纳米与微米颗粒污垢沉积的表面特性及等效关系

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ＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｍｉｃｒＯｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｕｌｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｉｒ
ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
径微米级颗粒沉积模拟结果相结合，得出浓度０．４ｇ／Ｌ的纳米悬浮液团聚后的等效直径约为９．２ｇｎ；浓度０ｉ．６ｇ／Ｌ
的纳米颗粒悬浮液团聚后的等效直径约为１１．２ｇｒｎ。
关键词：纳米颗粒；微米颗粒；结垢；数值模拟；团聚
ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｔｅｒｎａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｎａｎｏｍｅｔｅｒａｎｄｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒｐａｔｉｒｃｌｅｓｆｏｕｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ
（华北电力大学能源与机械工程学院，北京１０２２０６；黑龙江电力勘察设计院，黑龙江哈尔滨１５００１０东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林１３２０１２）
摘要：目前对颗粒污垢的研究主要局限于实验研究，通过实验和模拟的手段分别对微米和纳米颗粒污垢沉积的
ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｆｏｕｌｉｎｇ．Ｎａｎｏｐａｔｉｒｃｌｅａｎｄｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｆｏｕｌｉｎｇｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ
ＺＨＡＮＧＹｉｌｏｎｇ，ＳＵＮＭｅｉ２Ｌｍｉｎｇ３ＩＵＺｕｏｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＪｉｎｇｔａｏ。ＸＵＺｈｉ
，
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（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏａｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅＴＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ：ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｓｉｇｎ，Ｈａｒｂｉｎ１５００１０，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ￣
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｓｉｍｉｌａｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｂｅｔｗｅｅｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅａｎｄ
内在关系研究较少。为了研究静止流体中纳米级颗粒污垢与微米颗粒污垢出现相似沉源自特点的原因，分别在不
同－ｒ－￣Ｔ进行纳米颗粒污垢和微米颗粒污垢的沉积实验，并应用扫描电镜对试片表面进行观测。通过模拟方式
得出不同粒径微米颗粒污垢的沉积质量，由实验得出颗粒污垢沉积质量呈现出渐进增长趋势。随着浓度的增大
其渐进沉积质量越来越大，达到渐进污垢沉积量的时间越来越短。由于颗粒间的团聚效应，使纳米颗粒污垢出
现与微米颗粒污垢相似的沉积规律。基于这种规律，提出纳米颗粒污垢等效直径的概念。将实验结果与不同直
中图分类号：ＴＫ１２４文献标志码：Ａ文章编号：１０００—６６１３（２０１５）０１ — ０２６６—０７
ＤｏＩ：ｌ０．１６０８５￣．ｉｓｓｎ．１０００ — ６６１３．２０１５Ｏ１．０４７
误差的主要原因是基于实验数据提供的沉积时间质量进行推时间s算得出等效直径纳米颗粒团聚后的密度浓度与d纳米颗粒浓度02l不团聚的密度浓度肯定存在差异模拟过程中忽略图9纳米等效直径数值模拟值与实验值对比学兔兔272化工进展2015年第34卷的误差增大这是因为数值模拟忽略了颗粒的扩散流体密度kgm3效应纳米颗粒浓度较小时扩散还是有部分效应p
ＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＤｉａｎｌｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｌｉｎ１３２０１２，Ｊｉｌｉｎ，Ｃｈｉｎａ）
化
・２６６・
工
进
展
里！垒ＩＮＩＵＴＲＹＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＰＲＯＧＲＥＳＳ
２０１５年第３４卷第１期
纳米与微米颗粒污垢沉积的表面特性及等效关系
张一龙，孙美，刘坐东，王景涛，徐志明
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｆｏｕｌｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｍａｉｎｌｙｄｏｎｅｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｐｒｅｓｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｈａｒｄｌｙａｎｙ