專利名稱：一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種海水循環冷卻水處理監測裝置，更加具體地說，涉及一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置。
背景技術：
近年來，我國海水循環冷卻技術工程應用取得可喜進展，先后建成并成功投運了百噸級、千噸級、萬噸級、十萬噸級海水循環冷卻示范工程。但海水因其高含鹽量、高鈣、高鎂以及大量微生物的作用，在海水循環冷卻系統會存在嚴重的腐蝕和污垢沉積問題，從而影響生產設備效率，嚴重影響系統的正常運行，造成巨大的經濟損失。而海水循環冷卻技術 研究表明，通過添加海水水處理劑可以有效解決系統的腐蝕和污垢沉積問題。因此，為保證海水循環冷卻系統的安全穩定運行，研發先進、有效的監測技術與工藝管理相匹配，以指導現場及時調整水處理方案，有效控制腐蝕、結垢的發生和發展，保證系統良好運行具有重要意義。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，以實現對海水冷卻循環系統中腐蝕和污垢熱阻的監控。本實用新型的目的通過下述技術方案予以實現一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，包括金屬試管和設置在金屬試管外圍的有機玻璃管，其中所述金屬試管的一側為整體式結構，其管壁外表面設置有薄片熱電阻，該側端部通過連接法蘭組件或者夾具將金屬試管與有機玻璃管相連；所述金屬試管的另一側通過螺紋結構交替連接絕緣環和電極環，該側邊緣通過連接法蘭組件或者夾具將金屬試管與有機玻璃管相連；所述金屬試管內設置有電加熱元件和石棉層(管內填空隙填實隔熱保溫石棉)；所述絕緣環上分別設置有參比電極和輔助電極；所述連接法蘭組件或者夾具上設置有進水口和出水口；所述進水口和出水口分別設置有進水溫探頭和出水溫探頭，用于檢測進口和出口的水溫，在進水口處還設置有流量調節閥和流量傳感器，用于檢測和調節水的流量。所述電化學三電極系統的導線、電加熱元件的導線和薄片熱電阻的導線引出到管道之外，并與由上微機、下位機和腐蝕測試儀相連接。本實用新型技術方案的改進之處在于雖然金屬試管從整體上看是同軸(直徑)整體的，但是為了裝置能夠同時對海水水處理的緩蝕和控垢性能進行測試，故將金屬試管的一側結構保持為整體式結構，并在其管壁外表面設置有薄片熱電阻，這樣以來通過金屬試管內設置的電加熱元件(例如可調壓的電加熱元件)、進水溫探頭、出水溫探頭、流量調節閥和流量傳感器，與上微機和下位機共同構成微機管理監測單元，實現污垢熱阻、流量、溫度、電壓等數據的自動采集和處理；另一方面，采用有機玻璃管內設置金屬試管的技術方案，再通過電加熱元件對金屬試管進行加熱，以模擬海水冷卻系統中換熱器(凝汽器)傳熱管的壁溫或傳熱強度，所以用于與金屬試管連接的絕緣環需要選擇具有一定耐熱性能的高分子材料，例如采用四氟乙烯制作的環狀材料(例如四氟環)；在金屬試管的另一側通過絕緣環和電極環交替相連(例如采用螺紋結構)，由于絕緣環的存在，將各個電極環彼此分開以實現絕緣連接成整體，此外在絕緣環(四氟環)上安裝固定參比電極(如純鋅)和輔助電極(如鉬金電極)，測試導線從試管內部引出連接腐蝕測試儀,通過控制試管內的電加熱元件的功率，可實現傳熱條件下金屬腐蝕行為的測量。例如可選用三個電極環，再加上參比電極和輔助電極，共計可引出五條導線，在進行使用時，可將實現兩種三電極系統進行測試(1)三個電極環中的任意一個、參比電極和輔助電極組成電化學三電極系統(不論三個金屬電極環是同材質或不同材質)；(2)三個電極環組成電化學三電極系統，分別作為工作電極、參比電極和輔助電極。本實用新型腐蝕速率測量采用弱極化測試技術，該技術避免了由強極化區測量塔菲爾斜率導致金屬電極表面狀態的變化以至反應機制的改變，也有效消除了線性極化電阻測量估算B值帶來的理論誤差，使測量更接近真實值。弱極化測量對電極的損傷較小，掃描 速度為lOmv/min，幅度±30mv (相對EcJ，通過極化曲線，可以模擬得出極化電阻，陰、陽極塔菲爾斜率，腐蝕速率等參數，對研究腐蝕機理十分有益。本實用新型污垢熱阻測量通過控制電加熱元件電壓、冷卻水溫度、流量，連續監測換熱管壁溫，實現污垢熱阻的連續監測。
