循环冷却水物理处理装置.pdf

第 4 期 总第 149 期 2008 年 8 月 机 械 工 程 与自 动 化 M E C H A N ICA L E N G IN E E R IN G A U T O M A T IO N N o 4 A u g 文 章 编 号 1672 6413 2OO8 O4一 O179一 O3 循环冷却水物理处理装置 胡晓花 德州学院 机 电工程系 卫 江 红 山东德州253023 摘 要 将电 磁 超声 复合 场作用于空调系统循环冷却水的模拟系统 结果表 明 复合场能有效地防止碳酸钙 水垢 的形 成 并 能增 加碳 酸钙和硫酸钙在水 中的溶解度 进而达到去除老垢 的作用 是一种无污染 效果 良好 的循 环冷却水处理方法 关键 词 循环冷却水 水处理 阻垢 除垢 中图分类号 T B 65 文献标识码 A 0 引言 近年来 随着人 们对 生 活和 生产 环境要 求 的 日益 提高 空气调节技术得到了越来越广泛的关注 空调 系统所涉及 的各种热都必须在冷凝器中散出 水冷凝 器所用 的水通常都是经过冷却塔进行循环的 随着冷 却塔 中的水不断蒸发 水槽中未溶解的固体杂质的浓 度会不断升高 必须采取一定 的措施 否则会形成结 垢 和淤泥 从而降低冷却塔系统 的性能 在循环冷却 水处理方面 目前广泛采用化学法 主要是向冷却水 中 投加缓蚀剂 阻垢剂 等 虽然较好地解决了工业给水 领域结垢 腐蚀等问题 但也存在诸如投放程序繁多 配方 复杂 效 果难 以控 制 需要 系统 停机 清洗 影 响 系统 正 常运行 对 环境 造成 二次 污染 等 缺点 与化 学 方法相 比 物理处理具有维护操作简便 寿命长 运 行 费用低 无二次污染等优点 本文主要针对析晶污 垢进行研究 测试电 磁 超声复合场在循环冷却水 处理方面的应用效果 以探索一种在各种工业和生活 设施的水处理系统中高效 简便 运行 费用低 容易 控制的水处理技术 l复合场 实验 装置 本 文中的复合场 主要 由脉 冲高压静 电水 处理 装 置 磁水处 理 器和超 声水 处 理器 3 部 分组 成 静 电杀 菌灭藻装置由脉冲高压直流电源和离子水处理器两部 分组成 脉冲高压直流电源 由220V 50H z 的交流电经 过 开关 电源 信号源 放 大器 脉 冲变压器后输 出 l OkV 35kV 的直流电 离子水处理器由一根铝制管 极棒制成 固定于管极 中心 一端有锥管螺纹接头 使 用 时直接插入管道内 并与管道壁上的螺母 固定连接 收稿 日期 2007一 l l 一 19 修 回日期 2008 02 20 作者简介 胡 晓花 1981一 女 河北秦皇岛人 助教 硕士研究生 离子 水处 理器 结构 示意 图见 图 1 磁水处理器材料为稀土钕铁硼 磁场中心强度为 0 35T 由不锈钢进水管 磁芯组件 不锈钢出水管和 外壳组成 其大致结构见图 2 l 一绝缘柱 2一铝质 电极 3一绝缘层 4一不锈钢 电极 5一蝶形垫片 6一锥形螺纹 7一压盖 8一高压 电缆线 图 1 离子水处理器结构 示意 图 图 2 磁 水 处 理 器 结 构 简 图 超声水处理器 由超声 发生器和换能器两部分组 成 超 声 波通 过换 能器 进入 水 中 2 实验 化验冷却系统传热表面的水垢成分可知 碳酸钙 的含量 质量分数 可达 9O 以上 由此可知 控制住 碳酸钙成垢过程 是循环冷却水防垢处理的主要环节 由于在常温下硫酸钙溶解度随温度升高而降低 所以 在循环冷却水防垢处理 中也必须严加控制 本实验主 要 检测 以下两 方 面 内容 维普资讯 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 18 O 机 械 工 程 与 自 动 化 2008 年第 4 期 1 阻垢实验 加热条件下 处理 C aCO 溶液与 未处理 CaC O 溶液在不同时间下的电导率值的变化 2 除垢实验 电 磁 超声复合处理对水溶解 C aC O C aSO 能力的影响 2 1 阻垢 实验 模拟实际工业循环冷却水系统 建立如图 3 所示 的实验 装 置 6 l 一脉 冲高压电源 2 高压屏蔽电缆线 3一 脉冲高压 离f 水处理器 4一水箱 l 5 9 截止阀 6r 水箱 2 7一磁 水处理器 8 水泵 l o一超声波发生器 l l 一电缆 l 2一 