入口溫度對(duì)換熱器污垢熱阻的影響及其修正.pdf

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1、第１０期曹生現(xiàn)等．入口溫度對(duì)換熱器污垢熱阻的影響及其修正１１７３入口溫度對(duì)換熱器污垢熱阻的影響及其修正曹生現(xiàn)周昊張騰宇李宗攀時(shí)丕棟（東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院，吉林吉林１３２０１２）摘要為提高污垢熱阻測(cè)量精度，在分析污垢熱阻溫差監(jiān)測(cè)法的基礎(chǔ)上，研究了循環(huán)冷卻水入口溫度對(duì)換熱器污垢熱阻的影響。通過對(duì)污垢熱阻測(cè)量模型參數(shù)進(jìn)行推算，利用最小二乘法原理對(duì)污垢熱阻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定了在線測(cè)量污垢熱阻的修正方法。修正前污垢熱阻數(shù)據(jù)表明了循環(huán)冷卻水入口溫度與換熱器污垢熱阻之間呈反比例的關(guān)系。針對(duì)無垢和有垢兩種情

2、況，分別對(duì)污垢熱阻測(cè)量模型進(jìn)行了修正，結(jié)果表明：對(duì)于某電廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，修正效果均使污垢熱阻測(cè)量值更加準(zhǔn)確，證明了修正公式的可靠性。關(guān)鍵詞換熱器污垢熱阻入口溫度修正最小二乘法中圖分類號(hào)ＴＱ０５１．５文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼Ａ文章編號(hào)１０００３９３２（２０１４）１０１１７３０４［１］換熱器是化工廠中重要的化工設(shè)備之一，阻的影響，并針對(duì)無垢和有垢兩種情況，分別對(duì)污流經(jīng)換熱設(shè)備的循環(huán)冷卻水會(huì)因溫度和流速的變垢熱阻監(jiān)測(cè)模型進(jìn)行修正，以減小入口溫度對(duì)污［２］化在換熱器壁面上逐漸形成污垢，常常引起局垢熱阻的影

3、響，提高測(cè)量精度。部過熱或超溫導(dǎo)致機(jī)械性能下降，從而引發(fā)事故。１污垢熱阻測(cè)量原理及其與入口溫度的關(guān)系結(jié)垢也常常引起換熱面局部腐蝕乃至穿孔，嚴(yán)重１．１污垢熱阻的測(cè)量原理威脅了換熱設(shè)備的安全運(yùn)行，而且造成了巨大的溫差監(jiān)測(cè)法是污垢熱阻測(cè)量的常用方法，它經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)換熱面上形成污垢后，流體與換熱通過換熱器工藝介質(zhì)和冷卻水進(jìn)、出口溫差的變面之間的傳熱熱阻就會(huì)增加，這種在污垢形成后化來反映污垢沉積量的變化。這種監(jiān)測(cè)方法方增加的傳熱熱阻為污垢熱阻，它通常隨運(yùn)行條件便、直觀，其缺陷在于精度差，在不采用校正手段和時(shí)

4、間的變化而變化。的情況下，它只能作為描述換熱面污垢聚集的一為測(cè)取不同條件下的污垢熱阻，ＨｏｗａｒｔｈＪＨ個(gè)參考值。根據(jù)文獻(xiàn)［７］中對(duì)溫差監(jiān)測(cè)法的定等描述了一種基于模擬換熱器熱平衡原理的過程義，污垢熱阻Ｒ的計(jì)算式為：ｆ監(jiān)測(cè)器，提出了旨在用于新型裝置設(shè)計(jì)和計(jì)算優(yōu)Ｔ－ＴｗｆｓＲ＝（１）［３］ｆｑ化清潔周期的污垢監(jiān)測(cè)技術(shù)；徐品政和羅益民設(shè)計(jì)了一種基于Ｃ８０５１Ｆ０２１單片機(jī)的新型污垢式中ｑ———熱流密度；Ｔ———污垢表面溫度；熱阻在線監(jiān)測(cè)儀，在計(jì)算污垢熱阻的同時(shí)還可以ｓ對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水流量和蒸汽溫度進(jìn)行ＰＩ

