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循环水由于具有良好特性,所以被广泛的应用于工业生产和人们的日常生活。随着生产的不断发展和人们生活水平的不断提到,循环水系统越来越广泛的得以应用。可以说循环水系统已经融入到我们日常生产生活的各个方面。但是,污垢作为自然界最为常见的现象,给循环水系统带来了严重的危害。尤其是高温的循环水系统,其结垢现象更为严重。因此,本文以高温的循环水系统为对象,开发研制了电磁式水处理平台,并对交变电磁场在高温循环水抗垢方面的作用做了一定的研究。
首先,基于ARM7微处理器LPC2210研制了可调频调压的智能电磁式水处理平台。该平台主要包括基于ARM7的主控模块,基于AD9850的可调频率输出模块,基于AD7862的模拟量反馈模块,基于PWM和IGBT的可调电压模块,功率放大模块,包括液晶、键盘的人机交互模块以及基于串口的上下位机通信模块等。
在此基础上,与环能学院传热与能源利用北京重点实验室、抗垢实验室合作,搭建了动态循环水抗垢实验平台。利用该平台进行了硬度与电解率实验、频率与功率实验以及循环抗垢实验。并对实验获得的数据和收集到的结垢样本进行了分析,研究表明:
(1)循环水硬度与电导率间存在一定的对应关系。在对CaCO<,3>晶体进行了扫描电镜观察后,我们发现,当CaCO<,3>晶体结构较大时,循环水硬度较小,相应的电导率较小;反之亦然。再次印证了硬度与电导率之间的关系。
(2)在现有试验条件下,对循环水分别进行10KHz~500KHz和200Hz~5KHz的扫频操作,未发现电磁水处理平台输出的电流(功率)与循环水的硬度间存在明显联系。
(3)不同频率电磁场对水垢形成过程均有一定的影响,但效果不同。其中500KHz、300KHz、100KHz的电磁场能较为明显的促进CaCO<,3>晶体的生长,使其形态呈现出一种介于文石和方解石的中间体,尤其是300KHz的电磁场效果最为明显,晶体完全呈现出方解石的形态;5KHz和1Knz的电磁场能够阻碍CaCO<,3>晶体的析出,抑制晶体的生长,并使结垢诱导期变长;3KHz和0.5KHz的电磁场也能在一定程度上阻碍CaCO<,3>晶体的析出,但效果不如5KHz和1KHz明显。不过CaCO<,3>晶体结构不一致,水垢结构松散呈絮凝状。400KHz、200KHz、50KHz和0.2KHz的电磁场也能过在一定程度上改变CaCO<,3>晶体的形态,但效果不明显。
(4)对循环水进行抗垢除垢处理的过程中,将电磁场频率锁定在某一特定值是非常有必要的。同时指出,在这个过程中采用扫频操作是不妥当的。