换能器 l 3一 电加热器 图 3 阻垢实验装 置 实验现象 对照组的水箱底部及侧壁均附着一层 白色的晶体 电加热器外壁也附着一层 白色的污垢 处 理 组 的水 箱 中无 白色物质 生成 实验结果 加热条件下 经处理 C aC O 溶液与未 处理 C aC 0 溶液电导率的变化情况见 图 4 从实验结果看出 未处理溶液的电导率迅速下降 而经处理溶液的电导率呈缓慢下降的趋势 电导率下 降是 因为水 中成垢 的阴阳离子结合成 CaC O 并结晶 析出 使导电能力减弱 由于 C aCO 在水中具有反常 溶解度 随着水温升高溶解度反而下降 因此对照组 溶液中的 CaC O 晶体随水温升高迅速析出 电导率也 就迅速下降 而经过处理的溶液 电导率下降缓慢 这 说明复合处理明显抑制了成垢阴阳离子 的结合 也就 抑制了 C aC O 在水 中的结晶析出 这是电 磁 超声 复合场水处理技术能阻垢 的原 因之一 1 25 1 2O 1 15 1 1O 1 05 褂 曲1 O 0 氇 O 9 5 0 9 O 呻 经处理溶液 未 处理溶液 0 20 4 0 6O 8 O 100 120 时间 mi n 图 4 经处理 C aC O s溶液与 未处理 C aC O 溶液 电导率 变化 2 2 除垢 实验 2 2 1 实 验装 置 电 磁 超声复合场对循环冷却水的除垢效果 通 过 自来 水 去 离子 水 C aC O 过饱 和溶液 及 C aSO 过 饱和溶液经过复合场处理后电导率的变化来讨论 实 验装 置见 图 5 l 一 脉冲高压直流电源 2一高压屏蔽电缆线 3 离子水处理器 4一水箱 40L 5一截止阀 6一水泵 7一 磁水处理器 8一超 声波发生器 9一 电缆 l o一换能器 图 5 除垢实验装置 2 2 2 实验结果及分析 1 在水箱 中放入 40I 自来 水 并加入过量的 C aC O 分析纯 固体 测 电导率 实验结果见图 6 笙 跫 堙 浴 散 未 处理溶 液 一 一 O 4 O 8 U 12 O l 6 0 2 0 0 2 4 0 时间 mi n 图 6 自来水 中 C aC O 过饱和溶液的 电导率 随时间的变化 经过电 磁 超声复合处理后 C aCO 过饱和溶 液的电导率随时间不断升高 而未经处理的 CaC O 过 饱和溶液的电导率基本保持不变 说明电 磁 超声 复合场能增加 C aC O 在水中的溶解度 使 C aC O 过 饱和溶液中的离子浓度增大 2 在 水箱 中放 入 40I 去离子 水 并 加入过 量 的 C aC O 分析纯固体 测电导率 实验结果见图 7 i 冶嘏 i 禾 处 理 倍 液 0 20 40 60 80 10 0 l 2O 140 l 60 时间 mi n 图 7 去离子水 中 CaC O 过饱和溶液的电导率随时间的变化 由图 7 可 以看 出 实验 结果 与采用 自来 水 的实验 结果趋势是相同的 可见电 磁 超声复合处理确实 能增 加 C aC O 在水 中的溶解 度 鼹 O O O O O O O O O O O O T 圳 9 s u一 斛 翘 如 O 一 ul 1 三 蹄 维普资讯 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2008 年第 4 期 机 械 工 程 与自 动 化 18 1 3 在水箱 中放入 40L 去离子水 并加入过量的 C aSO 分析纯 固体 测电导率 实验结果见图 8 置 一 1 卜 O 2O 4 0 6O 8 O i 00 120 14 0 160 时间 mi n 图 8 C aSO 过饱和溶液的 电导率随 时间的变化 经电 磁 超声复合场处理后 C aSO 过饱和溶液 的电导率随时间不断升高 而未经处理 的C aSO 过饱 和溶液的电导率基本保持不变 说 明电 磁 超声复 合场能增加 CaSO 在水中的溶解度 使 C aSO 过饱和 溶液 中的离子浓度增大 3 结论 1 脉冲高压静 电场 磁场 超声复合场处理循 环水 对 CaC O 具有 良好的阻垢效果 2 经过电 磁 超声复合处理之后 C aCO 和 C aSO 的溶液的电导率都随处理时间的增加而增大 这也就说明溶液中的离子浓度增加 即水溶解 C aC O 和 C aSO 晶体的能力增强 使得 C aC O 和 C aSO 晶 