HG/T 2160-91 冷却水动态模拟试验方法1 主题内容与适用范围 本标准规定了敞开式循环冷却水动态模拟试验的适用范围、技术要求、试验方法。

本标准适用于敞开式循环冷却水系统中，金属材质 （包括黑色、有色金属 ） 间壁式换热设 备在实验室内进行小型动态模拟试验，也适用于中型动态模拟试验。

现场监测换热器的试验 亦可参照使用。

2 引用标准GB J50 工业循环冷却水处理设计规范GB 5776 金属材料在表面海水中常规暴露腐蚀试验方法GB 6903 锅炉用水和冷却水分析方法 通则GB 6904.1 锅炉用水和冷却水分析方法 pH 测定 玻璃电极法GB 6905.1 锅炉用水和冷却水分析方法 氯化物的测定 摩尔法GB 6905.3 锅炉用水和冷却水分析方法 氯化物的测定 汞盐滴定法 GB 6907 锅炉用水和冷却水分析方法 水样的采集方法GB 6908 锅炉用水和冷却水分析方法 电导率的测定GB 6909.1 锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定 高硬水GB 6910 锅炉用水和冷却水分析方法 钙的测定 络合滴定法硫酸盐的测定 重量法硫酸盐的测定 铬酸钡光度法 硫酸盐的测定 电位滴定法 硝酸盐和亚硝酸盐的测定 硝酸盐紫外光度法 硝酸盐和亚硝酸盐的测定 亚硝酸盐紫外光度法 硝酸盐和亚硝酸盐的测定 a- 萘胺盐酸盐光度法 磷酸盐的测定 正磷酸盐磷酸盐的测定 总无机磷酸盐 磷酸盐的测定 总磷酸盐 钾离子的测定 火焰光度法HG 5-1502 工业循环冷却水中碱度测定方法HG 5-1526 冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件工业循环冷却水污垢和腐蚀产物分析方法规则 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物试样的调查、采取和制备 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中水分含量测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中硫化亚铁含量测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中灼烧失重测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中酸不溶物、磷、铁、铝、钙、镁、锌、铜工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中硫酸盐含量测定方法 工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中二氧化碳含量测定方法冷却水动态模拟试验方法是在实验室给定条件下，用常压下饱和水蒸汽或热水加热换热 器，模拟生产现场的流速、流态、水质、金属材质、换热GB 6911.1 锅炉用水和冷却水分析方法 GB 6911.2 锅炉用水和冷却水分析方法 GB 6911.3 锅炉用水和冷却水分析方法 GB 6912.1 锅炉用水和冷却水分析方法GB 6912.2 锅炉用水和冷却水分析HG 5-1600 HG 6-1601 HG 5-1602 HG 5-1603 HG 5-1604 HG 5-1605 含量测定方法 HG 5-1606 HG 5-16073 方法提要强度和冷却水进出口温度等主要参数，以评定水处理剂的缓蚀和阻垢性能。

