地熱水板式換熱器微納米涂層表面防腐防垢性能研究.pdf

1、地熱水換熱設備的結(jié)垢和腐蝕是地熱利用過程中存在的兩個突出問題，本文采用溶膠凝膠法對換熱面進行表面改性，旨在解決結(jié)垢和腐蝕問題。
　　在進行地熱水開發(fā)利用前需要對其腐蝕和結(jié)垢特性進行初步研究和判斷，為后續(xù)的工程研究開發(fā)提供基礎指導。本文針對取自山西某兩地的兩種地熱水，分別應用Larson指數(shù)和Langelier飽和指數(shù)，對其腐蝕和結(jié)垢趨勢進行了分析計算，并提出了Langelier飽和指數(shù)新模型。然后分別在316不銹鋼、紫銅和20＃碳

2、鋼基底上進行了靜態(tài)浸漬實驗，并考察了兩種地熱水濃縮后的結(jié)垢狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A種地熱水樣為強腐蝕、微結(jié)垢型地熱水，B種地熱水樣為更強腐蝕、嚴重結(jié)垢型地熱水，新模型能準確預測兩種地熱水的結(jié)垢趨勢。
　　然后，研究了原料配比、提拉速度等鍍膜工藝對溶膠和涂層性能的影響，采用優(yōu)化工藝在20＃碳鋼和304不銹鋼基底上制備了微納米SiO2、TiO2及其疏水涂層，并對涂層的表面形貌和元素組成、表面粗糙度、涂層厚度、靜態(tài)接觸角及表面自由能進行了表征

3、，通過靜態(tài)浸漬實驗考察了20＃碳鋼基底上SiO2及其疏水涂層在3.5％NaCl溶液中的防腐蝕效果。結(jié)果表明，F(xiàn)PS摻雜不但可以消除SiO2涂層表面產(chǎn)生的凹點等缺陷，而且可明顯提高涂層的疏水性能，降低其表面自由能；磷化預處理可明顯提高SiO2涂層對碳鋼基底的腐蝕防護性能，然而疏水處理過程中F元素的引入在一定程度上加速了20＃碳鋼基底的腐蝕，從而限制了其在地熱系統(tǒng)中的應用，其對304不銹鋼的影響有待進一步考察。
　　最后，建立了一套板

4、式換熱實驗裝置，采用誤差傳遞法對裝置的穩(wěn)定性和可靠性進行了分析，采用Wilsonplot法對流體側(cè)的對流換熱系數(shù)進行了估算，確定了兩側(cè)流體的努賽爾準數(shù)關聯(lián)式，采用模擬地熱水為熱流體，自來水為冷流體，對比考察了304不銹鋼板片和TiO2涂層表面的污垢熱阻隨時間的變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗條件下裝置的最大熱平衡相對誤差低于7%，總換熱系數(shù)的不穩(wěn)定性低于6%，且隨著熱負荷的增大而減小；Wilsonplot曲線的線性相關性達到0.99以上，結(jié)合努