精确性、节能性、适应性等原则，进行硬件部分设计。 控制系统的软件是服务于硬件的，系统将实时采集到的数据与相应的设定值进行比较、判断，结果是控制循环水泵或上水电磁阀的工作，实现各种智能控制同时，软件还要兼顾到操作人员方便地选择工作方式、设置和修改各种设定值，因为人们可以根据天气情况及用户的需要选择定时加热状态、自动加热状态软件还要设定以太阳能为优先使用的能源，只有在太阳能没有将水温加热到用户要求的温度下，才启动辅助能源进行加热。 关键词：太阳能热水温度控制单片机传感器水温水位
Abstract With the development of the society, continuous reform and innovation of energy-saving technology, solar energy into a new era of sustainable development strategy in the new energy with green logo. In recent years, with the raise of people's purchasing power, solar energy water heater has become in our daily life indispensable equipment, solar controller utilization rate increased year by year. Solar hot water temperature controller hardware including the single chip processor parts, water level and temperature data collection, the relay parts, display control part. According to the design of system stability, accuracy, energy saving, adaptability principle, hardware design. Software is in the service of the hardware of the control system, the system will be collected in real-time data comparing with the corresponding value, judgement, the result is to control the circulating water pump or water solenoid valve, to achieve a variety of intelligent control at the same time, the software gives priority to the operator to easily choose the way to work, set up and modify various Settings, because people can choose according to the weather conditions and the needs of the users regularly heating, automatic heating state software also set to gives priority to the use of solar energy, not only in the solar energy heat the water temperature to the temperature of the user requirements, to launch the auxiliary energy for heating. Keywords:Solar hot water temperature control; Single chip microcomputer; The sensor; Water level
浅析锅炉水质管理存在的问题及对策措施 发表时间：2018-05-24T15:41:20.667Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：刘鑫陈龙安 [导读] 摘要：随着蒸汽、热水在各行各业的普遍应用，各类锅炉结构不断更新、优化，使用周期及热效率实现逐步提升，达到节能减排的目标。 龙岩金叶复烤有限责任公司福建龙岩 364102 摘要：随着蒸汽、热水在各行各业的普遍应用，各类锅炉结构不断更新、优化，使用周期及热效率实现逐步提升，达到节能减排的目标。然而，锅炉运行过程中若出现水质管理不到位的情况，容易引起锅炉管道内壁结垢、腐蚀等现象，严重时甚至出现爆管等危及人员、财产安全的事故。本文在锅炉水质重要性及对策措施作了较为详细的探讨，希望对锅炉安全运行及水质分析有所帮助。 关键词：锅炉水质；管理；对策措施 锅炉水质是否达标，是锅炉安全、经济运行的关键点，也是保证锅炉出力、节能降耗、防止事故的重要措施，其重要程度不言而喻。有很多锅炉由于水质达不到要求而导致锅炉损坏，如鼓包、变形、爆管、严重腐蚀等。同时，因锅炉结水垢会降低传热效果，造成燃料浪费，能源损失。 1.锅炉水质常见问题 自来水中钙、镁离子浓度较高，使用前需经过阳离子交换器处理，给水硬度降低至0.03mmol/L，经过除氧器除氧后方可作为锅炉热量的传递介质。在燃气直流锅炉中，除氧水以较快的速度流通于盘管管路中，高温火焰及烟气通过辐射、对流、传导等方式将热量传递给炉水，炉水不断升温蒸发、浓缩，经疏水阀回流至除氧箱内。