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CaCO3污垢生长的实验台

时间:2016/6/6 19:21:59

CaCO3污垢生长实验台

1、实验简介

换热器冷却水循环系统实验装置如图1所示,主要由恒温水浴,测试管、冷却水箱、玻璃转子流量计、搅拌器、蠕动泵、循环水泵和数据采集系统构成。冷却水过饱和CaCO3溶液由循环水泵泵出经流量计调流量后送到测试管,在恒温水浴里进行换热,然后冷却换热器冷却后回到恒温溶液箱,循环反复进行循环示意图如图2所示本实验选用AISI 316L不锈钢材质的圆管作为实验测试管,管长1 m规格ø18×6 mm。为了便于品做扫描电镜(SEM)观察测试管内壁面CaCO3结晶污垢的形貌和分布特征,对测试管做如34螺钉取样设计,分别在测试管前中后位置设置三颗取样螺钉,其中3.3测试管螺钉取样设计实物图,4为螺钉与管组装剖面三维图。螺钉拆卸取样可有效避免切割取样过程中造成的污垢脱落,更能真实准确的反映取样螺钉内表面CaCO3结晶污垢的形貌和分布特征。

CaCO3污垢生长的实验台

        图1 污垢生长实验系统

CaCO3污垢生长的实验台   

          2 实验循环示意图

CaCO3污垢生长的实验台CaCO3污垢生长的实验台    

3 测试管实物图                      4 螺钉与管组装剖面图

2、实验循环溶液的配制

本实验主要是模拟换热器冷却循环水CaCO3结垢情况鉴于实际工业运行工况其结垢复杂且周期长,所以在实验室条件下,采用人工配制硬水的办法,简化结垢过程,缩短实验研究周期,且有利于实验的可操作性。

实验循环溶液用蒸馏水为溶剂,根据需要的CaCO3过饱和溶液浓度计算出相应比例的分析纯NaHCO3Ca(NO3)2作为溶质配制成CaCO3过饱和溶液,浓度以CaCO3计。而NaHCO3Ca(NO3)2易溶性的盐,在水中进行水解和电离

在实验设备中用自动滴加装置不断滴入一定浓度的Ca(NO3)2 溶液和NaHCO3溶液,确保实验主体溶液的浓度基本保持不变,并且在冷却水箱中溶液装以搅拌装置,使冷却水箱中的溶液在新溶液不断滴入的情况下也保持浓度均匀,减少CaCO3在冷却水箱中的沉积。

3、EDTA滴定法测定Ca2+浓度

为保持实验循环溶液中Ca2+浓度恒定,采用EDTA滴定法对冷却水箱中的循环溶液Ca2+浓度进行定时测量,以便通过蠕动泵的调节控制冷却水箱中的循环溶液Ca2+浓度,使其在允许的范围能变化。

4、实验方法及步骤

(1) 按实验要求组装好实验台并在冷却水箱中加入一定量的蒸馏水,打开恒温水浴和循环泵电源,调节流量,通过恒温水浴与测试管进行换热加热循环水;

(2) 系统温度达到实验要求并维持平衡时,开始计时通过数据采集系统3分钟采集一次数据,连续6小时测试316L不锈钢测试管在洁净状态下的传热系数K0

(3) 冷却水箱里加入配制好的CaCO3过饱和溶液同时在蠕动泵中加入相应浓度的Ca(NO3)2NaHCO3溶液(CaCO3)调节流量冷却水箱中补充溶液以确保冷却水箱中Ca2+浓度在允许变化范围内维持恒,并用搅拌器不停搅拌以使进入水箱中的循环溶液混合均匀;

(4) 根据补充溶液的量,每天定时取出一定量的溶液以保持水箱中溶液体积基本定,而且对循环水箱中的溶液每天进行6浓度测定,并根据浓度的测定情况调节蠕动泵中Ca(NO3)2NaHCO3溶液的浓度,保证冷却水箱中Ca2+浓度合理的变化;

(5) 每天进行数据处理,观察换热系数K时间的变化情况,并根据变化情况确定停止实验时间

(6) 通过扫描电镜(SEM)形貌分布律分析

(7) 实验数据做系统细化的后处理,并结合扫描电镜(SEM)照片分析污垢的生长情况,得出结论。

 

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