本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法。

背景技術(shù)：

冷卻系統(tǒng)中的結(jié)垢現(xiàn)象是普遍存在的問題。目前通常采用添加水處理藥劑的方法來控制。阻垢劑是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水處理藥劑的重要組成部分，目前常用的阻垢劑有聚合磷酸鹽、有機(jī)膦酸鹽、有機(jī)低分子量聚合物等有機(jī)物質(zhì)，這些藥劑的使用對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運行起到了巨大的作用。如何準(zhǔn)確有效簡便地評價阻垢技術(shù)的性能是一個關(guān)鍵問題。目前常用的評價方法有：靜態(tài)阻垢法、動態(tài)模擬法、臨界ph法、鼓泡法、極限碳酸鹽硬度法、濁度測定法、鈣離子選擇電極電位分析法、玻璃電極法、恒定組分技術(shù)等。在上述方法中，除動態(tài)模擬法外，測得的均為阻垢技術(shù)抑制成垢鹽類在溶液中的析出程度。但在實際冷卻水系統(tǒng)中，結(jié)垢造成的危害主要是附著在熱交換表面的垢，若水中有較高的晶體析出量，但并不沉積和附著在傳熱表面上，就不會造成很大的危害，因此直接評定金屬表面的結(jié)垢程度具有重要的意義。

中國專利cn100595332a公開了保護(hù)金屬表面不結(jié)垢的方法，是將需要保護(hù)的金屬件的二端分別與交流電源相連，交流電源的頻率大于50hz，使通過金屬件的電流密度至少為0.5a/m²。由于高頻電流在金屬導(dǎo)體內(nèi)趨膚效應(yīng)，使用金屬件表面集中大量自由電子，這些電子是帶負(fù)電荷，電子排斥具有氧化性負(fù)離子，從而具有防腐、防垢作用。但是該專利仍然無法判斷結(jié)垢程度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于各種阻垢技術(shù)、快速可靠的檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，采用以下步驟：

(1)配制碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液及氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液作為成垢溶液；

(2)空白實驗：向盛有水的容器中滴加氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后緩慢滴加碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴加過程中盡量避免碳酸鈣垢生成并搖勻，實驗前加熱探頭表面經(jīng)過酸洗除油除垢、漂洗、烘干后，稱重，記為m0，然后對加熱探頭進(jìn)行加熱并置于上述溶液中進(jìn)行加熱，再取出冷卻至室溫，稱重，記為m1；

(3)阻垢實驗：在滴加碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液之前加入水處理藥劑或?qū)嵤┢渌韫讣夹g(shù)，其他工藝同步驟(2)，取出的加熱探頭質(zhì)量記為m2。

(4)計算阻垢率η(％)

式中:η為阻垢率(％)

m0為實驗前加熱探頭質(zhì)量，g

m1為空白試驗后加熱探頭質(zhì)量，g

m2為阻垢實驗后加熱探頭質(zhì)量，g。

步驟(1)中所述的碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含10-50mghco3^-；所述的氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有5-50mgca²⁺。

步驟(2)中容器內(nèi)鈣離子的濃度為100-1000mg/l，碳酸氫根離子的濃度為100-2000mg/l。

所述的加熱探頭的加熱功率為5～200w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制加熱功率控制表面加熱溫度在50～120℃。

所述的加熱探頭的材質(zhì)為不銹鋼、黃銅或純銅。

所述的加熱探頭在取出時刷除表面沾有的懸浮垢樣，保留緊密附著在加熱探頭表面的硬垢進(jìn)行稱量。

水處理藥劑為聚天冬氨酸(pasp，2～20mg/l),2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷(pbtca，2～20mg/l)、十六烷基三甲基溴化銨(ctab，2～20mg/l)等。

步驟(3)中所述的其他阻垢技術(shù)，如磁場阻垢技術(shù)，電場阻垢技術(shù)等。

步驟(2)、(3)中的盛有水的容器置于恒溫水浴鍋內(nèi)，主要作用在于使成垢溶液保持恒溫，使其不會因為加熱探頭的加熱而使溫度過高。保證加熱探頭的表面溫度與成垢溶液的溫度差。