燃气直流锅炉（额定蒸汽压力1 毕业设计（论文）开题报告 题目基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计专业名称飞行器制造工程 班级学号 088106311 学生姓名洪兵旺 指导教师肖洁 填表日期 2012 年 3 月 20 日 一、选题的依据及意义： 1、依据 太阳能资源丰富, 既可免费使用, 又无需运输, 对环境无任何污染. 由此可见使用家用太阳能热水器解决中低温用水无论是经济设益, 还是节能减排效应, 都是非常明显的. 对促进可再生能源的开发利用, 增加能源供应, 改善能源结构, 保护环境, 实现经济社会的可持续发展起到积极的作用, 是一项惠及子孙后代、利国利民的绿色工程.随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。人们在大力的发展太阳能产业。 能源问题将更为突出：①从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气也只能延续到2040 年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。②环境污染③温室效应引起全球气候变化。因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。 太阳能具有：①储量的“无限性”太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×10 的23 次方kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×10 的13 次方千亿t。②太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。③发利用时几乎不产生任何污染。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的 替代能源。 然而，目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。 2、意义 能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。目前市场上存在三种样式的热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。近年来，电热水器的大规模用电，并不能给人们的正常生活带来便利，作为后来者的太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环保等优点，近几年呈现出爆发式的发展趋势。 选择太阳能热水器这个课题，不仅可以让我运用大学四年所学的专业知识来学习、了解太阳能热水器控制系统的设计，起到巩固理论知识，增强动手能力和创新意识的作用。更是理论结合实际的良好见证。此外，太阳能热水器已经走进千家万户,控制系统是太阳能的核心,可以尽可能做到节能环保,作这样一个设计,同时产品具有很大的市场前景。 成绩 中国农业大学 课程论文 （2010-2011学年秋季学期） 论文题目:太阳能热水器的发展历史 课程名称：农业工程与可持续发展 任课教师：董仁杰__ 班级：____农建081__ 学号： 0809070326__ 姓名：赖姝君__ 太阳能热水器的发展历史 赖姝君 (中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083) 摘要：太阳能产业发展迅速，在许多的领域内都得到了有效的利用，而太阳能热水器是我国发展最为迅速的产业。自90年代以来，我国太阳能热水器经过10多年的市场培育，已经进入全面启动时期，而日渐显现的常规能源危机，更是进一步加速了太阳能热水器市场的发展速度。另外，我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，技术不断改进、产品质量不断提高，几种热水器的国家标准已颁布并开始实施，市场需求和竞争机制促使太阳能热水器产业迅速发展，我国已成为世界上热水器生产和消费最大的国家。关键词：太阳能热水器集热器太阳能热水器的分类发展历程发展影响 中图分类号：文献标识码：A文章编号： 0 引言 太阳能热水器是一种技术成熟、应用广泛的可再生能源产品，在全球很多国家得到了广泛的应用，在提供热水供应、提高人民的生活水平、减少常规能源消耗等方面发挥了巨大作用。通常，太阳能热水器也称太阳热水装置或太阳热水系统(或工程)，但严格来说是有区别的。按国标GB/T187l3和行标NY/T513的规定．太阳热水器储热水箱的容水量在0．6t以下的称为家用太阳能热水器．大丁0．6t则称为太阳热水系统或太阳热水工程。为叙述方便，在本文中统称太阳能热水器。 在我国、希腊、以色列等国家，太阳能热水器主要供应生活和沐浴热水；在欧洲、澳大利亚等国家，太阳能热水系统主要是作为辅助热源与常规能源系统联合运行，既能供应生活和洗浴热水，还为建筑供暖；在美国，太阳能热水器主要是用于游泳池加热。我国的太阳能热水系统市场已完全商业化运行，而其他国家的太阳能热水系统的发展仍依靠政府的补助和优惠政策，尚未实现商业化运行。 1 太阳能热水器的分类 1.1 按集热器类型分类 从全球范围看，按集热器的类型分，太阳能热水器产品可分为四种：无盖板太阳能热水器、平板型太阳能热水器、真空管太阳能热水器以及太阳能空气加热器。各种产品的地域性分布非常明显，真空管太阳能热水器主要分布在我国(占全球总量的97％)，主要用于提供生活洗浴用热水；无盖板太阳能热水器主要分布在美国和澳大利亚(占全球总量的90％)，主要用于游泳池的加热；平板型太阳能热水器的分布较广，广泛地分布在欧洲、亚洲、美洲和大洋州；太阳能空气加热器是一种较为简单的产品，应用量很小，主要分布在瑞士、美国和加拿大。多数国家的太阳能热水器产品类型都比较单一，三分之二以上的国家以一种产品类型为主导产品(市场份额超过90％)。 