体在水中的溶解度增加 这是由于电 磁 超声复合 处理改变了水的结构 致使生成了更多钙的水合离子 这是 电 磁 超声复合处理能溶解老垢 除垢的原 因 总之 由于化学方法具有成本高 操作复杂 对 环境造成严重污染等缺点 在现代工业中的应用会越 来越受到限制 而单纯地使用一种物理方法 在处理 效果上也会有一定 的局限性 本文将脉冲高压静电场 磁场和超声场复合作用于循环冷却水的阻垢 除垢方 面 取得了很好 的效果 相信它具有广泛 的应用前景 参考文献 1 李 朝绪 锅炉排 污 和水 垢清 除EM 天 津 科 学技术 出版 社 1980 E2 董金铝 静电杀菌灭藻技术在广场喷泉水处理中的应用 EJ 给水排 水 2002 28 9 59 60 P h y si c a l T rea tm en t D evi c e U sed i n th e R ec i rc u l ati n g C o ol i n g Water S ystem H U X i ao h u a WE I J i an g h on g M ec hani c al and E l ec troni c E n gin eeri ng D epartm en t of D ezhou U ni versi ty D ezho u 253 023 C h in a A bstrac t T hi s p ape r ap pl i es th e c om p o si te fi el d of el ec tri c i ty m ag n eti sm an d u l trason i c to the si m u l ati o n syste m o f rec i rc u l ati n g c oo l i n g w ater i n ai r c on d i ti on system T he resu l ts i nd i c ates th at th e c o m p osi te fi el d c an e ffec ti v el y p rev en t th e fo rm i n g of w ater furri n g i n c rease th e so l u b i l i ty of c al c i u m c arb on ate an d c al c i u m su l p hate an d w i pe off w ater fu rri n g It i s a p ol l u ti on free an d effec ti v e treatm ent m eth o d o f rec i rc u l ati n g c oo l i n g w ater K ey w o rds rec i rc u l ati n g c o ol i n g w ater w ater treatm en t preven ti on o f w ater fu rri ng w i p e off w ater fu rri ng 上 接第 178 页 参考文献 El i 黎敞柏 电液 比例控制与数字控制 系统 EM 北京 机械工 业 出版社 1997 2 路涌祥 胡大纥 电液 比例控 制技 术 EM 北京 机械 工业 出版社 1988 3 王春 行 液 压伺服 控制 系统 EM 第 2 版 北 京 机械工业 出版社 1987 4 张 运 刚 宋小 春 郭 武强 从 入 门 到精 通 一西 门子 S 7 200P L C 技 术与应用EM 北京 人 民邮电出版社 2007 5 陆道 政 季 新宝 自动控制 原理及设 计fM 上海 上海科 学技术出版社 1987 6 周祖德 陈幼平 机 电一体化控制技术与系统I M 第 2 版 武汉 华中科技大学 出版社 2003 7 赵应樾 液压马达fM 上海 上海交通大学出版社 2000 A p p l i c ati o n o f E l e c tro h yd rau l i c P rop o rti o n al T ec h n i q u e i n In d u stri a l F i el d L I Ju n Z H A N G A i l i n g 1 T ai yuan U ni versi ty o