张宁 李楠 杨启容 钟浩文 颜鲁

摘要： 针对颗粒污垢在换热器中存在的沉积问题，本文采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）方法，借助Fluent软件，对换热面上颗粒污垢生长特性进行数值模拟，模拟了二氧化硅颗粒在圆管内的沉积过程，并结合相关经验公式，建立颗粒污垢剥蚀模型。模拟结果表明，二氧化硅颗粒在流速、入口温度和管壁粗糙度这3种运行工况下，其污垢热阻先增加后趋于平稳，一段时间后达到一个渐近值。随着流速的增加，颗粒结垢速率和污垢热阻渐近值逐渐减小；随着入口温度的增加，污垢热阻渐近值逐渐减小；随着管壁粗糙度的增加，污垢热阻渐近值和达到渐近值的时间都逐渐增大。因此，通过增大流速和入口温度，减小管壁粗糙度，可减小换热面上的颗粒污垢热阻。该研究为实际生产过程中的抑垢和除垢技术提供了理论参考。

关键词： 二氧化硅颗粒； 数值模拟； 沉积； 剥蚀； 污垢热阻； 渐近值

中图分类号： TK172文献标识码： A

收稿日期： 20170526； 修回日期： 20170825

基金项目： 山东省自然科学基金资助（ZR2015EM003）

作者简介： 张宁（1992），男，山东青岛人，硕士研究生，主要研究方向为原生污水颗粒污垢生长机理。

通讯作者： 杨启容（1970），女，博士，教授，主要研究方向为可再生能源开发与利用。Email： luyingyi125@163.com污垢是换热器设备的常见问题，颗粒污垢[1]是由流体中固体颗粒在换热面上沉积而成。颗粒污垢附着在换热面上会腐蚀管壁，降低传热效率，导致使用设备寿命降低，增加除垢费用，成本升高等[24]，所以对颗粒污垢在换热面上的生长特性进行研究具有重要意义。……