4试验装置4.1换热器系统4.1.1换热器4.1.1.1由耐蚀的金属材质制造，外壁有良好的保温层。

4.1.1.2热介质为常压下饱和水蒸汽。

对于换热强度小的试验，热水也可参照使用。

4.1.1.3换热器的有效长度根据试验管长度而定，一般不小于500mm。

4.1.2试验管4.1.2.1尺寸：直径为10mm×1mm无缝金属管多根组成（亦可根据需要选用其他尺寸），每根长度在150～230mm不等。

4.1.2.2材质：20 号优质碳素钢（GB 699），亦可选用与所模拟现场设备相同的金属材料。

4.1.2.3内壁要求无明显的缺陷，如麻点、裂纹、锈蚀等，两端有正反扣螺纹（亦可采用其他联接方法），外壁镀硬络。

4.1.3联接接头4.1.3.1尺寸：外径不小于23mm，内孔两头有正反扣螺纹。

4.1.3.2材质：耐磨填充聚四氟乙烯。

4.2冷却塔系统4.2.1集水池4.2.1.1容积：一般按循环冷却水每小时用水量的1/2 ～1/5 计算。

4.2.1.2材质：硬质塑料。

4.2.1.3液位应恒定，并能自动控制和加入补充水。

4.2.2冷却塔4.2.2.1尺寸：应根据当地气温、湿度和工艺上温差决定。

通常直径为220mm、高150mm，填料高度为其塔身的3/4 左右，冷却幅度可达10～15℃。

4.2.2.2材质：硬质塑料。

4.2.2.3填料：聚丙烯鲍尔环，尺寸20mm×20mm或（冷却效果相近的填料也可）。

4.2.3风机全封闭轴流风机，一般功率约大于100W。

4.2.4水泵一般采用扬程4m，流量 1.32m3/h 。

4.3 仪表系统4.3.1测温元件：铂电阻(BA2)或其他材质的测温电阻，能自动打印或数字显示( 分辨率在0.1 ℃) ，亦可选用水银温度计( 分度值0.1℃) 。

4.3.2流量计：可用手控转子流量计，最小分度值小于控制值± 2%，其手控阀采用针形阀，安装时应考虑便于拆御清洗。

亦可用自动调节流量计。

4.3.3过程控制和进口温度控制：试验过程中可用单片机控制和处理数据。

进口水温波动不大于± 0.2 ℃。

4.4管路系统4.4.1管道：用耐蚀管材，并有良好保温。

4.4.2排污：用流量计或其他方式控制。

5试验水质5.1试验水质采用实际工况用水，若无法采用时，可根据其水中主要成分自行配水。

5.2配制水应对其主要成分含量进行分析，与原水相比相对误差± 2.5%。

6试验制备6.1试验管前处理6.1.1选管：每组试验选择三根不同长度的试验管(4.1.2) 和相应的联接接头(4.1.3) 。

联接好的试验管其总长度不得大于换热器的长度。

6.1.2表面处理：先用粗砂纸〔通常粒度为60(2 号) 〕将试验管内坑蚀、点蚀磨平，再用细砂纸〔通常粒度为150(2/0 号) 〕进一步打磨，然后按GB5 776附录A对试验管进行清洗。

6.1.3称重：碳钢及低合金钢称准至1mg，耐蚀材料称准至0.5mg。

如用大口径试验管时，可称准至5mg。

6.1.4装管和测量尺寸：将已称重过的不同长度试验管(4.1.2) 与接头(4.1.3) 联接。

严格检查联接处是否漏水，然后测量其有效传热长度(m) ，准确至1mm，见图2。

计算有效传热长度的公式：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1) 式中：l- 试验管有效传热长度，m；l1- 换热器有效长度，m；l2- 联接接头总长度，m。

6.1.5记录：将各试验管的重量、长度、腐蚀面积、传热面积和排列位置等分别记录在附录 A 表A2的表格中。

6.2仪表校正应事先对流量、温度、pH 值等计量义表进行校正。

6.3清洗每次试验前用自来水进行系统清洗。

需要时亦可用5%盐酸溶液(含1%六次甲基四胺)进行清洗，若管道材质是不锈钢，可用硫酸或硝酸溶液清洗。

6.4预膜及水处理剂投加方式试验管若要预膜时，可待上述 6.1 ～6.3 工作完毕后，直接一次性投加预膜剂于集水池中。

正常运行时，必须均匀地投加水处理剂于集水池中。

7试验步骤7.1开机每次开机时，必须先开水泵，然后再通入蒸汽或加热产生的蒸汽。

停机时应先停止加热( 或蒸汽) ，30min 后再停水泵。

7.2清洁管热阻测定待蒸汽温度和冷却水流量已达规定值，并稳定2～6h 后，可每隔15～30min 测量冷却水进出口温度和蒸汽温度共8 次。

测量时应严格地将流量、进口温度、蒸汽温度控制在规定值。

用数理统计方法舍去其中异常值，求出其算术平均值，清洁管热阻r 按式(2) 计算：式r- 清洁管热阻m2·℃di- 试验管内径，m；G- 冷却水流量，T- 蒸汽温度，℃；t ′进- 冷却水进口温t ′出- 冷却水出口温4186.8- 水的热容，J/kg ·℃；l- 试验管有效换热长度，m；3600- 从小时换算为秒的数值。

