蒸發結晶（jīng）係統專用在線超（chāo）聲波除垢器

一、超聲波消除垢原理：

超聲波防除垢設備主要是利用超聲波強聲場，使成垢物質在超聲場的作用下，其物理（lǐ）形態和性能發生一係列變化，使之分散、粉碎、鬆（sōng）散、鬆脫而不易附著管壁形成積垢（gòu）。

超聲波在媒質中傳播時，使媒質產（chǎn）生受迫振動（dòng），粒子間（jiān）產生相互作用，超聲（shēng）波的機械能使媒（méi）質中的質點位移速度（dù），加（jiā）速度達（dá）到一定數值時，就會在媒質中產生超聲波凝聚效應、高速微渦效應（yīng）和剪（jiǎn）切應力效應，通過這一係列效應來實現防垢、除垢目的。同時，液體媒介中（zhōng）超聲波的存在以及空化氣泡在傳輸過程中與邊界麵和物體的相互作用形成強烈的聲衝流，聲衝流對液體進行劇烈的（de）擾動，造成對（duì）流（liú）熱輸運，從（cóng）而（ér）增強了加熱麵與液體間的對流換（huàn）熱。

防垢機理：當超聲波除垢器的換能（néng）器發出的超聲（shēng）波—脈（mò）衝（chōng）振（zhèn）蕩波在換熱器傳熱麵（miàn）的金屬管、板壁中傳播時，在高加速度振蕩波的衝擊（jī）作用下，金屬和液體界麵上的液體產（chǎn）生高速微渦，這一高（gāo）速微渦阻礙了結垢、結晶、積垢等物質的附著，同（tóng）時也起到了金屬界麵的清理作（zuò）用，從而實現防止結垢、結晶、積垢的目的。

當（dāng）聲學除垢器激發的超聲波振蕩沿著熱交換設備的金屬構（gòu）件傳遞至管束上，便產生如下三方（fāng）麵效果：一、這使管束上（shàng）的（de）積垢持續不斷地剝（bāo）落；二、能減緩管（guǎn）束結垢的速度；三、傳遞到水（shuǐ）介質（zhì）中的超聲波使（shǐ）部分鹽在水中直接（jiē）結（jié）晶（jīng）化，形成粥（zhōu）樣沉澱。當垢層達到0.2mm 以上時，其剛度便足以使之在超聲波作用下剝落，結垢與除垢形成某種動態平衡。

二、超聲波的除垢機理主要表（biǎo）現在：

(1)、“空化”效應

超聲波的輻射能（néng）對被（bèi）處理液體介質直（zhí）接產生大量（liàng）的空穴和氣泡，於液體介質中超聲波的輻射能對被（bèi）處理液體介質直接產生大量的空穴和氣泡，也就是（shì）把液體拉裂而形成無數極微（wēi）小的局部空穴，當（dāng）這些（xiē）空穴和氣泡破裂（liè）或互相擠壓時，產生一定（dìng）範（fàn）圍的強（qiáng）大的壓力峰，這一強壓（yā）力峰能使成垢物質粉碎懸浮液體介質中，並使已生成的垢層破碎使其易於脫落。

(2)、“剪（jiǎn）切”效應

水分（fèn）子裂解產生的活性自（zì）由基的（de）壽命比較長，它進入管道後將（jiāng）產生還原作用，可以（yǐ）使生成的積垢（gòu）剝落下來（lái）。而且因超聲波輻射在（zài）垢層和管壁（bì）上，加熱管上的吸（xī）收和傳播速度不同，產生速度差，形（xíng）成垢層與管壁界麵上（shàng）的相對（duì）剪切力，從而導致垢層（céng）產生疲勞而鬆脫。

(3)、“抑製”效應

通過超聲波（bō）的作用，改變了液體主（zhǔ）體的物理化學性質，縮短了成垢質（zhì）的成核誘導期（qī），刺激了微小晶核的生成。新（xīn）生成的這些微小晶核，由於體積小、質量（liàng）輕、表麵（miàn）積大，懸浮於液（yè）體中，生成比（bǐ）壁麵大得多的界麵，有很強的爭奪水中離子的能力，能抑製離子在壁麵（miàn）處的成核和長大（dà），讓既定結構的晶粒長大（dà），因此減少了粘（zhān）附於換熱麵上成（chéng）垢離子的數量，從而（ér）也就減小了積垢的沉積速率。實驗研究表明，當液體過飽和係數一定時，在同（tóng）一超聲波參數下（xià），超聲波作用時間越長，則成垢物質的成核誘導期越短。此外，超（chāo）聲波輻射壓力、聲學毛細管現象、科努瓦諾夫效應和聲流對積（jī）垢（gòu）生成也（yě）有直接的防除（chú）效應。

