冷却水动态模拟试验方法

1、HG/T 2160-91冷却水动态模拟试验方法1主题内容与适用范围本标准规定了敞开式循环冷却水动态模拟试验的适用范围、技术要求、试验方法。本标准适用于敞开式循环冷却水系统中，金属材质 （包括黑色、有色金属）间壁式换热设 备在实验室内进行小型动态模拟试验，也适用于中型动态模拟试验。现场监测换热器的试验 亦可参照使用。2引用标准GB J50 工业循环冷却水处理设计规范GB 5776 金属材料在表面海水中常规暴露腐蚀试验方法GB 6903 锅炉用水和冷却水分析方法通则GB 6904.1锅炉用水和冷却水分析方法pH测定 玻璃电极法GB 6905.1锅炉用水和冷却水分析方法氯化物的测定摩尔法GB 690

2、5.3锅炉用水和冷却水分析方法氯化物的测定汞盐滴定法GB 6907 锅炉用水和冷却水分析方法水样的采集方法GB 6908 锅炉用水和冷却水分析方法电导率的测定GB 6909.1锅炉用水和冷却水分析方法硬度的测定高硬水GB 6910 锅炉用水和冷却水分析方法钙的测定络合滴定法GB 6911.1锅炉用水和冷却水分析方法GB 6911.2 锅炉用水和冷却水分析方法GB 6911.3 锅炉用水和冷却水分析方法GB 6912.1锅炉用水和冷却水分析方法GB 6912.2 锅炉用水和冷却水分析方法GB 6912.3 锅炉用水和冷却水分析方法GB 6913.1锅炉用水和冷却水分析方法GB 6913.2 锅炉

3、用水和冷却水分析方法GB 6913.3 锅炉用水和冷却水分析方法GB 10539 锅炉用水和冷却水分析方法硫酸盐的测定重量法硫酸盐的测定铬酸钡光度法硫酸盐的测定电位滴定法硝酸盐和亚硝酸盐的测定硝酸盐紫外光度法硝酸盐和亚硝酸盐的测定亚硝酸盐紫外光度法 硝酸盐和亚硝酸盐的测定a-萘胺盐酸盐光度法 磷酸盐的测定正磷酸盐磷酸盐的测定总无机磷酸盐磷酸盐的测定总磷酸盐钾离子的测定火焰光度法HG 5-1502 工业循环冷却水中碱度测定方法HG 5-1526 冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件HG 5-1600HG 6-1601HG 5-1602HG 5-1603HG 5-1604HG 5-1605含量测定方

4、法HG 5-1606HG 5-1607 3方法提要工业循环冷却水污垢和腐蚀产物分析方法规则工业循环冷却水污垢和腐蚀产物试样的调查、采取和制备 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中水分含量测定方法工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中硫化亚铁含量测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中灼烧失重测定方法工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中酸不溶物、磷、铁、铝、钙、镁、锌、铜工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中硫酸盐含量测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中二氧化碳含量测定方法冷却水动态模拟试验方法是在实验室给定条件下，用常压下饱和水蒸汽或热水加热换热 器，模拟生产现场的流速、流态、水质、金属材质、换热强度和冷却水进出口温

5、度等主要参 数，以评定水处理剂的缓蚀和阻垢性能。圈1冷則來动态模拟试检喪汽诜秤圏I-补允水捕心-蠶冰电用-冷岬堪川 域料诵亠水泵汁-紬盘風机*7谭球阀出遊水祇駅H卅捋柠班葩汁訂打雋温元件门1联按楼头* I"鰻热耕；13 Ltff;H 挣凝fhl5电加擁无件；M 试冲舉4试验装置4.1 换热器系统4.1.1 换热器4.1.1.1 由耐蚀的金属材质制造，外壁有良好的保温层。4.1.1.2 热介质为常压下饱和水蒸汽。对于换热强度小的试验，热水也可参照使用。4.1.1.3 换热器的有效长度根据试验管长度而定，一般不小于500mm4.1.2 试验管4.121 尺寸：直径为10mM 1mm无缝金

