換熱器作為化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在長(zhǎng)期工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的結(jié)垢問(wèn)題，一直困擾著企業(yè)的生產(chǎn)和效益。二十世紀(jì)末，俄羅斯、韓國(guó)等國(guó)家已經(jīng)率先采用了先進(jìn)的超聲波防垢除垢技術(shù)。
結(jié)垢對(duì)換熱器的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是由于污垢導(dǎo)熱性很差，從而增加了傳熱的熱阻，降低了換熱器的換熱效率。第二當(dāng)換熱器表面有結(jié)垢層時(shí)，流體通道的面積減少，使流體流過(guò)設(shè)備時(shí)的阻力增加，從而提高泵功率的消耗，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。
傳統(tǒng)的清洗方法有機(jī)械清洗法和化學(xué)清洗法，不管使用哪種方法，費(fèi)用都非常昂貴。就效果而言也只是治標(biāo)不治本，不但給生產(chǎn)造成了影響，同時(shí)存在磨損腐蝕設(shè)備、污染區(qū)域環(huán)境、損害工人健康等一系列問(wèn)題。與傳統(tǒng)除垢方法有著本質(zhì)區(qū)別的超聲波防垢除垢設(shè)備，因具有在線連續(xù)工作、自動(dòng)化程度高、工作性能可靠、無(wú)環(huán)境污染、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，已廣泛用于換熱器及其管道中的防垢與除垢。
換熱器的超聲波除垢原理
超聲波除垢是一種機(jī)械震動(dòng)在介質(zhì)中傳播過(guò)程，超聲波頻率高，波長(zhǎng)短。超聲波除垢設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器、傳聲系統(tǒng)和換熱器管道內(nèi)的換能器等組成。超聲波防垢主要是利用超聲波功率聲場(chǎng)處理流體，使流體中的垢物質(zhì)在超聲波作用下，理化指標(biāo)和形態(tài)產(chǎn)生變化，使成垢分散、松散、粉碎、脫落，不容易附著在管壁上，從而達(dá)到了換熱器防垢除垢的效果，改善并提高了熱傳導(dǎo)效率。超聲波的防垢除垢的原理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1）空化作用：超聲波的能量對(duì)被處理流體介質(zhì)直接產(chǎn)生大量的空穴和氣泡，當(dāng)這些空穴和氣泡破裂和擠壓時(shí)，產(chǎn)生一定范圍的強(qiáng)大的壓力峰，局部的壓力峰可達(dá)上千個(gè)大氣壓，成垢物質(zhì)在壓力峰作用下，粉碎懸浮于水中，并使已生成的垢層破碎使其易于脫落，這樣達(dá)到超聲波除垢的目的。
2）活化作用：超聲波在流體中產(chǎn)生“空化”作用，提高流動(dòng)流體和成垢物質(zhì)的活性，破壞垢類(lèi)生成和在換熱器管壁沉積的條件，使成垢物質(zhì)在流體中形成分散沉積體而不在管壁上形成硬垢，這樣達(dá)到超聲波防垢的目的。
3）剪切作用：超聲波幅射在垢層和管壁上及水中，由于對(duì)超聲波頻率響應(yīng)不同，三者產(chǎn)生不同步的振動(dòng)，因此產(chǎn)生高速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于速度差形成垢層與換熱器管壁界面上的相對(duì)剪切力，從而導(dǎo)致垢層產(chǎn)生疲勞而松脫，這樣達(dá)到超聲波除垢的目的。
4）抑制作用：通過(guò)超聲波的作用改變流體主體的物理化學(xué)性質(zhì)，能抑制水中離子在壁面處的成核和長(zhǎng)大。因此，減少粘附于換熱器面上成垢離子的數(shù)量。實(shí)踐研究證明，超聲波作用時(shí)間越長(zhǎng)防止成垢物質(zhì)結(jié)垢效果越佳?？傊?，水在超聲波作用下，當(dāng)超聲波能量足夠大時(shí)，即“功率超聲”能夠在常溫、常壓的環(huán)境條件下，使傳導(dǎo)介質(zhì)中產(chǎn)生短促的，局部的，極大的高溫、高壓、高強(qiáng)電場(chǎng)的極端物理環(huán)境，流體會(huì)產(chǎn)生所謂的“聲空化效應(yīng)”從而引發(fā)許多的力學(xué)、物理、化學(xué)、生物等效應(yīng)，達(dá)到流體中超聲波防垢、除垢目的。
換熱器超聲波除垢的優(yōu)勢(shì)
1）利用超聲波防垢除垢后，不需要做定期的化學(xué)除垢，因?yàn)槌暡ǔ负头拦甘峭竭M(jìn)行的，有垢除垢，無(wú)垢防垢，長(zhǎng)期無(wú)后顧之憂。
2）傳統(tǒng)的停工清垢，常常是計(jì)劃外的停工，裝置局部停工或設(shè)備切換條件下運(yùn)行，不但給正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，還會(huì)產(chǎn)生計(jì)劃外的費(fèi)用，而利用超聲波防垢除垢，完全是在線進(jìn)行，與生產(chǎn)毫不沖突，使得生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加的穩(wěn)定可靠，降低了不必要的停機(jī)時(shí)間。
3）節(jié)能效果顯著，平均節(jié)能30%，并且與其他方式相比，延長(zhǎng)了換熱器使用壽命，避免了除垢停工停產(chǎn)造成的損失。利用超聲波除垢為企業(yè)節(jié)省了費(fèi)用開(kāi)支，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。
4）超聲波防垢除垢完全是物理過(guò)程，不需要使用任何化學(xué)藥劑，無(wú)腐蝕、無(wú)污染，對(duì)操作人員的健康以及換熱器無(wú)任何損害，具有較好的社會(huì)效益。
5）利用超聲波防垢除垢低功耗，運(yùn)行費(fèi)用低，可在線連續(xù)工作，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，無(wú)須設(shè)崗專(zhuān)人操作。
總之，超聲波防垢除垢設(shè)備具有既能防止積垢的形成，又能破壞已有積垢的雙重作用。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐證明，這一技術(shù)是現(xiàn)代除垢中實(shí)效，科學(xué)的方法，其推廣價(jià)值在環(huán)保節(jié)能、提高工效、降低成本等諸方面具有廣泛的意義。