Composite Fouling on Heat Exchanger Surface pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Yu, Hong

出品人:

页数:167

译者:

出版时间:

价格:79

装帧:HRD

isbn号码:9781600211164

丛书系列:

图书标签:

• Heat Exchanger
• Fouling
• Composite Fouling
• Surface Chemistry
• Heat Transfer
• Corrosion
• Water Treatment
• Industrial Equipment
• Energy Efficiency
• Materials Science

跨越热交换器表面的多相沉积：从机理到控制的全面探索 图书信息： 书名： 跨越热交换器表面的多相沉积：从机理到控制的全面探索 (Multiphase Deposition Across Heat Exchanger Surfaces: A Comprehensive Exploration from Mechanisms to Control) 图书简介： 在现代工业体系中，热交换器作为能量传递的核心设备，其运行效率直接关系到生产成本、能源消耗乃至环境负荷。然而，一个长期困扰工程师和研究人员的难题是沉积（Fouling）现象。本书《跨越热交换器表面的多相沉积：从机理到控制的全面探索》旨在提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的视角，聚焦于沉积现象在热交换器表面的复杂演化过程，特别是涉及多种相态物质参与的沉积体系。 本书摒弃了对单一类型沉积（如仅关注微生物污垢或仅关注无机结垢）的狭隘探讨，而是将重点放在了“多相沉积”这一交叉和前沿领域。多相沉积意味着在传热表面上，同时或依次发生着化学反应、颗粒沉降、生物附着、相变析出等多种物理化学过程的协同或竞争作用。这种复杂性使得传统的经验模型难以准确预测和控制，因此对深入理解其内在机理提出了更高的要求。 全书结构清晰，内容组织遵循“现象描述—机理剖析—影响因素分析—监测诊断—控制策略”的逻辑链条，旨在为热力学、流体力学、材料科学以及化工过程控制等领域的专业人士提供一本权威的参考书。 第一部分：多相沉积的基础理论与热交换器系统背景 本部分首先回顾了热交换器设计的关键要素，包括流体动力学特性、传热理论基础，并系统梳理了沉积现象对换热性能衰减的量化评估方法。重点阐述了何为“多相沉积”——它不仅仅是简单地叠加不同类型的沉积物，而是各组分之间相互作用（如生物膜对无机晶体成核的催化作用，或颗粒物在生物粘液层中的捕获）。 详细介绍了不同类型的沉积物在热交换器环境下的生成路径： 1. 化学结垢与沉淀： 探讨了溶解度乘积、过饱和度以及成核动力学在不同温度和压力梯度下的变化，特别关注了碳酸钙、硫酸盐、硅酸盐等常见水垢的形成过程。 2. 颗粒沉降与堵塞： 分析了悬浮颗粒（如泥沙、粉煤灰）在边界层中的迁移、沉积和堆积行为，结合了湍流扩散模型和沉积速度的确定。 3. 生物附着与生物膜形成： 深入研究了微生物（细菌、藻类）在材料表面的初始吸附、菌落形成以及生物膜基质（EPS）的产生，及其对后续无机和颗粒沉积的“搭桥”作用。 第二部分：多相沉积的耦合机理与界面行为 这是本书的核心与创新所在。本部分着重解构多相沉积物在传热界面上的复杂相互作用机制。 2.1 界面化学与物理吸附的竞争： 讨论了材料表面能、润湿性与流体剪切力如何共同决定了初始沉积阶段的优势机制。引入了分子动力学模拟（MD）和密度泛函理论（DFT）在预测不同流体组分在金属或聚合物表面的初始吸附能和键合强度的应用。 2.2 结构耦合与分层生长： 详尽分析了多相沉积层内部的微观结构。例如，生物膜如何充当一个多孔骨架，有效地降低了水垢晶体的扩散路径，加速了其在基体中的嵌入；或者，硬垢层如何阻碍了微生物的营养物质获取，从而抑制了生物膜的进一步增厚。使用了高分辨率电子显微镜（SEM/TEM）和X射线衍射（XRD）对典型多相沉积物的截面形貌和物相组成进行了剖析。 2.3 热物性反馈效应： 探讨了沉积层本身的热阻增加如何反过来影响局部温度场，从而可能改变流体中化学物质的局部过饱和度，驱动新的沉积模式的产生——形成一个正反馈或负反馈回路。 第三部分：影响多相沉积的关键操作变量与材料选择 本部分将理论机制与实际操作条件紧密结合，分析了影响多相沉积速率和特性的主要宏观参数。 3.1 流体力学条件的调控： 考察了流速、湍流强度、雷诺数对颗粒输运和生物剪切力的影响。特别关注了在低剪切力区域（如换热管死角或低流速侧）多相沉积的加速现象及其机理。 3.2 流体化学组分与pH/离子强度： 分析了钙、镁、磷酸根、硅酸根等离子浓度的协同效应，以及操作pH值在驱动不同类型沉积（如溶解态到沉淀态的转变）中的敏感性。 3.3 换热器材料与表面改性： 对比了碳钢、不锈钢、铜合金以及聚合物涂层在抵抗多相沉积方面的差异。深入探讨了表面粗糙度、表面电荷以及亲水/疏水改性（如氟化处理、纳米涂层）对抑制不同沉积物附着的有效性。 第四部分：多相沉积的实时监测与智能控制策略 成功的沉积控制依赖于准确的诊断和及时的干预。本部分侧重于先进的监测技术和创新的控制手段。 4.1 在线监测技术： 系统介绍了用于检测热交换器表面状态和流体特性的先进传感器技术，包括：基于超声波的声学监测法、电容/电阻抗谱（EIS）法、光纤传感技术以及基于热流密度或传热系数的实时衰减监测算法。强调如何区分由不同相态沉积引起的信号变化。 4.2 沉积抑制与清洗技术： 预处理与药剂控制： 介绍了针对多相沉积的复合型阻垢剂、分散剂和生物杀灭剂的筛选原则，以及控制投放剂量和时序的优化方法。 物理干预方法： 详细阐述了机械清洗（高压射流、刷式清洗）的局限性，并重点介绍了非接触式或低接触式强化清洗技术，如脉冲气流清洗、超声波辅助清洗，以及它们在剥离复杂多相沉积层时的适用性。 智能控制与预测模型： 引入了基于机器学习（如神经网络和支持向量机）的预测模型，利用多变量历史数据（温度、流速、水质参数）来预测沉积的拐点，实现“预防性”而非“反应性”的清洗调度。 总结 《跨越热交换器表面的多相沉积：从机理到控制的全面探索》不仅是对现有知识体系的梳理，更是一次面向未来工业挑战的深度思考。本书的读者群涵盖了化工工程师、能源系统维护人员、热力学研究人员，以及从事流体机械、水处理和腐蚀防护的科研工作者。通过对复杂耦合机制的深入剖析和对前沿控制技术的系统介绍，本书旨在指导读者开发出更高效、更可靠的热交换系统，从而显著提升工业过程的能源利用效率和可持续性。

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