三、超聲波（bō）除垢工藝（yì）流程示（shì）意圖（tú）

四、超聲波除垢裝置組成（chéng）及運行參數

1、組成：主要由電源單元、主控單元、電/機（jī）轉換單元、參數（shù）調測單（dān）元、匹配單元、顯示單元（yuán）、功放單元、遙控單元等硬件組成以及主控軟件、參（cān）數（shù）調測控製軟件、電/機轉換控製等軟件組成。

2、係統參數設計

環境溫度：-30℃～+70℃，相對濕度＜85%。

工作電源：供電 220±10％V 輸入範圍

超聲波頻率：15～25KHz

脈衝周期：40～300ms（根據材質和除垢麵積不同來調節和（hé）設置、配置）

脈衝寬度：0.5～2.5 ms

換能單元絕緣電（diàn）阻：＞1000MΩ

五、超聲波除垢裝置對換熱設備安全性的影響

1、應力對設備的影響

超聲（shēng）波設備是以鐵镓係材料為主體，添加微量稀土（tǔ）元素改性的磁致伸（shēn）縮材（cái）料，其特（tè）性及尺寸大（dà）小決定最大（dà）伸（shēn）縮值為2 μm，即換能器（qì）產生震動的最大振幅為A= 2μm。

超聲（shēng）波（bō）頻率為20 kHz，傳播速率為（wéi）Ｃ＝5200 m/s，楊氏模量（liàng）為Ｅ＝2.1×10¹¹Ｎ/m²，換（huàn）能器（qì）產生的機械應力為：

δ＝A·E·(ω/C)

=2×10^-6×2.1×10¹¹×(2π×2×10⁴/5.2×10³)

≈10×10⁶N/m²

≈1 kg/mm²

通常金屬材料的疲勞極限均在（zài）10 kg/mm²以上，對於焊（hàn）接部件的（de）焊縫強度削弱係數（shù）取0.75，則疲勞極限也在7 kg/mm²以上，根據疲勞極限的定義（yì），δ遠小於δ疲，因（yīn）此對於使用設備是安全的。

2、共振的影響（xiǎng）

防垢裝置產生超聲（shēng）波頻率是高頻可調的，即頻率在（zài）20 kHz左右可調，完全可以避開熱交換設備係統（tǒng）的固有頻率，通過將防垢裝置（zhì）的（de）頻率調至工頻的整數倍，不會發生共振現象。

3、對人體無（wú）害

超聲（shēng）波脈衝防除垢裝置所（suǒ）產生的噪音為12分貝（bèi），低於人平常交談時的30分貝，產生的電磁波（bō）頻率為20 kHz左右（yòu），遠低於電（diàn）磁波幹擾（rǎo）監（jiān）控限值100 kHz，而且超聲波防除垢裝置處於屏蔽狀態，對人體安全（quán）無危（wēi）害。

六（liù）、超（chāo）聲波除垢優勢

1、超聲波除垢法相對於傳（chuán）統方（fāng）法，它的主（zhǔ）要優勢在於超聲波（bō）除垢（gòu）有無須添加任何化學藥劑（jì），對人體無任何危害，更不（bú）會形成二次的汙染。克服了化學法的設備腐（fǔ）蝕安全隱患和化學汙染、成本高、可靠性不（bú）易控（kòng）製及（jí）機械法難清除死角垢、勞動（dòng）強度大、效率低等不足，完全杜絕了水處理設備中有害（hài）的廢水汙染周圍環境，用這（zhè）種方法清洗 1 立方米的價格，大約算來要比化學處理低 200—250 倍。

2、設備體積小，安裝方便，不影響換熱設備的正常使用（yòng）；

3、操作簡單免（miǎn）維護（hù）程度高，不設專人操作管理，不腐蝕設備，使用壽命長；在線不停產，防垢、除垢雙向功能等特點。

4、蒸發結晶係統專用的超聲波除（chú）垢器還可以實現在線的移動和切換，特別是在有結晶的效段，實現（xiàn）多方位的布置來提升消垢、除垢的功能（néng）。

5、能耗低，唯一采用同步共振脈衝技術，技術先進成熟、超級節能（單個換能器耗電隻有 40-60 瓦）而運行成本極低、除垢效果顯著持久。

6、采（cǎi）用（yòng）超聲波的方法是純粹物理法防除垢工藝的技（jì）術，用於購（gòu）買安裝和調試使用的成本，在使用的3個月之內就會被全部（bù）收回。

七、在用戶現場使用2個月後的測試情況（對比圖）