不銹鋼冷凝器污垢的形成受很多因素的影響,如:質(zhì)量交換、熱量交換和動(dòng)量交換。同是這個(gè)形成過(guò)程也是各影響因素的動(dòng)態(tài)綜合。另外這個(gè)過(guò)程還受到各種工況參數的影響,如:流體性質(zhì)、壁溫、流體與壁面的溫度梯度、流體流速以及壁面狀況等。污垢表現出來(lái)的增長(cháng)特性與這些因素及各工況參數息息相關(guān),但不管增長(cháng)特性在數值上如何改變,對一個(gè)較初始理想清潔的不銹鋼冷凝器來(lái)說(shuō)污垢的形成過(guò)程都必須由如下五下階段組成:
(1)起始階段(誘導期或延遲時(shí)間),這是污垢形成過(guò)程的初始階段,它為后面幾個(gè)階段提供基礎。當含雜質(zhì)的流體流過(guò)冷凝器換熱面時(shí)這個(gè)過(guò)程就已經(jīng)開(kāi)始了,直至污垢能夠被觀(guān)測到結束。到現在為止,起始階段是由什么樣的原因引起的,還沒(méi)有學(xué)者完全弄清楚,但已有人提出這是與換熱接觸表面有很大關(guān)系的。
(2)輸運階段,它與其它四個(gè)過(guò)程相比,輸運過(guò)程是被研究得較深的一個(gè)階段,到目前為止被認為屬于輸運機制的范疇有:布朗擴散(分子擴散)、湍流擴散、化學(xué)反應率支配的輸運、慣性碰撞、熱泳以及擴散泳等。
(3)附著(zhù)階段。當流體中的雜質(zhì)(顆粒狀物質(zhì))質(zhì)量小到可以忽略不計時(shí),也就是該物質(zhì)所受重力也相應地被忽略掉時(shí)(這時(shí)該物質(zhì)的粒徑通常小于1微米),它將會(huì )附著(zhù)到冷凝器換熱壁面上形成污垢。所以污垢的形成至少要滿(mǎn)足兩個(gè)基本條件:首先,顆粒狀物質(zhì)所受重力足夠??;其次,它要靠近并能附著(zhù)于換熱面。所以,附著(zhù)階段在形成污垢的過(guò)程中起著(zhù)非常重要的作用,它與輸運階段同時(shí)發(fā)生而非獨立的一個(gè)過(guò)程。
(4)老化階段。如同輪胎上的橡膠,污垢也有其老化階段,它伴隨著(zhù)污垢形成的整個(gè)過(guò)程,但在污垢增長(cháng)至飽和狀態(tài)時(shí)尤為突出。污垢的晶體結構發(fā)生變化,熱應力大小發(fā)生改變,冷凝器壁上的污垢被溶解隨液體一起帶走的過(guò)程都是老化的表現形勢。
(5)剝蝕階段。剝蝕就是指附著(zhù)于冷凝器壁面上的污垢脫離于換熱面并隨運動(dòng)的液體一同流走的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程與起始階段一樣,還未被充分研究清楚,但經(jīng)觀(guān)察發(fā)現從熱換面上發(fā)生剝蝕的物質(zhì)小到離子,大到顆粒甚至大塊,而這些物質(zhì)的剝蝕又以溶解,磨蝕和剝落三種形式表現出來(lái)。
從以上五個(gè)過(guò)程我們可以看出,各階段是互相聯(lián)系,且往往伴隨著(zhù)幾個(gè)階段同時(shí)發(fā)生的過(guò)程,只不過(guò)在某個(gè)時(shí)刻中某一個(gè)過(guò)程對污垢的形成起著(zhù)主導的作用。在污垢系數隨著(zhù)時(shí)間累積的增加與隨著(zhù)老化和剝蝕過(guò)程的減小中,這種相互影響表現得較為強烈,并且是兩種直接相反過(guò)程共同決定污垢系數的大小。對污垢系數預測的結果也是這兩種現象疊加的結果,如若此時(shí)剝蝕過(guò)程占主導因素,則污垢系數將隨著(zhù)時(shí)間的推移而不斷減?。合喾磩t污垢系數增加,至于增加的速率如何則又要分不同階段來(lái)進(jìn)行討論(如:污垢系數在附著(zhù)階段會(huì )比初始階段的速率快很多)。