Механизм ультразвуковой технологии предотвращения и удаления накипи
2026-03-03
1. Эффект предотвращения и удаления накипи
1) Эффект высокоскоростных микровихрей
Ультразвуковые волны, генерируемые устройством для предотвращения и удаления накипи, при распространении по металлическим трубам и стенкам пластин создают высокоускоренные колебания на теплообменной поверхности. При воздействии на жидкую среду, находящуюся в прямом контакте с поверхностью, мгновенно возникают микроскопические вакуумные зоны. Как только такая зона образуется, окружающая среда под давлением устремляется в нее, создавая микровихри. Бесчисленные высокоскоростные микровихри обеспечивают непрерывную очистку теплообменной поверхности, препятствуя осаждению накипеобразующих веществ и одновременно очищая поверхность металла.
Эффект высокоскоростных микровихрей обладает двойным действием: предотвращением образования накипи и ее удалением, как показано на рисунке ниже.
2) Эффект напряжения сдвига
Ультразвуковые волны, генерируемые устройством для предотвращения и удаления накипи, при распространении в металле вызывают вибрацию отложений, скопившихся на металлической поверхности теплообмена. Из-за различий в физическом состоянии и упругом импедансе накипи и металла на границе их раздела возникают сдвиговые напряжения. Это приводит к усталости, растрескиванию, разрыхлению, разрушению и последующему отслоению твердых отложений от металлической поверхности. Что касается компонентов загрязнений, которые только готовятся к осаждению, ультразвук препятствует их контакту со стенками, в результате чего они уносятся потоком среды.
Эффект напряжения сдвига оказывает очищающее действие, как показано на рисунке ниже.
3) Ингибирующий эффект
Ультразвук изменяет физико-химические свойства кристаллизующегося вещества, сокращает индукционный период нуклеации и стимулирует образование микроскопических зародышей кристаллов. Эти вновь образованные микрозародыши, благодаря своему малому размеру, легкому весу и большой площади поверхности, находятся во взвешенном состоянии в жидкости, позволяя расти зернам заданной структуры. Экспериментальные исследования показывают, что при определенном коэффициенте пересыщения жидкости и неизменных параметрах ультразвука, чем дольше время воздействия ультразвука, тем короче индукционный период нуклеации, что способствует кристаллизации вещества.
Ингибирующий эффект обеспечивает защиту от накипи.
2. Механизм интенсификации теплообмена
Независимо от наличия загрязнений на теплообменнике, ультразвук способен повышать коэффициент теплопередачи, и механизм этого процесса заключается в следующем:
При движении среды из-за трения о твердую стенку в пристенной области образуется застойный слой, также называемый пограничным слоем. Процесс теплопередачи в этой зоне представляет собой теплопроводность застойной среды, а не конвективный теплообмен. Поскольку коэффициент теплопроводности среды намного ниже коэффициента конвективной теплоотдачи, наличие застойного слоя снижает общий коэффициент теплопередачи.
При воздействии ультразвука высокоскоростные микровихри, вызванные ультразвуковыми волнами, эффективно разрушают застойный слой, что способствует интенсификации теплообмена.
