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结垢是指与不洁净流体相接触而在固体表面上逐渐积聚起来的那层固态物质。结垢对换热设备的影响主要有2个方面,一是由于污垢层具有很低的导热系数,从而增加了传热热阻,降低了换热设备的传热效率。二是当换热设备表面有结垢层形成时,换热设备中流体通道的过流面积将减少,导致流体流过设备时的阻力增加,从而消耗更多的泵功率,使生产成本增加。通常,为了补偿由于污垢而引起的换热效率降低,在设计换热器时,要选取过余的换热面积作为补偿,将污垢热阻Rf折算在总传热系数中。随着换热器运转时间的增加,污垢热阻Rf也在增加,从而导致总传热系数下降。总的传热系数决定了冷、热流体之间热量传递的多少,当总传热系数降到一定值时,换热器将不能满足工业生产的要求,就必须对换热器进行清洗,以除去结垢层。由换热器结垢而引起的费用增加主要来自两方面

(1)初投资费用增加 在设计阶段,选用过余换热面积而增加的费用,即为增加的初投资,这是合理的费用投资,而过多的费用增加有2个因素:①由于设计时选取了比实际污垢高的污垢热阻值,过多换热面积的投资造成浪费,即增加了换热器的初投资。②由于设计时选取了比实际污垢小的污垢热阻值,从而造成换热设备在运行较短的一段时间后,出现换热不足,要增加新的换热器来并联运行,这部分费用也使初投资费用增加。其间还有可能造成停产,因而经济损失更大。

(2)操作费用增加①结垢使设备热交换效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生产成本上升热交换设备中结生的污垢,随着化学成分的不同,其导热系数也有较大的差异。污垢的导热系数一般在为0.464~0.696W/(m•K),仅为钢铁导热系数的1/40~1/80。是铜导热系数的1/300。也就是说,1mm厚水垢的传热能力和40~80mm厚钢板、300mm厚铜板差不多。由于污垢的导热系数极小,结垢会严重影响热交换设备的传热性能,使生产能源消耗量大幅度上升。国内外大量热工试验结果表明,设备传热表面积结1mm厚水垢,热交换设备就会多消耗8%~10%的能源。也就是说,1mm厚的水垢,可以使燃煤锅炉多烧10%的煤炭,从而导致工业产品生产成本费用大幅度上升。②由于结垢层的形成,流体流动阻力增大,造成泵功率增大,因而操作费用增加。此外,换热器需经常清洗,也使运行费用增加。由于换热器的结垢而引起的投资、运行操作和维修费用是十分巨大的。

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