pH=6.08的生活饮用水可以长期饮用吗?如不能，该如何解决这个问题_百度知道
pH=6.08的生活饮用水可以长期饮用吗?如不能，该如何解决这个问题
这是农村里的井水，也是村里生活饮用水的来源之一，最近加深了一下井的深度，结果检测到水的pH=6.08，按照标准是不符合直接饮用要求，但该如何解决此问题？如果长期饮用这种水会有什么后果？
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先去医院检查一下对身体有没有具体影响。如果很大的话，应该采用适当的方法解决。
我国国家标准《生活饮用水卫生标准》GB中，PH值城镇应在6.5至8.5之间，农村应在6.5至9.5之间，此标准为常规限值指标。所以不可以，具体怎么解决，很抱歉我不知道
去医院检查有没有具体的对身体的影响。如果大，应该采取适当的解决方案。
不可以的，因为饮用水的标准是6.5~8.5
应该会有问题吧
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出门在外也不愁随着水资源的污染越来越严重，水资源的保护和合理利用已受到人们的普遍关注．请参与讨论下列有关问题：（1）下列能确认水是由氧元素和氢元素组成的实验是：③（填序号）．①水的蒸馏&&&&&②水的蒸发&&&&&③水的电解&&&&&&&④水的净化（2）若要测定井水的酸碱度，可选项用pH试纸来测定．（3）学校附近的某工厂近期排出的废液中含有大量的硫酸铜，对人体及农作物有害．为帮助工厂治理废水并回收铜，同学们分别提出了一些方案：A、向废液中加入铁粉&&&&&&&&&&&&&&&B、向废液中加入稀盐酸C、向废液中加入氢氧化钠&&&&&&&&&&&D、向废液中加入活性炭你认为最合理的方案是A．（4）水是常用的溶剂．若要配制50g&5%的氯化钠溶液，需要进行如下的操作：①计算（需要氯化钠2.5g）；②用托盘天平称量2.5g氯化钠；③用50mL（填“10mL”或“50mL”）量筒量取47.5mL水；④将两者置于烧杯中，用玻璃棒搅拌．（5）茶杯内的纱网，可将茶与茶水分离，便于饮用．该设计与化学实验中的过滤操作原理是一致的．企业名称：济南益水科技有限公司
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邮编：250033
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油田污水电磁防垢除垢(硕士论文)
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学校代码：10425 学&&& 号：S0506942 中国石油大学硕士研究生学位论文 (申请工学硕士学位) 油田污水电磁防垢除垢 技术研究 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 学科专业：& 油气储运工程 培养方向：& 多相管流及油气田集输技术 硕 士 生：& 毛平平 指导教师：& 安家荣（副教授） &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
油田污水电磁防垢除垢技术研究 毛平平（油气储运工程） 指导教师：安家荣 副教授 摘 要 &&&& 通过对现今油田污水性质及结垢原理进行研究，发现油田水结垢是个复杂的过程，受许多因素的影响。对比三大防垢措施，电磁防垢除垢以其投资少、见效快等优点迅速发展并得到了广泛的应用。对电磁防垢除垢应用情况、实验机理及其作用的影响因素进行了深入研究，为下一步开展防垢除垢试验研究奠定了基础。 设计并组装了一套可靠实用的实验系统。通过模拟油田采出水混合结垢，采用电磁变频技术，改变不同的影响参数，研究磁场强度、溶液硬度、溶液温度、溶液流速、溶液 pH 值、处理器管材、溶液的组成及溶液中存在的离子分别对电磁变频阻垢的影响。 在实验的动态热阻法中，结垢诱导期是一个影响结垢的重要因素。通过分析不同参数条件及电磁防垢作用下的结垢热阻曲线，发现各参数对电磁防垢效果影响各不相同。通过实验验证了变频阻垢的效果得出了各参数对其的影响效果。对结果进行了评价分析，对今后的实践应用具有指导作用。 关键词：结垢，电磁防垢，变频阻垢，结垢诱导期
