
【化】 heat resistance of the scale
dirty; filthy
layer; region; stage; story; stratum; tier
【计】 layer
【医】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
【计】 thermal resistance
【化】 thermal resistance
垢层热阻(Fouling Resistance)是热力学和传热工程领域的重要概念,指在热交换设备运行过程中,流体中的杂质或腐蚀产物在传热表面沉积形成的污垢层所产生的额外热阻。该指标直接反映污垢对传热效率的负面影响程度,计算公式为:
$$
R_f = frac{1}{U_f} - frac{1}{U_c}
$$
其中$R_f$代表垢层热阻,$U_f$为结垢状态下的总传热系数,$U_c$为清洁状态下的总传热系数。
根据美国机械工程师协会(ASME)的标准定义,垢层热阻的形成机制包含四个阶段:引发期、沉积增长期、稳定期和剥落期,其数值大小受流体成分、温度梯度及流速等多因素影响。例如在锅炉系统中,碳酸盐类水垢的热阻值可达0.0002-0.001 m²·K/W,直接影响约15%的能源效率。
国际传热学界普遍采用TEMA(管式换热器制造商协会)标准中的污垢系数表进行工程设计参考。实践表明,定期化学清洗可将蒸汽轮机冷凝器的垢层热阻降低至初始值的30%以下。美国能源部在《工业热交换系统优化指南》中特别强调,精确计算R_f值对设备选型和运行维护具有决定性作用。
垢层热阻(也称污垢热阻)是指传热面上因沉积物(如水垢、污泥、腐蚀产物等)形成的附加热阻,会显著降低传热效率。以下是详细解释:
垢层热阻是热量传递过程中,由于传热表面沉积物导致的额外热阻。其单位为℃/W,表示单位热流量下温度差的增加量。当换热器运行一段时间后,盐类(如CaCO₃、CaSO₄)、杂质或腐蚀产物在传热面堆积,形成导热性能极差的垢层,阻碍热量传递。
总结来看,垢层热阻是工程传热中需重点控制的因素,直接影响设备效率和运行成本。实际应用中需结合流体特性与工况,采取针对性防垢策略。
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