综合实验--循环水试验部分.doc

综合实验-循环水试验部分
一、实验目的
水的循环使用是我国节水战略的基本国策之一。在敞开式循环冷却水系统中，水在循环过程中，不断地蒸发浓缩和反复接触空气，杂质含量升高，系统设备的结垢、腐蚀和微生物故障频率增加。水的浓缩倍数越高，节水效果越明显，但对设备的危害性也越大。为了将循环冷却水质控制在一个安全的范围内，需要投加水质稳定剂、排污和补充新鲜水。
通过一周试验，培养学生以下几个方面的能力：
（1）从事水处理工程的动手能力。
（2）综合运用水处理单项技术、腐蚀速度监测技术和水质检测技术能力，了解传热、传质过程。
（3）系统地运用专业知识解决生产实际问题的能力。
（4）数理统计计算能力。
（5）化学故障的诊断与预防能力。
（6）协调各技术部门的组织能力。
二、实验原理
在实验室给定条件下，用常压下饱和水蒸汽为传热介质，根据生产实际流速、流态、水质、金属材料、换热强度、浓缩倍数、加药量和冷却水进出口温度等主要参数，进行循环水动态模拟试验，通过水质监控、经典腐蚀挂片，污垢热阻和污垢黏附速度的测定，以及污垢成份分析，试验数据的数理统计，旨在判断循环冷却水系统的工作状态。可根据以下指标判断循环冷却水系统的运行状态：
（1）防腐指标：①腐蚀速度：碳钢＜0.125mm／a，铜合金＜0.005mm／a。②无点蚀。
（2）防垢指标：①ΔA＜0.2。②粘附速度(mcm)：0～15(很好)；15～30(好)；30～40(允许)。③污垢热阻：＜(1.72～5.16)×10-4(m2·K/W)。
（3）微生物控制指标：①异养菌：＜5×105个/mL。②粘泥量：＜4mL/m3。
三、实验设备及仪器
（一）循环冷却水动态试验系统
本实验系统由两套循环冷却水装置组成，可模拟生产过程的两种运行工况。
（1）蒸发器：用电加热除盐水的方法，产生蒸汽。由预定的换热器传热端差控制加热器功率。
（2）换热器：为管式表面式换热器，管外为饱和蒸汽，管内为冷却水。
（3）换热管：以被测试管为换热管，尺寸：Φ10×1，几何长度mm，受热面长度mm；材质：HSn70-1A，不预膜。冷却水进口和出口的温度既可就地抄录，也可由计算机自动采集。
（4）冷却塔：以塑料球为填料，引风机强制通风，受热冷却水与空气呈逆向流动。引风机由预定的冷却塔传热端差控制启停。
（5）循环水泵：在控制柜上操作，就地手动调节流量。
（6）排污补水：在控制柜上操作，自动排污补水。
（7）腐蚀挂片。①铜监视片：长×宽×厚约为××；材质：HSn70-1A，不预膜；安装位置：测试管的进水口和出水口各2块。②水侧铁监视片。尺寸：长×宽×厚约为××；材质：A3，不预膜；安装位置：测试管的进水口和出水口各2块。
（8）水汽额定工况：①冷却水保有水量：约60kg。②冷却水流量：180±0.5L/h(相当于测试管内流速1m/s)。③冷却水循环1次所需时间：20min。④测试管出口温度：45±0.3℃。⑤测试管进出口温差：10℃。⑥饱和蒸汽温度：100±1℃。⑦浓缩倍数：用Cl-指示浓缩倍数，并参考电导率和SiO2的浓缩倍数。浓缩倍数从开机后1.0逐步上升至3.5～4.0，然后稳定运行至试验结束。⑧排污控制：当冷却水监测指标连续2次(第2次为确认)满足下列条件之一时，则应弄清情况后加大排污量：浓缩倍数K＞4.0；ΔA＞0.2；循环水“Ca2++全碱度”(以CaCO3计)＞1150mg/L。⑨排污方式：设置排污时间后自动排污，排污水量须统计。⑩pH控制：当循环水pH＞9.0时应考虑加酸，以降低循环水碱度。
（二）其他
（1）电导率仪，1台。
（2）小硅表或754分光光度计，1台。
（3）有关硬度、碱度、Cu、PO43-、Cl-等成分的分析药品。
（4）pH计，1台。
（5）A3、HSn70-1A标准试片，各10片。
（6）电子天平(精度0.0001g)，1台。
（7）清洗试片的专用酸、碱，无水乙醇，各500mL。
（8）水质稳定剂，100mg/mL的WUWS2-2006，500mL。
（9）固体清洗剂，12kg。
（10）乌洛托品，2kg。
（11）烘箱，一台。
（12）1mol/L的硫酸，500mL。
（13）聚四氟胶带，1卷。
（14）手电筒，1个。
四、试验方法
（一）试验用水
以长江自来水为补充水源，在浓缩倍数3～4倍条件评价系统的运行状态。试验开始和试验结束分析自来水质，检测项目见表1。
表1动态试验水水质
序号项目单位试验开始值试验结束值序号项目单位试验开始值试验结束值1pH值-6全碱度mmol/L2电导率μS/cm7SiO2mg/L3Ca2+mg/L8Cumg/L4总硬度mmol/L9总磷mg/L5Cl-mg/L（二）水质稳定剂用量
（1）启动投药：一次按保有水