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結垢是指與不潔凈流體相接觸而在固體表面上逐漸積聚起來的那層固態(tài)物質。結垢對換熱設備的影響主要有2個方面,一是由于污垢層具有很低的導熱系數(shù),從而增加了傳熱熱阻,降低了換熱設備的傳熱效率。二是當換熱設備表面有結垢層形成時,換熱設備中流體通道的過流面積將減少,導致流體流過設備時的阻力增加,從而消耗更多的泵功率,使生產(chǎn)成本增加。通常,為了補償由于污垢而引起的換熱效率降低,在設計換熱器時,要選取過余的換熱面積作為補償,將污垢熱阻Rf折算在總傳熱系數(shù)中。隨著換熱器運轉時間的增加,污垢熱阻Rf也在增加,從而導致總傳熱系數(shù)下降�？偟膫鳠嵯禂�(shù)決定了冷、熱流體之間熱量傳遞的多少,當總傳熱系數(shù)降到一定值時,換熱器將不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求,就必須對換熱器進行清洗,以除去結垢層。由換熱器結垢而引起的費用增加主要來自兩方面
(1)初投資費用增加 在設計階段,選用過余換熱面積而增加的費用,即為增加的初投資,這是合理的費用投資,而過多的費用增加有2個因素:①由于設計時選取了比實際污垢高的污垢熱阻值,過多換熱面積的投資造成浪費,即增加了換熱器的初投資。②由于設計時選取了比實際污垢小的污垢熱阻值,從而造成換熱設備在運行較短的一段時間后,出現(xiàn)換熱不足,要增加新的換熱器來并聯(lián)運行,這部分費用也使初投資費用增加。其間還有可能造成停產(chǎn),因而經(jīng)濟損失更大。
(2)操作費用增加①結垢使設備熱交換效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生產(chǎn)成本上升熱交換設備中結生的污垢,隨著化學成分的不同,其導熱系數(shù)也有較大的差異。污垢的導熱系數(shù)一般在為0.464~0.696W/(m•K),僅為鋼鐵導熱系數(shù)的1/40~1/80。是銅導熱系數(shù)的1/300。也就是說,1mm厚水垢的傳熱能力和40~80mm厚鋼板、300mm厚銅板差不多。由于污垢的導熱系數(shù)極小,結垢會嚴重影響熱交換設備的傳熱性能,使生產(chǎn)能源消耗量大幅度上升。國內外大量熱工試驗結果表明,設備傳熱表面積結1mm厚水垢,熱交換設備就會多消耗8%~10%的能源。也就是說,1mm厚的水垢,可以使燃煤鍋爐多燒10%的煤炭,從而導致工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)成本費用大幅度上升。②由于結垢層的形成,流體流動阻力增大,造成泵功率增大,因而操作費用增加。此外,換熱器需經(jīng)常清洗,也使運行費用增加。由于換熱器的結垢而引起的投資、運行操作和維修費用是十分巨大的。
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