[发明专利]一种声空化强化传热与防除垢测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传热与防除垢的测量装置，具体地涉及一种声空化强化传热与防除垢测量装置。

本发明还涉及利用上述测量装置对声空化强化传热与防除垢效率的测量方法。

背景技术

声空化是指向液体中辐射声波时，在一定压强下液体中出现的微小气泡随着声压的变化做脉动、振荡，或伴随有生长、收缩以致破灭等一系列动力学过程。声空化的过程是集中声场能量并迅速释放的过程，会瞬间在局部产生高温、高压，并伴有强烈的冲击波和高速射流。声空化所引发的物理、机械、热效应等在工业上具有广阔应用前景。将声空化直接强化传热技术与防除垢强化传热相结合应用于换热过程，从多角度提高换热效率与节能效果以及减小环境污染，是一种集高效、节能、环保为一体的实用新技术。

但是，采用声空化强化传热与防除垢技术时，如何提高其传热效率和防除垢率是很值得研究的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声空化强化传热与防除垢测量装置，以期能得到最佳的传热效率和防除垢效果。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述测量装置对声空化强化传热与防除垢效率的测量方法。

为实现上述目的，本发明提供的声空化强化传热与防除垢测量装置，其包括：

一测试段，其中一面设有透明玻璃观察窗口，在该测试段的入口处安装一声空化装置，该测试段的出口连接一储液箱；

一加热器，设置在测试段内部；

一压力泵，连接在储液箱与声空化装置之间；

一显微放大摄影装置，连接图象处理显示器，该显微放大摄影装置由显微镜和摄影仪组成，显微镜对准测试段的观察窗口。

本发明的测量装置中，加热器连接一调压器，该加热器的表面安装有数支热电偶用于测量其加热器表面温度。

本发明的测量装置中，在测试段液体的不同位置处安装有数支热电偶用于测量液体温度。

本发明的测量装置中，加热器与声空化装置之间的距离可调。

本发明的测量装置中，在测试段入口处分别安装有压力传感器、温度传感器和流量计，并分别连接至数据采集记录系统。

本发明的测量装置中，在压力泵的出口与储液箱之间安装有旁路管道与流量调节阀。

本发明提供的利用上述测量装置对声空化强化传热与防除垢效率进行测量的方法，其步骤包括：

a)确定加热器的重量；

b)将加热器安置在测试段内部；

c)液体工质经声空化装置进行空化后进入测试段与加热器交换热量再进入储液箱；

d)记录液体工质流量和压力，以及测试段内加热器表面及液体的温度；

e)观察测试段内液体工质的空化与流动状态、成垢物质的状态变化；

f)取出加热器，再确定其重量，并观察加热器外表面的积垢状态；

g)计算得到加热器外表面与其周围液体工质的平均对流换热系数、积垢速率、防垢率和除垢率。

本发明一方面利用超声空化在媒介中传播时产生的各种效应从控制传热过程本身入手，通过在一定范围内改变空化强度来直接控制传热过程的强烈程度，提高换热设备的传热效率，从而实现在工程实际应用中人为控制传热过程；另一方面，通过声空化使液体中成垢物质的理化指标与形态发生变化，成垢物质不易在换热器表面结垢，同时空化泡溃灭形成的高速射流冲击换热器表面使已有积垢松散脱落，有效抑制与防止换热设备表面积垢，从另一角度提高换热设备的热能利用率，实现传热强化；此外，由于避免和减少了除垢过程中化学药剂的使用，从而消除或减轻了对环境的污染。

附图说明

图1是本发明的测量装置示意图。

图2是声空化作用下传热强化率随热流密度的变化示意图。

图3是利用本发明的测量装置对加热器外表面的观察照片，其中a是无声空化时的照片，b是有声空化时的照片。

具体实施方式