6、属管多根组成（亦可根据需要选用其他尺寸）, 每根长度在150230mn不等。4.1.2.2 材质：20号优质碳素钢（GB 699）,亦可选用与所模拟现场设备相同的金属材料。4.1.2.3 内壁要求无明显的缺陷，如麻点、裂纹、锈蚀等，两端有正反扣螺纹（亦可采用其他联接方法），外壁镀硬络。4.1.3 联接接头4.1.3.1 尺寸：外径不小于23mm内孔两头有正反扣螺纹。4.1.3.2 材质：耐磨填充聚四氟乙烯。4.2 冷却塔系统4.2.1 集水池4.2.1.1 容积：一般按循环冷却水每小时用水量的1/21/5计算。4.2.1.2 材质：硬质塑料。4.2.1.3 液位应恒定，并能自动控制和加入补充水

7、。4.2.2 冷却塔4.2.2.1 尺寸：应根据当地气温、湿度和工艺上温差决定。通常直径为220mm高150mm 填料高度为其塔身的3/4左右，冷却幅度可达1015C。4.2.2.2 材质：硬质塑料。4.2.2.3 填料：聚丙烯鲍尔环，尺寸 20mm< 20mm或冷却效果相近的填料也可）。4.2.3 风机全封闭轴流风机，一般功率约大于100W4.2.4 水泵一般采用扬程4m流量1.32m3/h。4.3仪表系统4.3.1 测温元件：铂电阻（BA2）或其他材质的测温电阻，能自动打印或数字显示（分辨率在0.1 C），亦可选用水银温度计（分度值0.1 C）。4.3.2 流量计：可用手控转子流量计

8、，最小分度值小于控制值土2%其手控阀采用针形阀，安装时应考虑便于拆御清洗。亦可用自动调节流量计。4.3.3 过程控制和进口温度控制：试验过程中可用单片机控制和处理数据。进口水温波 动不大于土 0.2 C。4.4 管路系统4.4.1 管道：用耐蚀管材，并有良好保温。4.4.2 排污：用流量计或其他方式控制。5试验水质5.1 试验水质采用实际工况用水，若无法采用时，可根据其水中主要成分自行配水。5.2 配制水应对其主要成分含量进行分析，与原水相比相对误差土2.5%。6试验制备6.1 试验管前处理6.1.1 选管：每组试验选择三根不同长度的试验管 （4.1.2）和相应的联接接头（4.1.3）。 联接

9、好的试验管其总长度不得大于换热器的长度。6.1.2 表面处理：先用粗砂纸通常粒度为 60（2号）将试验管内坑蚀、点蚀磨平，再 用细砂纸通常粒度为150（2/0号）进一步打磨，然后按GB5776附录A对试验管进行清洗。6.1.3 称重：碳钢及低合金钢称准至1mg耐蚀材料称准至0.5mg。如用大口径试验管时， 可称准至5mg图2换热器内试验悴竹牧传热怏度/意图6.1.4 装管和测量尺寸：将已称重过的不同长度试验管（4.1.2）与接头（4.1.3）联接。严格检查联接处是否漏水，然后测量其有效传热长度（m），准确至1mm见图2。计算有效传热长度的公式：' 1 （1）式中：I-试验管有效传热长度

10、，m11- 换热器有效长度，m12- 联接接头总长度，m6.1.5 记录：将各试验管的重量、长度、腐蚀面积、传热面积和排列位置等分别记录在 附录A表A2的表格中。6.2 仪表校正应事先对流量、温度、pH值等计量义表进行校正。6.3 清洗每次试验前用自来水进行系统清洗。需要时亦可用5%盐酸溶液（含1%六次甲基四胺）进行 清洗，若管道材质是不锈钢，可用硫酸或硝酸溶液清洗。6.4 预膜及水处理剂投加方式试验管若要预膜时，可待上述6.16.3工作完毕后，直接一次性投加预膜剂于集水池中。 正常运行时，必须均匀地投加水处理剂于集水池中。7试验步骤7.1 开机每次开机时，必须先开水泵，然后再通入蒸汽或加热产