1.2 系统的循环分类 按系统的循环方式，太阳能热水器可分为自然循环系统、强制循环系统以及直流式系统。 1.2.1 自然循环系统 自来水通过上水管进入补给水箱，再经由补给水箱进入蓄水箱。集热器内的水被加热后通过上循环管进入蓄水箱的上部，蓄水箱下部密度较大的冷水自动通过下循环管进入集热器的下部形成循环，上述循环是连续进行的。一般情况下，经过一天的日照，蓄水箱的水能全部被加热，供给用户使用。系统中排气管的作用：有时蓄水箱内的温度过高而产生蒸汽，排气管及时将气体排出，防止其抑制自然循环的进行。 1.2.2 强迫循环系统 它是利用温差控制器来控制水泵的开关，当集热器顶部的温度和水箱下部水温之差达到预定数值时，水泵开始运行，否则水泵关闭。逆止阀的作用是防止水倒流。排气管的作用和自然循环系统的排气管作用一样。 1.2.3 直流循环系统 当集热器上部的电接点温度计达到预定的温度是， ( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 浅谈锅炉中水垢的危害及其预 防(2021版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times. 浅谈锅炉中水垢的危害及其预防(2021版) 锅炉是工农业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一，其传能介质原料是水。锅炉用水水质的好坏，对其安全运行及能源消耗有很大的影响。当锅炉用水不合要求时，锅炉受热面就会结生水垢，因而不仅浪费大量的燃料，还会危及锅炉安全运行。据有关资料介绍，目前全国有近40万余台锅炉，在每年的事故统计中，因水质不良，水垢严重引起的事故超过事故总数的20%；由于结生水垢，每年要浪费燃料达千万吨，并造成几亿元的经济损失。本文试图对锅炉水垢的危害及其预防作一介绍，以引起锅炉使用单位的高度重视。 一、水垢的形成及性质 水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，其原因有内因和外因两个方面。一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在，是水垢 形成的根本原因也叫内因；二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上，是水垢形成的外因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会发生化学反应，生成难溶物质析出。随着炉水的不断蒸发逐渐浓缩，当达到一定浓度时，析出物就会成为固体沉淀析出，附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。 水垢的组成或成分是比较复杂的，通常都不是一种单一化合物，而是以一种化学成分为主，并同时含有其它化学成分。按其水垢的化学成分，一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。 水垢是一种导热性能极差的物质，仅为锅炉钢材的十分之一到数百分之一（钢材的导热系数为46．5～58．2w/m．k），是“百害之源”。在各种水垢中，硅酸盐水垢最为坚硬，导热性能非常小，容易附着在锅炉受热面最强的蒸发面上，是危害最大的一种水垢。 二、水垢对锅炉安全、经济运行的危害 第一章选题背景 课题的设计背景 传感器技术、数字电子技术与自动控制技术在生产过程、科学研究、现实生活应用、医疗卫生、环保事业及其她各个领域的应用十分广泛。传感器技术、控制逻辑电路的设计及门电路芯片的选择是感应自动控制设计的重要环节，系统设计应满足环保、实用及课题要求的总体技术方案。这种专用感应控制装置的设计可以提升专业知识的运用能力，促进科技向生活的转化及环保事业的发展，对提高生活质量有重要作用。数字逻辑电路控制器使近十几年来发展起来的一种新型控制电路，具有功能齐全、控制简单、抗干扰能力强，价格便宜、重量轻、耗电省等优点。 随着太阳能热水器的推广普及，在没有自来水的地方，如何使用水泵自动启停抽水并保证连续供水是一个现实的问题。由于太阳能热水器的注水箱大多安装在房顶上，是否缺水不易观察，如果使用自动水位控制装置来控制水泵的工作，就能够很好的解决这个问题，给广大的用户带来方便。 设计的内容和要求 内容 1、利用电导式传感器的三个电极设计一个太阳能热水器的水位报警器。 2、当水位处在高水位与底水位之间时，高水位与底水位的指示灯都处在熄灭的状态。 3、当水位低于低水位时，电源导通，低水位指示灯点亮，微分电路将产生脉冲，触发音乐集成电路工作。随之扬声器发出报警声，告知主人水箱的水已经空，单片机系统自动控制流向电磁阀往水箱注水。 4、当水位高于高水位时，高水位指示灯导通微分电路将产生脉冲，触发音乐集成电路，随之扬声器报警，告知主人水箱的水已经注满，单片机系统自动控制控制阀断电，停止往水箱注水。 根据以上的要求，该水位传感器报警器系统电路大致设计为下图1-1： 图1-1 水位传感器控制原理图 要求 1、当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。 2、当太阳能热水器水箱缺水，电路能发出光报警，单片机系统控制电磁阀向水箱中送水。 3、当水箱中的水上升到需要的高度时，电路发出光报警，单片机系统控制电磁阀断电，停止向水箱中送水。 图1-2 电磁阀控制原理图 注：1为水箱 一一一一一２０１８年第１１期(总第４６卷一第３３３期)一一一一一一一一一一一建筑节能一一一一一一一一一一一一 ?可再生能源及其应用 ｄｏｉ:１０.３９６９∕ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣７２３７.２０１８.１１.０１７收稿日期:２０１８￣０３￣０２?一修回日期:２０１８￣０９￣２６ ?