n JyTwp - TwcWbc - Tbf) f式中Rf-瞬時污垢熱阻，m2 · Κ/ff ；q——電加熱元件功率，W ;A-試管有效傳熱面積，m2;Tff——試管壁溫，V ；Tb——進水溫度，V ；下標注C和F表示清潔狀態和結垢狀態。本實用新型海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，根據循環冷卻海水處理工藝和水處理方案，能真實、靈敏地反映傳熱條件下金屬材料腐蝕、傳熱管結垢的連續變化，具有腐蝕、結垢狀況直觀可視，流速、傳熱負荷(壁溫)按工藝要求可調，腐蝕失重測量、電化學聯機測試，溫度、流量等參數實時監測和自動采集處理，結構簡單、經濟適用、輕便、靈敏等特點，是一種快速評價、篩選水處理藥劑和調整水處理方案的有效技術手段，特別適用于現場應用研究和水處理效果監控。
圖I本實用新型的結構示意圖，其中I腐蝕測試儀,2上微機，3下位機，4流量傳感器，5流量調節閥，6進水溫探頭，7出水溫探頭，8連接法蘭組件，9薄片熱電阻，10電加熱元件，11石棉，12四氟環，13.電極環，14透明有機玻璃管，15金屬試管，16參比電極(純鋅)，17輔助電極(鉬金絲帶)。[0022]圖2為預膜-常溫正常運行時極化電阻(a)/腐蝕速率(b)隨時間變化曲線。圖3為預膜-有熱負荷時極化電阻/腐蝕速率隨時間變化曲線。圖4為添加/不添加海水阻垢劑時污垢熱阻隨時間的變化曲線。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。如附圖I所示的本實用新型的結構示意圖，一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，包括金屬試管15和設置在金屬試管外圍的有機玻璃管14，金屬試管的一側為整體式結構(圖中左側)，其管壁外表面設置有薄片熱電阻9，通過連接法蘭組件8與有機玻璃管相連；金屬試管的另一側(圖中右側)通過螺紋結構交替連接四個絕緣環12 (四氟環)和三 個電極環13，通過連接法蘭組件8與有機玻璃管相連；四氟環上設置有參比電極16(例如純鋅)，和輔助電極17 (例如鉬金絲帶)，這樣以來三電極系統共引出五條導線，在進行使用時，可將實現兩種三電極系統進行測試(I)三個電極環中的任意一個、參比電極和輔助電極組成電化學三電極系統(不論三個金屬電極環是同材質或不同材質)；(2)三個電極環組成電化學三電極系統。金屬試管的左右兩側分別設置可調壓的電加熱元件10，并在管內填空隙填實隔熱保溫石棉11，這樣以來可模擬海水冷卻系統傳熱條件下的工況。連接法蘭組件8設置有進水口和出水口；所述進水口和出水口分別設置有進水溫探頭6和出水溫探頭7，用于檢測進口和出口的水溫，在進水口處還設置有流量調節閥5和流量傳感器4，用于檢測和調節水的流量。三電極系統的導線、電加熱元件的導線和薄片熱電阻的導線引出到管道之外，并與由上微機2、下位機3和腐蝕測試儀I相連接。如圖I所示，將電加熱元件控制電壓U、冷卻水流速G、冷卻進水溫度個參數中的兩個固定，用加熱元件提供熱源，考察第三個參數與試管壁溫T之間的變化，結果見表I。從表I可以看出，恒定冷卻水流速和進水溫度，電壓升高壁溫穩定升高，精確度可達到
