换热设备是工农业生产和日常生活中广为使用的设备之一。据作者等调查[1],90%以上的换热设备都存在着不同程度的污垢问题。污垢的存在,会使换热设备的传热能力降低,并使介质流动阻力增大,由此造成一系列的经济损失。作者等[2]曾经估算,我国每年仅电站锅炉由于换热设备污垢导致的经济损失就达100亿元人民币。Müller-Steinhagen[3]的调查结果显示,发达国家每年由于换热设备污垢造成的损失占GDP的0.25%。因此,换热设备污垢问题受到各国传热学界的广泛关注。解决换热设备污垢问题,也成为改善生产、节约能源等方面亟需解决的问题。微生物污垢是换热设备污垢的重要组成部分,通常换热设备冷却水系统中的水温和pH值都适于多种微生物生长。因此,国内外对于微生物污垢进行了一些研究:例如,刘天庆等[4]利用显微摄像装置对水系统中荧光假单胞菌微生物污垢在不同材料表面上的动态过程进行了实验研究,结果表明表面材料对微生物的亲和性决定了生物污垢形成的难易。Powell[5]研究了材料表面性能对微生物污垢的影响,结果显示海水中的微生物更容易附着在铝或钛等固体材料表面,而不易于附着在铜合金材料表面。Pugh等[6]认为,细菌是形成微生物污垢的重要类群,在适宜的条件下,微生物大量生长繁殖,会使污垢热阻急剧增加,严重影响换热设备的正常运行,造成停机故障。而且,微生物污垢的存在对金属腐蚀的损失占金属总腐蚀损失的10%左右[7]。因此,认识微生物污垢的生成机理和污垢特性的变化规律,具有重要的理论和实际意义。目前的研究大都集中在表面材料对微生物结垢影响,对换热面微生物污垢传热性能分析的研究报道较少。交叉缩放椭圆换热管是根据对流换热强化场协同理论开发的强化换热元件,对其强化换热性能已有一些研究报1980微生物学通报,但目前对交叉缩放
椭圆管这种新型强化换热元件的生物污垢特性研究尚少。本文对交叉缩放椭圆换热管内生物污垢形成过程进行了研究,并结合pH、二价铁离子等多项冷却水水质参数对管内污垢热阻的影响进行了传热性能分析。1材料与方法1.1铁细菌简介及培养铁细菌是好氧菌,通常在溶解氧分压较低的缝隙、粘膜下生长,最佳生长温度约为23°C−30°C,菌落大部分为灰白、红褐或深褐色絮状或粘胶状聚集物,用肉眼即可观察到。
