低压电脉冲水处理技术阻垢机理及性能优化研究

Scale problem is a key problem to the heat exchanger used in human daily life and current production. The scale problem roots on using hard water. The low voltage electric impulse water treatment technology is a very useful electromagnetic field water treatment method to the scale problem, and is used to solve the scale problem in the industrial water and people daily water field. But the anti-fouling mechanism of alternating electromagnetic field is still not all clear as yet. Therefore it is scarce of theoretical direction to make a good use of low voltage electric impulse water treatment technology, which makes the anti-fouling performance unstable. In view of the above problems, this project is presented based on the research on molecular dynamics (MD) study of the influence to the structure and dynamics of hard water solution caused by alternating electromagnetic field, mathematical modeling of low voltage electric impulse water treatment system and instrument design and optimization . The research process of this project will be interdisciplinary, and the technical proposal is up to the international standards. The success of this project will provide the theory basis for the understanding in depth to the anti-fouling mechanism of alternating electromagnetic field, and give a theoretical direction for optimizing the anti-fouling function of low voltage electric impulse water treatment technology.

水垢问题一直是困扰着人类日常生产和生活的重要问题，该问题源于人们对硬水的使用。低压电脉冲水处理技术是一种基于交变电磁场阻垢原理的水处理方法，被广泛应用于解决工业硬水及民用硬水的水垢问题。但是到目前为止，交变电磁场的阻垢机理还没有被人们完全掌握，因此低压电脉冲水处理方法在实际的工程应用中缺乏可靠的理论指导，从而导致了该阻垢方法性能的不稳定。针对上述问题，本项目拟在交变电磁场对硬水溶液微观结构及热动力学性质影响的分子动力学研究、低压电脉冲水处理系统理论数学模型的建立以及仪器设计与优化三个层面开展研究。该项目的研究过程将实现多学科交叉，技术方案与国际水平同步，所得创新性研究成果可为深入了解交变电磁场阻垢机理提供理论依据，并且为实现低压电脉冲水处理技术在实际中阻垢性能的优化提供理论支撑与技术指导。

水垢沉积一直是困扰工业生产各个环节输流及传热过程的主要问题，同时水垢的存在也给人们日常生活及身体健康带来困扰和危害。目前应用的低压电脉冲水处理技术是一种有效的除垢防垢技术，但其机理仍不明确。本项目的研究目的正是为了探究该技术除垢防垢机理，并为实际应用提供理论依据。目前本项目已经按照研究计划基本完成，并取得了一些重要研究成果。.（1）深入分析了缠绕式电脉冲水处理系统线圈区域电磁场的分布规律，以及磁场梯度变化规律，研究了线圈缠绕方式对磁场梯度分布的影响。.（2）运用长时间非平衡分子动力学方法研究了静电场和交变电场氯化钙溶液物理化学性质的影响，研究结果表明，氯化钙溶液的粘度、内部离子及水分子的子扩散系数、配位数等物化参数均会受到外加交变电磁场的影响，并直接导致对水垢形成及生长过程的影响。.（3）通过实验研究的方法，探究了外加交变电磁场对硬水溶液中离子水合作用的影响，研究结果表明，外加电磁场能够促进溶液中离子水合作用的进行。.（4）运用分子动力学方法，研究了外加交变电场作用下，少量杂质镁离子对硬水溶液物理化学性质的影响。研究结果表明，杂质镁离子的存在能够改变外加电磁场对硬水溶液物理化学性质的影响。.（5）用实验方法研究了缠绕式电脉冲水处理系统引用于导磁性输流管时的水管磁致振动特性，明确了输流管的磁致振动在除垢防垢过程中的作用，并据此开发了新型缠绕式磁致振动除垢防垢系统，该系统已在实际中得到应用。