第1章 绪论 &&& 水是石油的天然伴生物。目前我国大部分油田采用了注水开发方式，每生产1吨原油约需要注2～3吨水，因而水和石油生产的关系极大。 随着油田注水的进行带来了两个问题。一是注入水的水源问题，人们希望得到能提供供水量大而稳定的水源；二是原油含水量不断上升，含油污水量越来越大，污水的排放和处理是个大问题。在生产实践中，人们认识到油田污水回注是合理开发和利用水资源的正确途径。 但是油田污水水质复杂，含有许多有害成分。因此对油田注入水的水质应有一定要求，否则会带来一系列新问题。 污水中大量成垢盐类随着温度、压力变化，以及因与不同水的混合，将出现结垢、堵塞现象。例如，某油田一口油井投产仅 10 天，21/2英寸[1]集油管就因积垢而被堵死，先后更换6次管线，最后被迫关井 。 3 3目前每年注水约 6.2 亿m3 ，每年产出水约 3 亿m3 ，这些水随原油产出，原油脱水后水中常常带油，而且地层采出的水，都不同程度地含等Ca2+,Mg 2+, Fe2+,Fe 3+,SO 42+,CO32-, 等离子，从保护环境的角度出发，4 3不能随便排放，而要求100%处理回注，这样做一方面可以利用污水资源[2]减少注入新鲜水的量，另一方面可以减少对环境用水的污染 。 油田污水的不合理回注和排放，不仅使地面设备不能正常工作，而且会因地层堵塞而带来危害，同时也会造成环境污染。因此，针对油田水腐蚀、结垢和细菌造成的危害，采取有力的缓蚀、防垢和杀菌措施，[1]不断提高和改进油田水处理技术已成为势在必行的重要课题 。其中结垢问题已同砂、蜡、水、稠问题一样，成为采油工艺和油气水处理工艺中不可忽视的研究课题。 近十年来，随着高新技术的发展（如电磁防垢技术），防垢除垢技术有了快速发展，效果也更加突出。 本论文主要对上述电磁防垢除垢技术的机理及其应用实验作详要的研究。
第2章 油田污水结垢防垢研究现状 &&& 所谓结垢就是在一定条件下从流体中析出的固体物质，在管线、设备上或地层内的沉积。油气处理管线结垢是经常的事，特别是污水管线、脱水器放水管线和注水管线结垢严重。胜利油田某注水站房水管线结垢速度十分惊人，一个月内可将1”管线堵死，两个半月可将4”管线堵死，半年内可将8”管线堵死，管线结垢使排水量减少，因而影响脱水器的处理量，由于结垢使管线摩阻增加、能耗增加。如大庆油田污水管线结垢仅摩阻增加一项就是全油田耗电费用增加70多万元。结垢还会严重影响生产，甚至被迫停产，如江汉油田有些井原油含盐高达10万mg/L，油井或出油管线往往结盐，使油井不能生产。长庆油田采油厂，因结垢问题，许多站点面临停产威胁，年净损失达40万元。地层内也会结垢，堵塞渗流孔道，影响采油量和采油速度 。 结垢的危害显而易见，它降低了设备传热效果，严重时会引起堵塞，必须及时清理；引起设备和管道局部垢下腐蚀，并为SRB细菌的繁殖提供了有利条件；降低水流截面积，增大了水流阻力和输送能量 。总之，严重影响了设备的运行，造成的巨大的经济损失，大大增加了油田的成本。因此，开展污垢成垢机理、抗垢方法的研究，无疑具有重要的意义。 本课题的研究目的是从一般意义上探讨结垢、防垢的机理，及进行电磁处理对水各个参数的影响实验研究，并对电磁防垢除垢实验进行定量研究。 2.1 污垢的分类 &&& 循环冷却水系统在运行的过程中，会有各种物质沉积在换热器的传热管表面。这些物质统称为沉积物。他们主要是由水垢（scale）、淤泥（sludge）、腐蚀产物（corrosion products）和生物沉积物（biological deposits）构成。通常，人们把后三者统称为污垢（fouling）。天然水中溶解有各种盐类，如重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等。