除此之外，還可以采用磁力攪拌或機(jī)械攪拌對溶液進(jìn)行攪拌模擬動態(tài)工況。

本發(fā)明采用可控低功率加熱裝置模擬熱交換系統(tǒng)冷卻管表面，實驗時加熱探頭浸于成垢溶液中，在不同條件下探頭表面會沉積不同量的垢，通過稱量加熱探頭表面垢樣的質(zhì)量來評定阻垢技術(shù)的阻垢性能。跟傳統(tǒng)的方法相比，本發(fā)明主要有兩個創(chuàng)新點，首先在于成垢表面(加熱探頭)的溫度略高于成垢溶液，這樣加熱探頭表面結(jié)垢趨勢較為明顯；其次通過加熱探頭表面的成垢質(zhì)量評價阻垢性能，比較符合生產(chǎn)實際中熱交換表面的結(jié)垢和阻垢狀況；而絕大多數(shù)阻垢性能的評價方法均通過成垢溶液中剩余ca²⁺量的測定來評價阻垢性能，測定的其實是阻垢技術(shù)對溶液中ca²⁺的增溶效果，而不能反映碳酸鈣等垢樣的成垢過程，及成垢顆粒的物理化學(xué)性能。本發(fā)明的加熱裝置采用可控低功率加熱探頭，通過溫度傳感器控制加熱探頭表面溫度，通過恒溫水浴鍋控制成垢溶液溫度，保證加熱探頭表面與成垢溶液之間有一定的溫差。該方法適用于各種阻垢技術(shù)，可以實現(xiàn)非增溶型阻垢技術(shù)的性能評價

附圖說明

圖1為本發(fā)明采用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-恒溫水浴鍋、2-容器、3-加熱探頭、4-控制箱。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，采用以下步驟：

(1)配制碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液及氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液作為成垢溶液，得到的碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含10-50mghco3^-，氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有5-50mgca²⁺。

(2)空白實驗：采用的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所述，向盛有水的容器2中滴加氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后緩慢滴加碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴加過程中盡量避免碳酸鈣垢生成并搖勻，實驗前加熱探頭3表面經(jīng)過酸洗除油除垢、漂洗、烘干后，稱重，記為m0，然后對加熱探頭進(jìn)行加熱并置于上述溶液中進(jìn)行加熱，再取出冷卻至室溫，稱重，記為m1。整個過程中容器2都置于恒溫水浴鍋1內(nèi)，恒溫水浴鍋1的主要作用在于使成垢溶液保持恒溫，使其不會因為加熱探頭的加熱而使溫度過高。保證加熱探頭的表面溫度與成垢溶液的溫度差，加熱探頭的加熱功率為5～200w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制箱4控制加熱功率控制表面加熱溫度在50～120℃。加熱探頭的材質(zhì)為不銹鋼、黃銅或純銅，在稱重前用刷子輕輕刷掉表面沾有的懸浮垢樣，保留緊密附著在加熱探頭表面的硬垢進(jìn)行稱量，另外還可以采用磁力攪拌或機(jī)械攪拌對溶液進(jìn)行攪拌模擬動態(tài)工況。

(3)阻垢實驗：在滴加碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液之前加入水處理藥劑或?qū)嵤┢渌韫讣夹g(shù)，其他工藝同步驟(2)，取出的加熱探頭質(zhì)量記為m2。

(4)計算阻垢率η(％)

式中：η為阻垢率(％)

m0為實驗前加熱探頭質(zhì)量，g

m1為空白試驗后加熱探頭質(zhì)量，g

m2為阻垢實驗后加熱探頭質(zhì)量，g。

實施例2

具體操作過程同實施例1，取成垢溶液600ml，分別含有24ml碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)液(1ml約含18.3mghco3^-)，24ml氯化鈣成垢溶液(1ml約含有6.0mgca²⁺)，恒溫水浴鍋控制水溫為50℃，加熱棒溫度控制為52～55℃，加熱時間為8h。

添加羥基乙叉二膦酸(hedp)阻垢劑到上述溶液中，使其濃度分別為0(空白)，1mg/l，3mg/l，6mg/l，10mg/l。經(jīng)過8h加熱后，通過稱重得到其表面附著的垢量分別為0.0315g，0.0216g，0.0042g，0.0052g，0.0055g，通過計算得到hedp濃度分別為1mg/l，3mg/l，6mg/l，10mg/l時，阻垢率分別為31％，86％，84％，83％。

