蒸（zhēng）發（fā）結晶係統專用在線超聲（shēng）波（bō）除垢器

一、超聲波消除垢原理：

超聲波防（fáng）除垢設備主要是利用超聲（shēng）波強聲場（chǎng），使（shǐ）成垢物質在超聲場（chǎng）的作用下，其物理形態（tài）和（hé）性能發生一係列變化，使（shǐ）之分散（sàn）、粉碎、鬆散、鬆（sōng）脫而不易附（fù）著管壁（bì）形成積垢。

超聲波在媒質中傳播時，使媒質產生受迫振動，粒子間產生相（xiàng）互（hù）作（zuò）用，超（chāo）聲（shēng）波的機械能（néng）使媒（méi）質中的質點（diǎn）位移速度，加（jiā）速度達到一定數值時，就會在媒質中產生超聲波（bō）凝聚效應、高速微渦效應和剪切應力（lì）效應，通過這一係列效應來實（shí）現防垢、除垢目的（de）。同時，液體媒介中超聲波的存在（zài）以及空化氣泡在（zài）傳輸過程中與（yǔ）邊（biān）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擾動，造成對流熱輸運，從而（ér）增（zēng）強了加熱（rè）麵與液體間的對流換熱。

防垢機理：當超聲波除垢（gòu）器的換能器發出（chū）的超聲波—脈衝振蕩波在換熱器傳熱麵的金屬管、板壁中傳播時，在高加速（sù）度振蕩波的衝擊作用下（xià），金屬和液體界麵上的液體產（chǎn）生高速微渦，這一高速微渦阻礙了結垢、結晶、積垢等（děng）物質的附著，同時也起到（dào）了（le）金屬界（jiè）麵的清理作用，從而實現防止結垢、結晶、積垢的目的。

當聲學（xué）除垢器激發的超聲波振蕩沿著熱交換設備的金屬構件傳（chuán）遞至管束上（shàng），便產生如下三方麵效果：一、這使管束上的積垢持續不斷地剝落；二、能減緩管束結垢的速度；三（sān）、傳遞（dì）到水介質中的超聲波使部分鹽在水中直接結晶化，形成粥樣（yàng）沉澱。當垢層達到0.2mm 以上時，其剛度便足以使（shǐ）之在超聲波作用下剝落，結垢與除垢形成（chéng）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）對被處理液體（tǐ）介質直接產生大量的空穴和（hé）氣泡，於液體介質中超聲波的輻射能對被處理液體介質直接產生大量的空穴和氣（qì）泡，也就是把（bǎ）液體拉裂而（ér）形成無（wú）數極微小的局部空穴，當這些（xiē）空穴和氣泡破裂或互相擠壓（yā）時，產生一定範圍的強大的壓力峰，這一強壓力峰能使成垢（gòu）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)、“剪切”效應

水分子裂解產生的活性自由基的壽命比較（jiào）長，它進入管（guǎn）道後將產生還原作用，可（kě）以使生（shēng）成的積垢剝落下來。而且因超聲波輻射在垢層和（hé）管壁上，加（jiā）熱管上的吸收和傳播速度不同，產生速度差，形成垢層（céng）與管壁（bì）界麵上的相對（duì）剪切力，從而導致垢層產生（shēng）疲勞而鬆脫。

(3)、“抑製”效應

通過超聲（shēng）波的作用，改變（biàn）了（le）液體主體的物理化（huà）學（xué）性質，縮短了成垢質的成核誘導期（qī），刺激了微小晶核的生成。新生成的這些微小晶核，由於（yú）體積小、質量輕、表麵積大，懸浮於液體中（zhōng），生成比壁麵大得多的界麵，有很強的爭奪（duó）水中離子的能力（lì），能抑製離子在壁麵處的成核和長（zhǎng）大，讓既定結構的晶粒（lì）長大，因此減少了粘附於換熱麵上成垢離子的數量，從而也就減小了（le）積垢的（de）沉積速率。實（shí）驗研究表明，當液體過飽和係數一定時，在同一超聲波參數下，超聲波作用時間越長，則成垢物質的（de）成核誘導期越短。此（cǐ）外（wài），超聲波（bō）輻射壓力、聲學毛細管現象、科努瓦諾夫效應和聲流對積垢生成也有直接的（de）防除效應。

