换热器作为工业生产领域中关键的节能设备之一,在热量的回收及综合利用等方面发挥着重要作用。天然水是热力工程中最易获得且成本最低的传热工质,但其中普遍含有多种溶解无机盐及其他杂质。工质与换热表面发生热量交换时,具有反常溶解性的无机盐易在换热表面上沉积导致换热表面结垢。结垢表面具有更高的传热过程热阻,工质流动阻力也因此增加,其在恶化换热设备传热性能的同时亦加剧了工质输运设备的能耗。因此,针对换热设备结垢问题设计合理有效的抑垢方案现实意义重大。在我国换热设备结垢相关问题中,污垢主要成分普遍为CaCO3类析晶污垢。本课题研究以人工配制的CaCO3过饱和溶液作为实验工质溶液,采用拥有良好应用前景及诸多实用性优点的静电场物理阻垢技术,分析平行铜板电极激发的匀强静电场与铜质柱面电极激发的非匀强静电场作用下CaCO3污垢沉积特性差异,以及不同电场作用位置对污垢沉积的影响规律。实验研究发现,静电场作用使污垢与其附着的换热表面间附着力发生改变,导致污垢层的分布情况随激发电压值的改变发生变化;对比无电场作用工况,施加匀强静电场与非匀强静电场均可有效抑制换热表面污垢热阻值的增加。污垢热阻值的变化程度可由抑垢率来表示,在静电场作用下,抑垢率随电压值的增大呈先升高后降低的变化趋势。不同实验工况下均存在最佳抑垢电压值。其中,当电场作用位置为实验测试段前部时,施加匀强静电场1 000 V实验工况下抑垢率为73.27%,施加非匀强静电场500 V实验工况下抑垢率为83%。当电场作用位置为实验测试段处时,施加匀强静电场5 000 V实验工况下抑垢率为59.22%,施加非匀强静电场5 000 V实验工况下抑垢率为44.49%。实验测试段前部施加非匀强静电场500 V实验工况为本实验研究条件下的最佳抑垢方案。利用扫描电子显微镜对不同实验工况下的CaCO3污垢样品进行微观定性分析。在无外加电场作用下,污垢样品晶体形貌主要为方解石晶相与文石晶相共存的状态。在匀强电场作用下,垢样中方解石晶粒尺寸增大,呈致密的分布状态。但施加匀强电场与非匀强电场均不利于文石晶相的形成。