11、生的蒸汽。停机时应先停止加热(或 蒸汽)，30min后再停水泵。7.2 清洁管热阻测定待蒸汽温度和冷却水流量已达规定值，并稳定 26h后，可每隔1530min测量冷却水 进出口温度和蒸汽温度共8次。测量时应严格地将流量、进口温度、蒸汽温度控制在规定值。 用数理统计方法舍去其中异常值，求出其算术平均值，清洁管热阻r按式(2)计算：r 4曲一f 电 2 10.86/( G (心一 zl £门式中：r-清洁管热阻m2C /W；di-试验管内径，mG-冷却水流量，kg/h ；T-蒸汽温度，C；t'进-冷却水进口温度，C；t'出-冷却水出口温度，C；4186.8-水的热容，J/

12、kgC；1-试验管有效换热长度，m3600-从小时换算为秒的数值。7.3 瞬时污垢热阻测定测定清洁管热阻r后，可每隔2h按7.2方法测定以m2C /W表示的瞬时污垢热阻，由 式计算：色貓叔,工厂5 | I3)式中：G-冷却流量，kg/h ; r-清洁管热阻，m2C /W；t进-冷却水瞬时进口温度，C；t出-冷却水瞬时进口温度，C；t'进-清洁管时冷却水进口温度，C；t'出-清洁管时冷却水进口温度，C；T-蒸汽温度，C；di- 试验管内径，m l-试验管有效传热长度，7.4 浓缩倍数、极限碳酸盐硬度和蒸发量的测定在不排污情况下，每隔2h按GB6905氯化物的测定、GB10539钾

13、离子的测定和HG5&#0;1502 碱度测定：a. 总碱度(M)；b. 钾离子(无药剂干扰时，亦可选用氯离子)。7.4.1 浓缩倍数的计算：冷却水中的浓缩倍数(N)可按式(4)计算：式中:K742K循-循环冷却水中钾离子含量，mg/L; 补-补充水中钾离子含量，mg/L。极限碳酸盐硬度的计算：以X 10-3mol/L表示的极限碳酸盐硬度（M）按式（5）计算:式中：MM当M7.4.37.5C3计算7.6N -循环冷却水瞬时的浓缩倍数；'缩-循环冷却水瞬时的总碱度，mg/L； 补-补充水瞬时的总碱度，mg/L；缩值符合式（5）时，即为极限碳酸盐硬度 M蒸发水量的计算：以m3/h表示

14、的循环冷却水蒸发水量（Qe）可按附录C2计算。分析测定项目排污水量和补充水量的计算：以m3/h表示的排污水量（Qb）和补充水量（Qm）可按附录除钾离子、氯化物和碱度必须测定外，其余化学分析测定项目可根据工艺要求自行决定。7.7 试验周期连续试验周期不得少于15天。试验过程中若出现故障，冷却水循环中断次数不得大于2次，每次时间不得大于6h。8试验后处理8.1 试验结束后，将试验管取下，观察腐蚀的结垢情况。分别测定污垢化学成分，年污 垢热阻r，污垢沉积率mcm平均垢厚X,垢层密度p和腐蚀率B,局部腐蚀深度。8.2 将试验管一端紧压在橡皮胶板上，另一端用滴定管加入蒸馏水量取体积为V1。将水G2用不锈

15、钢匙轻刮烘干后管内污垢，按 HG5-160A1607方法测定污垢的成分。 上述试验管再按附录B的方法进行处理。再按8.2方法量取体积和称重，其体积和质量分别为 V2和G3, 将试验管剖开，详细观察记录腐蚀形貌，典型的试样应进行拍照。放出后，试验管在105C鼓风烘箱中干燥至恒重，其质量为8.38.48.58.3 9结果的表示和计算9.1 腐蚀式中:GTAD-9.1.29.2 9.2.19.1.1 以mm年表示的年腐蚀率（B）按式 计算：K-3.65 X 103;试样腐蚀后减少的质量，g;试验时间，d；试样腐蚀面积，cm2金属密度，g/cm3（碳钢7.85，铜8.94，黄铜8.65，不锈钢7.92