5、Ｄ控Ｔｗｆ———界面溫度。［４］１．２污垢熱阻與入口溫度的關(guān)系制；王維珍等設(shè)計(jì)了海水冷卻腐蝕熱阻一體化監(jiān)測(cè)裝置，該裝置主要由腐蝕測(cè)試、污垢熱阻測(cè)量自制的污垢熱阻監(jiān)測(cè)裝置中，Ｔｗｆ為換熱器壁［５］溫值。由于金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于污垢的導(dǎo)和微機(jī)管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)３部分組成。以上測(cè)量裝置都能夠監(jiān)測(cè)污垢熱阻并采集到污垢熱阻的數(shù)熱系數(shù)，可認(rèn)為換熱器整個(gè)壁面溫度Ｔｗｆ為常數(shù)，據(jù)，但是沒有精確計(jì)算入口溫度對(duì)污垢熱阻的影因此污垢熱阻Ｒｆ只與污垢表面溫度Ｔｓ和熱流密響，污垢熱阻的測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，在一定工況下度ｑ有關(guān)，

6、且成反比例關(guān)系。式（１）中的熱流密與實(shí)際值存在較大偏差。度ｑ的計(jì)算式為：筆者利用自制的循環(huán)冷卻水污垢熱阻在線監(jiān)［６］控裝置，研究了循環(huán)冷卻水入口溫度對(duì)污垢熱收稿日期：２０１４０３１９（修改稿）１１７４化工自動(dòng)化及儀表第４１卷ｄＶｃｐρ由于潔凈狀態(tài)下Ｔｓｃ＝０，所以根據(jù)式（７）～ｑ＝（Ｔ－Ｔ）（２）ｏｉ４ｌ（９）可得：由于在本實(shí)驗(yàn)裝置中管徑ｄ、流速Ｖ、定壓比１１Ｔｗｆ－ＴｓｆＴｗｆＲ＝－＝－（１０）熱容ｃ、密度ρ和管長(zhǎng)ｌ都是常數(shù)，因此熱流密度ｆｐＵｆＵｃｑｆｑｃｑ只與溫差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｏ－Ｔｉ）

7、有關(guān)。而出口溫度聯(lián)立式（２）、（３）、（１０），整理可得污垢熱阻測(cè)Ｔｏ相對(duì)穩(wěn)定，所以熱流密度ｑ僅與入口溫度Ｔｉ有量模型的修正公式為：關(guān)，即入口溫度Ｔ增大，熱流密度ｑ減小。４ｌ４ｌｉＲ＝－Ｔ＋（１１）ｆｉｄＶｃｐρ（Ｔｏ－Ｔｉ）ｄＶｃｐρ（Ｅ－１）式（１）中污垢表面溫度Ｔ的計(jì)算式為：ｓ自制污垢熱阻監(jiān)測(cè)裝置中管徑ｄ、定壓比熱Ｔ－ＴｏｉＴ＝Ｔ＋（３）ｓｉ容ｃ、密度ρ和管長(zhǎng)ｌ都是常數(shù)，流速Ｖ、壁溫和入１－Ｅｐ４ｌｈ口溫度可測(cè)量，代入測(cè)量參數(shù)可得無垢時(shí)污垢熱Ｅ＝ｅｘｐ(－ｄρＶｃ)ｐ阻的修正公式為：由熱平衡

8、規(guī)律可知：Ｒ＝－０．０００００１１Ｔ＋０．０００３５８（１２）ｆｉＴ－Ｔ２ｏｉｈ＝ρπｄＶｃｐ（４）２．２有垢時(shí)熱阻測(cè)量模型修正４Ａ（Ｔ－Ｔ）ｉｗｆｆ有垢情況下，即污垢呈上升趨勢(shì)并逐漸趨于其中，循環(huán)冷卻水溫度Ｔ可以表示為：ｆＴ＋Ｔ穩(wěn)定時(shí)，利用最小二乘法智能算法修正污垢熱ｉｏＴｆ＝（５）［８］２阻。污垢熱阻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足原型函數(shù)ｙ＝由式（４）、（５）可得：ａｌｏｇｘ＋ｂ，應(yīng)用最小二乘法原理求出ａ和ｂ。其２Ｔ－Ｔ?ｏｉ?中ｙ為污垢熱阻，ｘ為數(shù)據(jù)采集時(shí)間次序。－Ｅ＝ｅｘｐＴ＋Ｔ（６）??