海水板式換熱器微生物污垢特性的實驗研究

楊 帥，梅 寧，袁 瀚

（中國海洋大學工程學院，山東 青島 266100）

在各種海洋能源中，海洋熱能[1]具有熱源儲量大、熱源品質穩定的獨特優點，然而在實際應用中，低速海流及海洋生物附著等因素會帶來海水換熱器換熱效果不佳的缺點，因此海水換熱設備污垢清除以及傳熱強化是研究領域的熱點課題。污垢[2]是在換熱器表面上和流體中所發生的質量傳遞、動量傳遞以及換熱現象相互作用的后果。通常，污垢會導致換熱器傳熱性能降低、壓降增大，甚至加劇腐蝕，最終導致一些換熱器完全失效[3]。換熱器在天然海水中會受到大量微生物附著，換熱過程中會迅速形成一層微生物生物膜，導致各種微生物的集聚，形成微生物污垢，嚴重影響著換熱器的換熱效率。

目前對于微生物污垢特性，國內外學者都進行了大量的研究。Kern等[4]首次提出了沉積率與剝蝕率之差這一污垢特性的數學描述模型，奠定了污垢研究和發展的里程碑；Swee等[5]實驗證明生物污垢層是多糖和生物粒子形成黏性附著物；Zubair和Sheikh等[6-7]總結了不同時間內污垢熱阻的變化規律，提出了線性、降冪、冪律、漸進4種污垢增長模型，為污垢熱阻預測提供了理論模型。近幾十年來，國內的污垢研究才剛剛發展，起步較晚，1990年楊善讓等[8]在國內外首次提出了管殼式換熱器污垢熱阻檢測原理，并開發了智能監測裝置；曹生現等[9]為研究微生物污垢的形成過程，建立了微生物污垢形成的傳熱傳質模型，并且對不銹鋼換熱器中典型微生物結構特性進行了研究[10]?！?br>