三、超聲波（bō）除垢工藝流（liú）程（chéng）示意圖

四、超聲波除垢裝置組成及運行參數

1、組（zǔ）成：主要由（yóu）電源單元、主控單元、電/機轉換單元（yuán）、參數調測單元、匹配單元、顯示單元、功（gōng）放單元、遙控單元等硬件組成以及主控軟件、參數調測控製軟件、電/機轉換控製（zhì）等軟件組成。

2、係統參數設計（jì）

環境溫度：-30℃～+70℃，相對（duì）濕度＜85%。

工作電（diàn）源：供電 220±10％V 輸入範圍

超聲波頻率：15～25KHz

脈衝（chōng）周期：40～300ms（根據材質和除垢麵積不同來調節（jiē）和設置、配（pèi）置）

脈衝寬度（dù）：0.5～2.5 ms

換能單元絕緣電阻：＞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

超聲波設備是以鐵镓係材料為主體，添加微量稀土元素改（gǎi）性的磁致伸縮材料，其特性及（jí）尺寸大小決定最大伸縮值為2 μm，即換能器產生震動的最大振（zhèn）幅為（wéi）A= 2μm。

超聲波頻率為20 kHz，傳播速率（lǜ）為Ｃ＝5200 m/s，楊氏模量為Ｅ＝2.1×10¹¹Ｎ/m²，換能器產生的機械（xiè）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（cháng）金屬材料的疲勞極限均在10 kg/mm²以上，對於焊（hàn）接部件的焊（hàn）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，δ遠小於δ疲，因此對於使用（yòng）設備是安（ān）全的。

2、共振的影響

防（fáng）垢裝置產生超聲波頻率（lǜ）是高頻可調的，即頻率在20 kHz左右可調，完全可以避開（kāi）熱交換設備係統的固有頻率（lǜ），通過將防垢裝置的頻率調（diào）至工頻的整數倍，不會發生共振現象。

3、對人體無害（hài）

超聲波（bō）脈衝（chōng）防除（chú）垢裝置所產生的噪音為（wéi）12分貝，低於人平常交談時（shí）的30分貝，產生的電磁波頻（pín）率（lǜ）為20 kHz左右，遠低於電磁波幹擾監控限值（zhí）100 kHz，而且超聲（shēng）波防除垢裝置處於屏蔽（bì）狀態，對人體安全無危害。

六、超聲波除垢（gòu）優勢

1、超（chāo）聲波除垢法相對於傳統方法，它的主要優勢（shì）在於超聲波除垢有無須添（tiān）加任何化學藥劑，對人體無任（rèn）何危害，更不會形成二次的汙染。克服了化（huà）學法的設（shè）備（bèi）腐蝕安全（quán）隱患和化學汙染、成本高、可靠性不易控製及機械法難清除死角垢、勞動強（qiáng）度大、效率低（dī）等不足，完全杜絕了水處理設備中有害的廢（fèi）水汙染周圍（wéi）環境，用（yòng）這種方法清洗 1 立方（fāng）米的價格，大約（yuē）算來要比（bǐ）化學處理低 200—250 倍。

2、設備體積小，安（ān）裝（zhuāng）方便，不影響換熱設備的正（zhèng）常（cháng）使用；

3、操作簡單免維護程度高，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（diǎn）。

4、蒸發結晶係（xì）統專用（yòng）的超聲波除垢器還可以實現在線的移（yí）動和切換（huàn），特（tè）別是在有結晶的效段，實現多方位的布置（zhì）來（lái）提升消垢、除垢的功能。

5、能耗低，唯一采用同步共振脈衝（chōng）技術，技術先進成熟、超級節能（néng）（單（dān）個換能（néng）器耗電隻有 40-60 瓦（wǎ））而運（yùn）行（háng）成本極低、除垢效果顯著持久。

6、采用超聲波的方法是純粹物理法防除垢工藝的技術，用於購買安裝和調（diào）試使用的成本，在使用的（de）3個月之內就會被全部收回。

七、在用戶現（xiàn）場使用（yòng）2個月後的測試情況（對比圖）