7.3瞬时污垢热阻测定测定清洁管热阻r 后，可每隔2h按7.2 方法测定以m2·℃ /W表示的瞬时污垢热阻，由式(3) 计算：式中：G-冷却流量，kg/h；r- 清洁管热阻，m2·℃ /W；t 进- 冷却水瞬时进口温度，℃；t 出- 冷却水瞬时进口温度，℃；t ′进- 清洁管时冷却水进口温度，℃；t ′出- 清洁管时冷却水进口温度，℃；T- 蒸汽温度，℃；di- 试验管内径，m；l- 试验管有效传热长度，m。

7.4浓缩倍数、极限碳酸盐硬度和蒸发量的测定在不排污情况下，每隔2h按GB6905氯化物的测定、GB10539钾离子的测定和HG5�1502 碱度测定：a. 总碱度(M) ；b. 钾离子( 无药剂干扰时，亦可选用氯离子) 。

7.4.1浓缩倍数的计算：冷却水中的浓缩倍数(N) 可按式(4) 计算：K 循- 循环冷却水中钾离子含量， mg/L ； 补- 补充水中钾离子含量， mg/L 。

极限碳酸盐硬度的计算：以× 10-3mol/L 表示的极限碳酸盐硬度 (M)按式 (5) 计算：(5)式中： M M 当 M ′ 7.4.37.5C3计算7.6 除钾离子、 氯化物和碱度必须测定外， 其余化学分析测定项目可根据工艺要求自行决定。

7.7 试验周期连续试验周期不得少于 15 天。

试验过程中若出现故障，冷却水循环中断次数不得大于 2 次，每次时间不得大于 6h 。

8 试验后处理8.1 试验结束后，将试验管取下，观察腐蚀的结垢情况。

分别测定污垢化学成分，年污 垢热阻 r ，污垢沉积率 mcm ，平均垢厚 X ，垢层密度 ρ和腐蚀率 B ，局部腐蚀深度。

8.2 将试验管一端紧压在橡皮胶板上，另一端用滴定管加入蒸馏水量取体积为 V1。

将水放出后，试验管在 105℃鼓风烘箱中干燥至恒重，其质量为8.38.48.58.69 结果的表示和计算9.1 腐蚀9.1.1 以 mm 年/ 表示的年腐蚀率 (B)按式(6) 计算：式中：K 7.4.2 N ′- 循环冷却水瞬时的浓缩倍数； ′缩- 循环冷却水瞬时的总碱度， mg/L ； 补- 补充水瞬时的总碱度， mg/L ； 缩值符合式 (5) 时，即为极限碳酸盐硬度 M 。

蒸发水量的计算：以 m3/h 表示的循环冷却水蒸发水量 (Qe)可按附录 C2计算。

排污水量和补充水量的计算： 以 m3/h 表示的排污水量 (Qb)和补充水量 (Qm)可按附录 分析测定项目G2。

用不锈钢匙轻刮烘干后管内污垢，按 HG5-1600～1607 方法测定污垢的成分。

上述试验管再按附录 B 的方法进行处理。

再按 8.2 方法量取体积和称重，其体积和质量分别为 V2 和 G3。

将试验管剖开，详细观察记录腐蚀形貌，典型的试样应进行拍照。

K-3.65 ×103； 试样腐蚀后减少的质量， g ； 试验时间， d ； 试样腐蚀面积， cm2； 金属密度， g/cm3(碳钢 7.85 ，铜 8.94 ，黄铜 8.65 ，不锈钢 7.92) 。