
【化】 heat resistance of the scale
dirty; filthy
layer; region; stage; story; stratum; tier
【計】 layer
【醫】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
【計】 thermal resistance
【化】 thermal resistance
垢層熱阻(Fouling Resistance)是熱力學和傳熱工程領域的重要概念,指在熱交換設備運行過程中,流體中的雜質或腐蝕産物在傳熱表面沉積形成的污垢層所産生的額外熱阻。該指标直接反映污垢對傳熱效率的負面影響程度,計算公式為:
$$
R_f = frac{1}{U_f} - frac{1}{U_c}
$$
其中$R_f$代表垢層熱阻,$U_f$為結垢狀态下的總傳熱系數,$U_c$為清潔狀态下的總傳熱系數。
根據美國機械工程師協會(ASME)的标準定義,垢層熱阻的形成機制包含四個階段:引發期、沉積增長期、穩定期和剝落期,其數值大小受流體成分、溫度梯度及流速等多因素影響。例如在鍋爐系統中,碳酸鹽類水垢的熱阻值可達0.0002-0.001 m²·K/W,直接影響約15%的能源效率。
國際傳熱學界普遍采用TEMA(管式換熱器制造商協會)标準中的污垢系數表進行工程設計參考。實踐表明,定期化學清洗可将蒸汽輪機冷凝器的垢層熱阻降低至初始值的30%以下。美國能源部在《工業熱交換系統優化指南》中特别強調,精确計算R_f值對設備選型和運行維護具有決定性作用。
垢層熱阻(也稱污垢熱阻)是指傳熱面上因沉積物(如水垢、污泥、腐蝕産物等)形成的附加熱阻,會顯著降低傳熱效率。以下是詳細解釋:
垢層熱阻是熱量傳遞過程中,由于傳熱表面沉積物導緻的額外熱阻。其單位為℃/W,表示單位熱流量下溫度差的增加量。當換熱器運行一段時間後,鹽類(如CaCO₃、CaSO₄)、雜質或腐蝕産物在傳熱面堆積,形成導熱性能極差的垢層,阻礙熱量傳遞。
總結來看,垢層熱阻是工程傳熱中需重點控制的因素,直接影響設備效率和運行成本。實際應用中需結合流體特性與工況,采取針對性防垢策略。
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