热交换器非晶防垢镀层及防垢机理研究

本项目研究了三元Ni-Cu-P镀层、三元Ni-W-P镀层，Ni-Cu-P-PTFE镀层的抗垢性能，分别得到下面的研究结论。 三元Ni-Cu-P镀层中铜元素的含量随硫酸铜浓度的增加而依次增加，同时，三元Ni-Cu-P镀层的沉积速度依次增加，镀层热稳定性呈现出近似线性的提高，而三元Ni-Cu-P镀层的晶态结构呈现为非晶态的馒头状衍射峰，随三元Ni-Cu-P镀层中铜元素的含量随之增加，镀层的X射线衍射图谱中扫描强度峰的高度依次有所增加，呈现出晶体化的趋势。过多的铜元素不但不能继续细化三元Ni-Cu-P镀层的结构组织，反而会使镀层的结构组织变得粗大，从而造成三元Ni-Cu-P镀层的显微硬度下降。与未经表面处理的不锈钢换热表面相比，不锈钢表面的污垢沉积速度远高于经过三元Ni-Cu-P镀层表面改性后污垢的沉积速度。在耐蚀性方面，三元Ni-Cu-P镀层合金在5%硫酸溶液中，三元Ni-Cu-P镀层在硫酸溶液中的耐腐蚀性能决定于镀层中磷的含量，而对于三元Ni-Cu-P镀层在3.5%氯化钠水溶液中的腐蚀速度与镀层的铜含量呈相反的趋势。三元Ni-W-P镀层随着镀液中钨酸钠浓度的增加，镀层表面更加平整致密；钨元素含量增加，磷元素含量减少，镀层沉积速度呈减小的趋势。 三元Ni-W-P镀层中钨元素具有细化晶粒的作用，提高钨元素含量，能够改善镀层的粗糙度及摩擦磨损性能，并提高了镀层的硬度及结合强度，但并非钨元素含量越高，镀层弹性模量就越高。随着三元Ni-W-P镀层中钨元素含量的增加，三元Ni-W-P镀层中纳米晶相含量增加，其热稳定也得到显著改善，同时，镀层晶粒转变的激活能随着钨元素含量的增加而呈增大趋势。三元Ni-W-P镀层中钨元素含量越低，其表面自由能值越低，抗垢能力也越强。同时，钨元素含量不同三元Ni-W-P镀层的抗垢性能均优于低碳钢。 PTFE粒子的加入几乎没有改变Ni-Cu-P-PTFE镀层的组织，随着镀层中PTFE粒子含量的增加，Ni-Cu-P-PTFE镀层的硬度降低，表面自由能降低。在抗垢性能方面，与换热器低碳钢表面相比，Ni-Cu-P-PTFE镀层表面抑制了污垢的黏附，污垢的增加速度随着PTFE含量的增大而降低，理论上，更光滑的换热表面不能提高镀层的抗垢效果。 2100433B

本项目以换热表面广泛存在的污垢为研究背景，以采用表面改性处理换热表面使其具备抗垢性能以及强化传热性能为研究目标，采用化学镀的方法，在Ni-P镀层中引入过渡元素X(如Cu, Mo, W, Co, Sn, Cr等)制备2-3种含不同X元素的三元Ni-P-X镀层，揭示不同X元素加入对镀层非晶形成能力以及热稳定性的影响规律，以期获得更为稳定的镀层。同时，搭建典型污垢沉积试验装置，测定污垢的沉积量，建立三元Ni-P-X改性换热表面污垢沉积量的模型；结合三元Ni-P-X镀层表面自由能及污垢与基体界面的研究，分析三元Ni-P-X镀层表面污垢的形成及粘附机理。最后，测定三元Ni-P-X镀层换热元件的传热特性，探明三元Ni-P-X镀层表面强化传热的机理。本项目旨在揭示三元Ni-P-X镀层在抗垢性能、热稳定性能以及强化传热性能方面的规律，为三元Ni-P-X镀层在热交换器防垢以及强化传热方面的应用奠定理论基础。

mifso-621防垢剂是由碱性物质和有机物无机物复配而成。防垢剂中的3减性物质使锅炉水中的钙、镁盐类形成水渣，水渣通过排污除掉。这样就除去了钙、镁离子，使之形不成坚硬的水垢。防垢剂中的有机物，会增加水渣的流动性，使之容易排出，同时有机物还会在金属表面形成阻止层，阻止金属表面形成水垢。这一系列的化学和物理作用，就防止了水垢的形成。

防垢剂是加入运行中的锅炉水里，在长时间的运行中，也会和老水垢发生化学反应，使老水垢从锅炉上脱落下来，从这个意义上它又起到了除垢的作用。尤其是某些硫酸盐、硅酸盐水垢严重的锅炉，使用防垢剂的用户反映效果明显。

mifso-622防垢剂是由碱性物质和有机物无机物复配而成。防垢剂中的3减性物质使锅炉水中的钙、镁盐类形成水渣，水渣通过排污除掉。这样就除去了钙、镁离子，使之 形不成坚硬的水垢。防垢剂中的有机物，会增加水渣的流动性，使之容易排出，同时有机物还会在金属表面形成阻止层，阻止金属表面形成水垢。这一系列的化学和 物理作用，就防止了水垢的形成。

防垢剂是加入运行中的锅炉水里，在长时间的运行中，也会和老水垢发生化学反应，使老水垢从锅炉上脱落下来，从这个意义上它又起到了除垢的作用。尤其是某些硫酸盐、硅酸盐水垢严重的锅炉，使用防垢剂的用户反映效果明显。

当水流通过该装置过程时，通过该装置缓释内芯料，能够有效抑制水中碳酸氢钙、碳酸氢镁在加热过程，形成碳酸钙、碳酸镁等固体物质，也就是我们平时所说的水垢，从而达到预防产生水垢的目的。

防垢器按其用途可分为防水垢、防蜡垢、防油垢。

按工作原理可分为：铜基触媒防垢器、永磁防垢器、电磁防垢器、电子除垢仪、钠离子树脂软水机、化学除垢器。

按去垢程度可分为：RO去垢与NF去垢。

其中用的比较广泛的是铜基触媒防垢器和永磁防垢器。