合金材料的阻垢机理及实验研究

论文摘要

污垢的存在给工业生产造成了极大的经济损失,是世界十分关注而又没能完全解决的主要问题之一。近年来,先进的合金材料阻垢技术因具有重要的学术价值和广阔的应用前景而备受关注。国外的研究已经取得了一些成果,但是国内对此研究较少。本文主要对合金材料的防垢机理进行研究,并依此制备合金材料,研制防垢工具,最后进行实验,分析硬度、速度、温度对结垢、阻垢的影响,验证工具的阻垢效果,并进一步探讨阻垢机理。首先基于结垢的基本理论,从电化学角度探讨了合金材料的阻垢机理,指出合金内部的微电池反应是阻垢的主要原因,合金与流体的特性吸附双电层结构也能起到一定的阻垢作用。依据阻垢机理制备了以铜、锌、锡、镍为主要元素的合金材料,利用制备的合金材料研制了防垢工具,并用有限元法分析了工具内部流场的压力和速度分布,结果表明该工具可以使压力递减并增强紊流,这都有助于提高工具的阻垢效果。根据实验目的和实际情况制定了实验方案,确定了硬度、速度、温度等实验参数。根据实验方案研制了动态循环对比实验平台,在该平台上进行了不同条件下的对比实验,验证了该工具能够起到阻垢的作用。通过化学分析法分析了硬度、速度、温度对结垢、阻垢的影响,结果表明三者对结垢均有明显影响,硬度、温度对工具的阻垢效果影响不大,而速度对阻垢效果有一定影响,由此得出了防垢工具的适用范围。利用扫描电镜技术观察了碳酸钙的微观形貌,结果表明防垢工具能够改变碳酸钙的晶体形态。最后从宏观和微观两方面进一步探讨了合金工具的阻垢作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 阻垢常用技术研究
• 1.2.2 阻垢合金材料研究
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 合金材料阻垢机理研究
• 2.1 污垢的基本理论
• 2.1.1 污垢的分类
• 2.1.2 污垢的形成过程
• 2.1.3 污垢的影响因素
• 2.1.4 污垢的晶体结构分析
• 2.2 合金材料的防垢机理探讨
• 2.2.1 合金内部的微电池反应
• 2.2.2 合金与流体的双电层结构
• 2.3 本章小结
• 第3章 防垢合金材料及工具的研制
• 3.1 防垢合金材料的制备
• 3.1.1 合金的成分设计
• 3.1.2 合金的熔炼工艺
• 3.1.3 合金的热处理
• 3.2 防垢工具的研制
• 3.2.1 防垢工具要求
• 3.2.2 防垢工具设计
• 3.2.3 防垢工具流场仿真
• 3.3 本章小结
• 第4章 实验及结果分析
• 4.1 实验方案
• 4.1.1 实验目的及方案
• 4.1.2 实验参数的确定
• 4.1.3 实验步骤
• 4.2 实验测量方法
• 4.2.1 钙离子浓度的测量
• 4.2.2 析晶颗粒的扫描电镜观察
• 4.3 实验平台的研制
• 4.3.1 管路系统
• 4.3.2 加热温控系统
• 4.4 实验数据及分析
• 4.4.1 溶液硬度对结垢阻垢的影响
• 4.4.2 流速对结垢阻垢的影响
• 4.4.3 溶液温度对结垢阻垢的影响
• 4.4.4 扫描电镜结果及分析
• 4.4.5 合金材料工具的阻垢作用
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