實施例3

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，采用以下步驟：

(1)配制碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液及氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液作為成垢溶液，碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含10mghco3^-；氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有5mgca²⁺；

(2)空白實驗：向盛有水的容器中滴加氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，盛有水的容器置于恒溫水浴鍋內(nèi)，主要作用在于使成垢溶液保持恒溫，使其不會因為加熱探頭的加熱而使溫度過高。保證加熱探頭的表面溫度與成垢溶液的溫度差，然后緩慢滴加碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，鈣離子的濃度為100mg/l，碳酸氫根離子的濃度為100mg/l，滴加過程中盡量避免碳酸鈣垢生成并搖勻，實驗前加熱探頭表面經(jīng)過酸洗除油除垢、漂洗、烘干后，稱重，記為m0，然后對加熱探頭進(jìn)行加熱并置于上述溶液中進(jìn)行加熱，再取出冷卻至室溫，稱重，記為m1，其中加熱探頭的加熱功率為5w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制加熱功率控制表面加熱溫度在50℃，采用的加熱探頭材質(zhì)為不銹鋼，加熱探頭在取出時刷除表面沾有的懸浮垢樣，保留緊密附著在加熱探頭表面的硬垢進(jìn)行稱量；

(3)阻垢實驗：在滴加碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液之前加入水處理藥劑聚天冬氨酸(pasp，2～20mg/l)，其他工藝同步驟(2)，取出的加熱探頭質(zhì)量記為m2。

(4)計算阻垢率η(％)

式中:η為阻垢率(％)

m0為實驗前加熱探頭質(zhì)量，g

m1為空白試驗后加熱探頭質(zhì)量，g。

實施例4

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，其工藝步驟與實施例3相同，不同之處在于，步驟(1)中碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含30mghco3^-；氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有20mgca²⁺。步驟(2)中容器內(nèi)鈣離子的濃度為500mg/l，碳酸氫根離子的濃度為500mg/l。加熱探頭的加熱功率為50w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制加熱功率控制表面加熱溫度在80℃。加熱探頭的材質(zhì)為黃銅，步驟(3)加入的水處理藥劑為2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷(pbtca，2～20mg/l)。

實施例5

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，其工藝步驟與實施例3相同，不同之處在于，步驟(1)中碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含30mghco3^-；氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有20mgca²⁺。步驟(2)中容器內(nèi)鈣離子的濃度為500mg/l，碳酸氫根離子的濃度為500mg/l。加熱探頭的加熱功率為50w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制加熱功率控制表面加熱溫度在80℃。加熱探頭的材質(zhì)為黃銅，步驟(3)加入的水處理藥劑為十六烷基三甲基溴化銨(ctab，2～20mg/l)，另外還采用還用磁力攪拌或機(jī)械攪拌對溶液進(jìn)行攪拌模擬動態(tài)工況。

實施例6

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，其工藝步驟與實施例3相同，不同之處在于，步驟(1)中碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含50mghco3^-；氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有50mgca²⁺。步驟(2)中容器內(nèi)鈣離子的濃度為1000mg/l，碳酸氫根離子的濃度為2000mg/l。加熱探頭的加熱功率為200w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制加熱功率控制表面加熱溫度在120℃。加熱探頭的材質(zhì)為黃銅，步驟(3)采用磁場阻垢技術(shù)對溶液進(jìn)行處理，另外還采用還用磁力攪拌或機(jī)械攪拌對溶液進(jìn)行攪拌模擬動態(tài)工況。

實施例7

一種檢測熱交換金屬表面阻垢性能的方法，其工藝步驟與實施例3相同，不同之處在于，步驟(1)中碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含50mghco3^-；氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml含有50mgca²⁺。步驟(2)中容器內(nèi)鈣離子的濃度為1000mg/l，碳酸氫根離子的濃度為2000mg/l。加熱探頭的加熱功率為200w，內(nèi)部裝有溫度傳感器，通過控制加熱功率控制表面加熱溫度在120℃。加熱探頭的材質(zhì)為純銅，步驟(3)采用電場阻垢技術(shù)對溶液進(jìn)行處理，另外還采用還用磁力攪拌或機(jī)械攪拌對溶液進(jìn)行攪拌模擬動態(tài)工況。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。