O.rc，因此可以較好地模擬換熱管實際壁溫和計算污垢熱阻；恒定電壓和進水溫度，提高流速壁溫靈敏下降，而且適當提升進水溫度到40°C以上，流速在lm/s左右時，壁溫可達到80°C左右，可以較好地模擬冷卻水系統的一般工況條件；恒定電壓和冷卻水流速，水溫升高壁溫同步升高，相互間呈線性關系。進一步強化實驗條件，再適當提高電壓和降低流速，壁溫還會進一步升高，可較好模擬苛刻工藝要求。表I試管壁溫隨工藝參數的變化
權利要求1.一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，包括金屬試管和設置在金屬試管外圍的有機玻璃管，其特征在于，其中 所述金屬試管的一側為整體式結構，其管壁外表面設置有薄片熱電阻，該側端部通過連接法蘭組件或者夾具將金屬試管與有機玻璃管相連；所述金屬試管的另一側通過螺紋結構交替連接絕緣環和電極環，該側邊緣通過連接法蘭組件或者夾具將金屬試管與有機玻璃管相連； 所述金屬試管內設置有電加熱元件和石棉層；所述絕緣環上分別設置有參比電極和輔助電極，所述參比電極、輔助電極與電極環組成電化學三電極系統； 所述連接法蘭組件或者夾具上設置有進水口和出水口 ；所述進水口和出水口分別設置有進水溫探頭和出水溫探頭，用于檢測進口和出口的水溫，在進水口處還設置有流量調節閥和流量傳感器，用于檢測和調節水的流量； 所述電化學三電極系統的導線、電加熱元件的導線和薄片熱電阻的導線引出到管道之夕卜，并與由上微機、下位機和腐蝕測試儀相連接。
2.根據權利要求I所述的一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，其特征在于，所述電加熱元件為可調壓的電加熱元件。
3.根據權利要求I所述的一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，其特征在于，所述絕緣環為四氟環。
4.根據權利要求I所述的一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，其特征在于，所述電極環的數量為3個,所述絕緣環的數量為4個。
5.根據權利要求I所述的一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，其特征在于，所述參比電極為純鋅，輔助電極為鉬金電極。
6.根據權利要求4所述的一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，其特征在于，所述電化學三電極系統由三個電極環組成或者由電極環中的一個、參比電極和輔助電極組成。
專利摘要本實用新型公開了一種海水冷卻腐蝕熱阻一體化監測裝置，包括金屬試管和設置在金屬試管外圍的有機玻璃管，金屬試管的一側為整體式結構，其管壁外表面設置有薄片熱電阻，另一側通過螺紋結構交替連接絕緣環和電極環，金屬試管內設置有電加熱元件和石棉層，絕緣環上分別設置有參比電極和輔助電極，參比電極、輔助電極和電極環共同組成金屬三電極系統。該裝置根據循環冷卻海水處理工藝和水處理方案，能真實、靈敏地反映傳熱條件下金屬材料腐蝕、傳熱管結垢的連續變化，具有腐蝕、結垢狀況直觀可視，流速、傳熱負荷按工藝要求可調，腐蝕失重測量、電化學聯機測試，溫度、流量等參數實時監測和自動采集處理，結構簡單、經濟適用、輕便、靈敏等特點。
文檔編號G01N17/02GK202614652SQ20122017580
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者王維珍, 侯純揚, 武杰, 劉淑靜, 高良富, 尹建華, 高翔, 王靜, 高麗麗, 張正, 侯相鈺, 崔振東 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所