16、）。C1.3。以mmS示的局部腐蚀深度，包括平均深度及最大深度，其测定方法见附录 污垢以mg/cm2-月表示的污垢沉积率（mcm）按式 计算:刃0 -邑）= 7=AT 式中:G3-G2-试验管试验后的质量，mg 试验管去除污垢后的质量，mgA-试验管内表面的面积，cm2T-试验时间，do9.2.2 以m2C /W表示的年污垢热阻(r)按下列方法测定和计算：a. 曲线法：按7.3测出的瞬时污垢热阻r，用数理统计方法舍去异常值，以rsi为纵坐 标，相应的时间(d)为横坐标，用微机或人工绘制污垢热阻 &#0;&#0;时间曲线。然后取图中平 滑曲线最高的rsi值乘1.1即为年污垢热阻(

17、r)。如图3所示。:一虜)乃忒旳b. 两点法：从图3中选择既接近平滑曲线又靠近实测曲线的两个点。这两个点必须符合 d3(天数)=2d1(天数)，然后按下式计算年污垢热阻r o式中：rsi (d1)- 运行di时间的瞬时污垢热阻，m2C/W； rsi (d3)-运行d3时间的瞬时污垢热阻，m2C /W；9.2.3 以mn表示的平均垢厚(X)按附录C式(C1)计算。9.2.4 以g/cm3表示的垢密度(p )按附录C式(C2)计算。9.2.5 以百分数表示的污垢化学成分含量按 HG5-1602 HG5-1603 HG5-604 HG5-1605 HG5-1606和HG5-1607规定的测定方法进行

18、测定。r.XlO 1图3污垢热阻时闾曲线10允许差表1"14率諾能的允许菱mm /年童内允许豪0, S00.40au01436和认100.07段2活垢沉執率器定的允许摩切叩月衬篙01駁率範non细占is. a50. 1 - 15. 0H.SU-4表3平均垢厚廉定的允许憂mm半均垢爪相trtft许擡许蒂.-L胸-飢209,石Ol 19裂4垢密度謎楚的允许差R/1«fA 许 H2.00* 1.000. 17两次平行测定结果的允许差如下列表:HG/T 21(0 91I舟;行垢皑龜测崔的标推耳越C/W0.S1o. 392, 1> LO '"-I 0X1011

19、试验报告主要内容11.1 试验管材质、牌号、尺寸和处理方式等。11.2 工艺参数：如浓缩倍数，pH值范围，水处理剂含量控制范围，传热面积，冷却水 进出口温差，换热强度等。11.3 水质分析试验结果*> A记录舉格式（补充件）表A1水质及水处理剂分析报表mg/L水质成分分侨水处理刑成分分衍测定氏日ft ft*1定巧目» 衣A2动态標拟试脸隊始数据记录农测定项II佛定时何 、j、C冷却水u«.cMffi C3U1A A3动憲横拥域验嗾绪记最理试管挥與】3.试枪祎膚憧质専初内桎Me咋试转怦试电两佃芈)Ulmx> 赋护代试笛剧侔积门ml试粒计A垢圻倬用叭EGf劳酯 OC

20、 机喉* fl >附录B试验管表面后处理方法(补充件)B1钢B1.1将已刮去大部分污垢和腐蚀产物的试验管， 一端紧压在橡皮胶板上，另一端用滴管小心 加入盐酸溶液配制方法：盐酸(GB 622)500mL,六次甲基四胺(GB 1400)40g，加水至1L 直至除净污垢和腐蚀产物为止，但不得破坏试验管外镀铬层，并立即用自来水冲洗至中性。B1.2用80g/L氢氧化钠(GB 1266)溶液中和后，再用自来水冲洗干净。B1.3放入无水乙醇(GB 678)中浸泡12min。B1.4取出后及时吹干，放在干燥器中1h后称重。B2不锈钢B2.1操作步骤同B1,但盐酸溶液改用硝酸溶液配制方法：硝酸(GB 626)100mL，加水至1L， 并在60 T下浸泡20min。B3铝和铝合金B3.1操作步骤同B1。但盐酸溶液改为磷酸溶液配制方法：磷酸 (GB 1282)50mL,铬酐 (CrO3)20g,加水至 1L，在 8090C下浸泡 10min。B4铜和铜合金B4.1操作步骤同B1,但盐酸溶液改为硫酸溶液配制方法：900mL水中加入100mL