专利名称：一种多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法
技术领域：
本发明属于石油、化工、电力、轻工、食品等行业中热交换设备，尤其是蒸发设备中提高传热效率并延缓结垢的技术。
背景技术：
结垢问题普遍存在于石油、化工、电力、轻工、食品等过程工业的换热设备中，尤其是蒸发设备，以至于在以蒸发为主的海水淡化、浓海水制盐、高含盐废水处理等行业，结垢问题一直制约着行业的发展。管道结垢后使管道缩径，流通截面积变小，造成压力损失、排量减小及管道堵塞；管道结垢还会诱发管道局部腐蚀，导致管道漏失频繁，甚至穿孔，造成破坏性事故。据有关资料显示，结垢O. 5mm，传热系数下降30%，结垢Imm则降低50%，由于结垢，造成热能损失，产量降低，操作不连续，对实现过程自动化是相当不利的，并可能带来安全隐患。据统计，一些工业化国家因污垢问题而带来的经济损失约占其国民生产总值的O. 25%。因此，污垢问题是换热设备的研究、设计和应用面临的重要挑战之·
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和技术问题，本发明提供了一种多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法，该方法利用多相流技术和晶种法的协同效应，在强化传热的同时可以防止结垢现象的出现，。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法，热交换设备中用于传热的液体介质中加入多相流固体颗粒和晶种，其中所述晶种的添加量以质量百分比为O. I 10% ;所述多相流固体颗粒的添加量以体积百分比计为I 10%，颗粒直径为O. 2 3mm。作为优选，所述晶种为难溶于水的钙盐、镁盐、钡盐、硅酸盐、金属氧化物或氢氧化物中的一种或多种的混合物。作为优选，所述晶种为颗粒状、晶须状或者两者的混合。作为优选，所述多相流固体颗粒为难溶于水的钙盐、镁盐、钡盐、硅酸盐、金属氧化物、氢氧化物或有机聚合物中的一种或多种混合物。有益效果相对于现有技术，本发明具有以下优点将晶种技术和多相流技术共同应用于强化传热和防止结垢，可以发挥出协同效应，尤其适合于含有高盐浓度易结垢流体的蒸发和浓缩。
图I为本发明工作原理示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
沉淀结晶是一类重要的结晶过程，广泛用于化工、医药、化肥、冶金等领域。沉淀结晶通常是指快速结晶，是反应结晶、盐析结晶、溶析结晶等过程的统称。晶种法，又称优先沉淀结晶法，是利用晶种结构与垢物相同，晶体表面对垢物的亲和力较热交换面材料壁面大，使盐溶液中析出的结垢分子优先附着在悬浮的晶种上，而足够数量的晶种，提供了极大的晶体表面，使溶液中结垢离子的过饱和度及时消除，从而避免结垢离子在换热壁面上的成核及生长。多相流技术用于强化传热和防止结垢的原理是将固体颗粒引入到流体中，一方面固体颗粒的存在有利于沸腾过程中汽泡的生成，消除过热现象，提高换热效率；另一方面，固体颗粒在流动过程中对设备或管道壁面的撞击和冲刷作用，使得垢层不容易形成。晶种法和多相流技术的共同特点是都要将固体引入到流体中。不同的是，晶种法的主要目的是利用结垢离子的优先沉淀结晶防止结垢现象在热交换面生成，而多相流技术的主要目的是引入固体颗粒强化传热。本发明的原理如图I所示，将一定量的晶种和多相流颗粒用水稀释后混合均匀， 一起加入到流体中随流体在系统内均匀地流动，或将晶种和多相流颗粒限制在设备的热交换面附近随流体一起在热交换面附近运动，从而发挥强化传热和防止结垢的作用。在热交换面附近，溶液中结垢离子形成的晶核优先沉积在晶种表面，而不会沉积在热交换面，晶种可以是颗粒晶种也可以是晶须晶种，同时，长大的晶种也可以充当多相流的颗粒起到强化传热的作用。另一方面，多相流颗粒在强化传热的同时，也不断撞击和摩擦热交换面，起到了一定的除垢作用。晶种和多相流颗粒之间相互碰撞和摩擦，对维持一定的晶种大小起到了有效的作用，使得多相流协同晶种技术在强化传热和防止结垢上产生了协同效应。本发明的目的是提供一种通过多相流技术和晶种技术协同作用而实现的可以有效强化传热和防止结垢的技术。实施例I 7采用垂直管强制循环降膜蒸发中试装置，料液为人工配制的氯化钙和硫酸钠的混合液，蒸发器的循环料液总体积为80L，在蒸发器中加入一定量的晶种及多相流技术中用到的固体颗粒，改变不同的晶种种类及质量浓度，及多相流技术中用到的固体颗粒体积百分含量，考查蒸发管的传热效果和结垢情况。结果见表I。表I
权利要求
1.一种多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法，其特征在于热交换设备中用于传热的液体介质中加入多相流固体颗粒和晶种，其中所述晶种的添加量以质量百分比为O.I 10%;所述多相流固体颗粒的添加量以体积百分比计为I 10%，颗粒直径为O. 2 3mm ο
2.根据权利要求I所述多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法，其特征在于所述晶种为难溶于水的钙盐、镁盐、钡盐、硅酸盐、金属氧化物或氢氧化物中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求2所述多相流协同晶种强化传热和防止结构的方法，其特征在于所述晶种为颗粒状、晶须状或者两者的混合。
4.根据权利要求2所述多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法，其特征在于所述多相流固体颗粒为难溶于水的钙盐、镁盐、钡盐、硅酸盐、金属氧化物、氢氧化物或有机聚合物中的一种或多种混合物。
全文摘要
本发明公开了一种多相流协同晶种强化传热和防止结垢的方法，它主要是在热交换设备中用于传热的液体介质中加入多相流固体颗粒和晶种，其中所述晶种的添加量以质量百分比为0.1～10％；所述多相流固体颗粒的添加量以体积百分比计为1～10％，颗粒直径为0.2～3mm。本发明具将晶种技术和多相流技术共同应用于强化传热和防止结垢，可以发挥出协同效应，尤其适合于含有高盐浓度易结垢流体的蒸发和浓缩。
文档编号F28F13/00GK102901396SQ201210389789
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者郭宏新, 李 东, 刘丰, 马明, 刘世平, 郭神宇, 尹康 申请人:江苏中圣高科技产业有限公司