換熱器冷水機組水側污垢的形成機制及危害

冷水機組在運行過程中,在換熱器的水側,特別是在開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷凝器中,由于微溶或難溶于水中的礦物質(zhì),如碳酸鈣、硫酸鈣、硅酸鈣、氧化鐵、磷酸鹽等的結晶析出,附著在傳熱管內(nèi)表面形成水垢等混在水中的灰塵、泥沙、藻類、微生物菌落等,沉積在換熱器傳熱管內(nèi)表面形成污泥。水側污垢主要是水垢和污泥兩大類。污垢使換熱器表面的傳熱熱阻增加,直接影響換熱效果,使冷凝溫度升高或使蒸發(fā)溫度降低,導致冷水機組能耗增加、制冷量減少;垢層的增厚使傳熱管內(nèi)通流截面積減小,水流速度增大、管壁粗糙度增加,導致水側流動阻力增大,這又使水泵消耗的功率增大。污垢的積聚還會引起換熱面的局部腐蝕乃至穿孔,嚴重威脅換熱器冷水機組的安全運行和使用壽命。

污垢的形成和特性與水溫、水流速度以及水質(zhì)特性有關。通常水溫會影響污垢形成的聚合速度、化學反應速度和晶化速度等,水溫的增高一般都會導致污垢增長率的增加。換熱器換熱表面溫度的升高會導致污垢沉積物強度的增加。水流速度的增大可以使所有各類污垢的增長率減小。水質(zhì)特性(一般包括pH值,鈣、鎂、硫、碳酸亞鹽離子、堿度等各種鹽成分和濃度等)決定水垢組成,因而也對水垢強度有著直接影響。此外,水中不溶解氣體也會影響傳熱管金屬表面的腐蝕,水中的微生物和養(yǎng)分含量對生物污垢的影響也不容輕視,水中固態(tài)物質(zhì)的濃度和粒徑對污垢特性也有影響?，F(xiàn)在還沒有找到一個參數(shù)能夠用來確切表征水質(zhì)特性,也沒有找到對各類污垢都適用的預示有關因素影響的關系式。這些問題的解決,尚有賴于對換熱器的污垢形成機制的進一步研究。