基金项目:湖南省科技厅重点研发计划(２０１７ＳＫ２３９４)?湖南省自然科学基金资助项目(２０１８ＪＪ３４４２)太阳能热水器研究近况与展望? 刘剑桥１?２?一刘泽华２?一朱一辉１?２?一王汉青１?２ (１ 装配式建筑节能技术湖南省重点实验室?湖南一衡阳一４２１００１?２ 南华大学土木工程学院?湖南一衡阳一４２１００１)摘要:一太阳能热水器是一种收集太阳辐射并转换成热能的装置?重点回顾了近年来太阳能热水器 高效利用技术的研究和发展状况?主要包括太阳能集热器的优化改进二热水器运行策略制定二将太阳能热水系统与其他能源设备的结合使用等方面?通过综述近年来的相关文献资料发现?提高太阳能热水器集热和换热性能仍是提高太阳能热水器效率的最直接措施?但基于现有技术改善太阳能热水器的运行方式?以及协调使用太阳能与其他能源的热水器也能提高热水器的效率?最后笔者从运行控制策略的角度提出了针对太阳能热水器高效利用的设想和潜在的研究方向? 关键词:一太阳能?一太阳能热水器?一高效利用 中图分类号:一ＴＵ８３３一一一文献标志码:一Ａ一一一文章编号:一１６７３￣７２３７(２０１８)１１￣００８０￣０６ ＲｅｃｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＳｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｏｌａｒＷａｔｅｒＨｅａｔｅｒ ＬＩＵＪｉａｎ－ｑｉａｏ１?２?ＬＩＵＺｅ－ｈｕａ２?ＺＨＵＨｕｉ１?２?ＷＡＮＧＨａｎ－ｑｉｎｇ１?２ (１ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１００１?Ｃｈｉｎａ?２ ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ?Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１００１?Ｃｈｉｎａ)一一Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｉｓａｋｉｎｄｏｆｄｅｖｉｃｅｔｈａｔｃｏｌｌｅｃｔｓｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｒｔｓｓｏｌａｒｉｎｔｏｈｅａｔｆｏｒｈｅａｔｉｎｇｔｈｅｗａｔｅｒ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ?ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｏｌａｒｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ?ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｏｔｈｅｒｅｎｅｒｇｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔ.Ｂｙｒｅｖｉｅｗｉｎｇｒｅｌｅｖａｎｔｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ?ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓｉｓｓｔｉｌｌｔｈｅｍｏｓｔｄｉｒｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒ?ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｕｓｅｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｅｎｅｒｇｙｃａｎａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓ.Ｆｉｎａｌｌｙ?ｔｈｅａｕｔｈｏｒｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｉｄｅａａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ. 一一Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ?ｓｏｌａｒｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒ?ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ０ 引言 太阳能是一种清洁二环保的可再生能源?可为建 筑能耗难题提供一种绿色可持续的解决方案?据统 计?我国是世界上太阳能热水器生产量最大的国家?２０１６年太阳能集热系统的保有量已达到４６３６０万ｍ２ (３２４５２０ＭＷｔｈ)?相当于节约标准煤５０３５５万ｔ?节电１３９９４ＧＷｈ?住建部发布的?建筑节能与绿色建筑发展 十三五 规划?把可再生能源建筑能耗替代率作为目标之一? 十三五 期间将继续加大在新建和既有建筑上太阳能热水系统的推广力度?太阳能热水器是现在最常见的二使用最广泛的太阳能热利用设备?提高其运行效率可有效地降低建筑能耗?研究表明?对太阳能热水器运行效率的影响因素较多?如太阳能集热器的性能二太阳能热水器的运行方式等?近年研究者们在这些研究方向取得了很多成果?０８基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计毕业论文开题报告Word版
太阳能热水器的发展历史
浅谈锅炉中水垢的危害及其预防(2021版)
毕业设计---太阳能热水器自动上水控制系统设计
太阳能热水器研究近况与展望
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