一、  監測換熱器概述

隨著我國石油、化工、冶金、紡織、電力工業的發展，大型冷卻循環水系統的使用越來越廣泛，由此引起循環水在系統中的腐蝕、結垢的矛盾越來越突出。為保證大型循環冷卻水系統的正常運轉和連續生產，必須有效地對循環水系統的結垢、腐蝕等情況進行監測，從而評定出*佳的水處理方案。由于大規模冷卻循環水的水質穩定劑配方的好壞直接影響到換熱器的換熱效率及管道的腐蝕狀況、維修周期、能源消耗等諸多方面，因此使用智能監測換熱器就具有特別重要的意義。它不僅可以直觀地反應出現場的水質實際情況，而且可以對現場水質穩定劑的配方篩選進行指導。

  由我公司研制并生產的JHQ-Z型智能監測換熱器，經過幾年的廠家使用得到證明，是一種較理想的水質監測設備。它能在大型冷卻水系統不停工的情況下，利用冷卻水旁路，對其傳熱面上的腐蝕、結垢、粘附速率、循環水流量、溫度、PH、電導率、濃縮倍數、濁度等參數進行在線不間斷的有效監測。其測試效果對于冷卻水化學處理方案的確認和調整以及藥劑效果的評定是可靠而有效的。由于監測換熱器裝置是模擬生產裝置換熱器的工況條件設計的，因此它具有較好的相似性。同時它還具有結構簡單、規格較小、**設計試管方便拆卸的特點，被廣泛運用于循環冷卻水化學處理的現場監測。

智能化監測換熱器直接對現場水質的監測可以做到：

（1）通過對循環水狀況進行評估和預測，*終給出一份精度很高的現場循循環水水的全分析動態報告為實驗人員配置符合實際的水質穩定劑提供可靠依據。

（2）對循環水現場管理做到有據可依，有據可查。

（3）迅速發現現場循環水的異常，為及時處理贏得了時間。

（4）通過后續水質管理軟件包對水質進行分析和后處理，減輕化驗部門的工作強度，提高分析精度；強大的歷史數據庫可供查詢，為今后水質配方的修改提供有力的參考依據。

（5）通過對循環水的PH值、電導率、濃縮倍數、污垢熱阻等的檢測，并傳送信號到DCS控制室分析使用的設備。檢測系統為ICS小型集散控制系統，采用CRT顯示和I/O端子，人機對話的型式。監測換熱器系統循環水的電導率、濃縮倍數、污垢熱阻、腐蝕率和結垢速率送入DCS中顯示。

     JHQ-Z型智能監測換熱器由于安裝使用方便、性能穩定可靠，數據準確，可對循環冷卻水化學處理工藝進行準確評價和監測，對冷卻水系統腐蝕、結垢等進行綜合評估，受到眾多客戶的好評。

二、監測換熱器裝置功能

1、通過腐蝕速率測試儀和污垢熱阻測試儀自動在線檢測循環水腐蝕速率、點腐蝕趨勢、污垢熱阻、污垢沉降速率。還可以用試片、試管通過人工秤重計算了解循環水腐蝕、污垢信息。

2、通過溫度傳感器自動在線檢測模擬換熱器進、出口水溫和蒸汽溫度并在電控柜內工控機上顯示數值。還可以用雙金屬溫度計觀察模擬換熱器進、出口水溫和蒸汽溫度。

3、通過流量傳感器、電動調節閥來自動控制水流量。還可以用浮子流量計觀察裝置水流量，控制流經試管水流速度。

4、通過溫度傳感器、電動調節閥來自動控制蒸汽流量?？杀３终羝_到一個平穩的壓力和平穩的溫度。

5、pH值在線監測提供4-20mA電流信號與加酸量連鎖控制。

6、電導率在線監測提供4-20mA電流信號與排污量連鎖控制，和補充水的電導率計算濃縮倍數。

7、設備具有對循環水中濁度進行在線監測功能。

8、系統有數據自動采集、處理、輸出功能。可輸出4～20mA信號（信號在電控柜內接線端子上，用戶取走）至DCS/FCS系統；可實現計算機遠程監控和就地電控柜控制；

9、設備自帶工控機能實時在線監測上述參數，可以隨時調用監測數據，打印報表、曲線。

10、試驗周期可以根據試驗要求來定。

三、監測換熱器計算方法

試驗中，隨著試管水側污垢的沉積，換熱效率逐漸降低，反映在模擬換熱器進出口水溫差減小，若進口水溫恒定，流量恒定，蒸汽溫度恒定則可用下式計算熱阻：

（一）、清潔管熱阻的計算

R0 =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t'出- t'入)/（t'出- t'入）]*3600  （公式1）

    式中: R0—清潔管熱阻:㎡.k/w

     t'出、t'入—清潔管時循環水出口、入口溫度:℃

     G—循環水流量：Kg/h（千克/小時）

     D—換熱管內徑：m（米）

L—換熱管有效長度：m（米）

Cp—循環水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃

T－蒸汽溫度：℃

例如，換熱管內徑為0.0075m，換熱管有效長度1.177m，循環水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃，循環水流量1908 Kg/h，t'出為42℃，t'入為32℃，蒸汽溫度為100℃，則代入公式1可得：R0=0.000024948㎡.k/w=2.4948×10-4㎡.k/w

（二）瞬時熱阻的計算

Rf =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t出- t入)/（t出- t入）]*3600    （公式2）

    式中: Rf —瞬時熱阻（總熱阻）:㎡.k/w

     t出、t入—瞬時時循環水出口、入口溫度:℃

     G—循環水流量：Kg/h（千克/小時）

     D—換熱管內徑：m（米）

L—換熱管有效長度：m（米）

Cp—循環水定壓比熱：4186.8焦/Kg.℃

T－蒸汽溫度：℃

（三）瞬時污垢熱阻的計算

R=Rf- R0                                          （公式3）

R—瞬時污垢熱阻:㎡.k/w

（四）污垢沉降速率的計算

污垢沉降速率=（污垢熱阻值×污垢熱導率×污垢密度）/時間（公式4）

單位：污垢熱阻值———㎡.k/w

污垢熱導率———w/m.k

污垢密度———kg/m3

時    間———d(天數)

污垢沉降速率——kg/m2.d

注：1污垢沉降速率的*終顯示值以mg/cm2.d為單位，轉換關系式為：1 kg/m2.d=1×102mg/cm2.d。

        2污垢熱導率、污垢密度可由用戶輸入，若用戶沒有輸入，則它們的參考值為：

污垢熱導率：0.62 w/m.k（以鈣、鎂的碳酸鹽垢計）

污垢密度：1.3×103 kg/m3    （以鈣、鎂的碳酸鹽垢計）

瞬時污垢熱阻R、污垢沉降速率，由智能儀表運算并顯示出計算結果。