防止空调制冷用水结垢的可行方式探讨

　　1．引言
目前，在空调制冷行业中，普遍存在着冷却水在冷凝器中结垢，导致制冷系统能耗增大的问题。企业每年花费大量的人力和财力去清除冷凝器中的水垢，普遍采用的方法是化学除垢和机械除垢。这种方式除垢需要企业停产进行，严重影响了企业的正常生产。随着技术革新的开展，国内外也有一些人士进行了相关研究，在近几十年内出现了一些物理的除垢方法，比如电磁处理，静电处理等，并已经逐渐被人们认可。
2．物理除垢的方式
（1）磁处理法除垢
M?米海松认为，磁场强度与水的流速的乘积有一恒定的最佳值，当磁处理器的磁场强时，其通过的最佳流速就小，若磁场强度弱时，其最佳流速就大。Polar公司认为，通过磁处理器的最佳流速为1.5~3.0m/s，相应的磁场强度应达到600~800Gs，如果采用6 m/s流速就可能抑制结垢，并认为通常磁处理失败的原因是磁场强度、流速、材料等参数的选择不当造成的。
磁场强度及离子浓度对结垢也有影响。M?米海松认为磁场能影响CaCO3的结晶过程，但对CaSO4的结晶过程影响较小。在8000Gs的磁场强度范围内，粒子数随磁场强度的增加而增加；在3000Gs以下的磁场范围内，晶粒的大小随磁场强度的增加而减小。
水的PH值对结垢也有影响。有大量文献提出：磁处理后溶液的PH值会升高，这可能与CO2 溶解度有关。柴天禹认为PH值对CaSO4不敏感，对CaCO3影响较明显，当PH值大于8.5时，电磁场对CaCO3防垢效率有明显下降趋势。这样看来水的PH值过低或过高，对水的磁处理效果均不理想。
（2）静电法除垢
沉积在输水管上的水垢主要是水中的钙、镁离子的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐。这些盐类在水中离解成钙、镁的正离子与酸根负离子。他们在水中时而结合，时而分离，但一飘到接地的金属管壁附近就被吸附在上面，阳离子吸附阴离子，阴离子再吸附阳离子就造成了水垢。从结垢过程可以看出：只需不让水中的钙、镁等离子接触到管壁,就不会结垢。
目前已有的静电水垢控制器这类产品就是应用这一原理。它的实际运行效果要比预料的还好。在电场中形成的偶极子团离开电场150m后还保持原状，完全控制了水冷装置中的水垢沉积，不但如此，以前沉积的水垢也会陆续大片剥落下来。原因是水垢形成后，还需有不断的再溶解和再沉淀过程。在采用静电场控制器以前，沉积的水垢多于溶解的，所以一层一层的越积越多，而一旦水垢控制器断绝了水垢形成的后援，那原来沉积的水垢就会是溶解的少于沉积的，所以它一点一点的溶解了。
（3）超声波除垢
瑞士HilFiker公司的除垢器，是一种防止水垢的超声仪器。这是一种磁致伸缩的超声脉冲发生器，在发生器中通过热学的水银闪光信号器的作用，使电容器充电或放电，这样所产生的脉冲传达到振荡器的磁线圈上，使放在交变磁场中的一个镍管受到磁致伸缩作用而产生达28 KHz的震动，这种利用电磁的机械震动，就能在水中防止水垢的形成。经过除垢器的处理后，CaCO3和CaSO4 等颗粒不再形成为坚实的沉淀而附着在锅炉上，而是形成易于排除的松散的水渣，沉于锅底或其他冷却设备底部，而水的结构却并不发生变化，对锅炉等不会产生负面作用，通过实际运行使用发现其运行可靠，并且仪器的耗功率也很低，只有0.02 kw。
这种设备特别适用于蒸汽加热锅炉、烧热水设备、冷却设备等，对水质没有什么要求。
另外，有些人将磁场和电场或超声波共同作用，应用于除垢方面效果比某单一方式要好得多。只用磁处理可使水垢形成量减小38％，而如果先用超声波处理，再用磁处理，水垢形成量减小则可达到72％。这是很有发展前途的一种除垢方式。
此外还有其他一些方式可能有发展前景，例如微波，它也是一种电磁波，现在已经在环保方面有许多应用。
3．结束语
目前有关利用磁场、电场、超声波、微波等处理在空调制冷用水的防垢除垢的定量研究很少，如水溶液中成垢物质的饱和度、离子的种类与浓度、PH值、磁场（电场或波的）强度、作用时间、流速、温度等因素对防垢效率定量的影响及相互关系等很少报道。加强定量的基础研究，建立和完善以上处理防垢的理论模型是将来发展趋势之一。磁场、电场、和波是相互联系的，加强相关空调制冷用水的防垢理论与应用研究，以期共同突破，建立统一的空调制冷用水的防垢理论也是发展方向。