其中以溶解的重碳酸盐如Ca(HCO3)2,Mg(HCO3)2为最多，也最不稳定，容易分解生成碳酸盐。当含重碳酸盐较多的水作为冷却水，当它通过换热器传热表面时，会受热分解：Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2􀀖冷却水通过冷却塔相当于一个曝气过程，溶解在水中的CO2会逸出，因此，水的pH值会升高。此时，重碳酸盐在碱性条件下也会发生如下反应：Ca(HCO3)2+2OH-=Ca(CO3)2+2H2O+CO32这些碳酸钙和磷酸钙都是微溶性盐，溶解度小，而且随着温度的升高而降低。因此，在换热器的传热表面上，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中析出沉积在传热表面上。此外，水中溶解的硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等，当其阴、阳离子浓度的乘积超过其本身溶度积时，也会生成沉淀沉积在传热表面上。这类沉积物通常称为水垢。由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，故又称为硬垢。大多数情况下，由于硫酸钙的溶解度远远大于碳酸钙，换热器传热表面上形成的水垢是以碳酸钙为主的[3]。污垢一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂质碎屑、腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其黏性分泌物等组成。由于这种污垢体积较大、质地疏松稀软，故又称为软垢。它们是引起垢下腐蚀的主要原因，也是某些细菌如厌氧菌的生存和繁殖的温床。这类污垢除了影响传热外，更严重的是将助长某些细菌如铁细菌的繁殖，最终导致关闭腐蚀穿孔而泄漏[3]。实际上，一般垢都不是单一的组成，往往是混合垢，只不过以某种垢为主而已[2]。对于油气集输系统而言，最常见的污垢类型是结晶污垢，在某些情况下，还可能有颗粒污垢及生物污垢。油田含油污水与其它水混注系统中结晶污垢的种类很多，其中危害最大的是：碳酸钙垢，硫酸钙垢和硫酸钡（包括硫酸锶）垢。2.2 油田污水主要杂质的组分和性质2.2.1 阳离子组分1） 钙。钙离子是油田水的主要成分之一，有时它的浓度比较低，但有时它的含量可高达30000mg/L。钙离子对油田水的影响也是重要的，因为它能很快地与碳酸根或者硫酸根离子组合，并沉淀生成附着的垢或悬浮固体，因而通常是造成堵塞的主要原因之一。2） 镁。通常镁离子浓度比钙离子低得多，但镁离子与碳酸根离子结合也会引起结垢和堵塞问题。不同的是通常碳酸镁引起的结垢和堵塞不如碳酸钙那样严重。3） 铁。地层水中天然的铁的含量很低，因此在水系统中铁的存在并达到一定含量通常则标志存在着金属的腐蚀。在水中铁可能以高铁（Fe3+）或低铁（Fe2+）的离子形式存在，也可能作为沉淀出来的铁化合物悬浮在水中，故通常可用铁的含量来检验或者监视腐蚀情况。应当注意，沉淀出来的铁化合物还会引起地层的堵塞。4） 钡。钡离子在油田水中之所以重要，主要是由于它能和硫酸根离子结合生成硫酸钡，而硫酸钡是极难溶解的，甚至少量硫酸钡的存在也能引起严重的堵塞。与此类似，油田水中的锶离子（Sr2+），也会导致严重结垢和堵塞[1]。
2.2.2 阴离子组分1） 氯离子。氯离子的主要来源是氯化钠等盐类，因此有时水中氯离子浓度被用来作为水中含盐量的度量。此外，由于氯离子是一个稳定成分，因此它的含量也是鉴定水质的较容易的方法之一。氯离子可能造成的影响，主要是随着水中含盐量的增加，水的腐蚀性也增加。因此，在其他条件相同的情况下，水中氯离子浓度增高就更容易引起腐蚀，尤其是点腐蚀。2） 碳酸根和碳酸氢根。由于这类离子能生成不溶解的水垢，因此它们在油田水中也是重要的阴离子。3） 硫酸根。由于硫酸根离子能与钙，尤其是与钡和锶等生成不溶解的水垢，因此硫酸根离子的含量在油田水中也是值得注意的一个问题，至于硫酸根离子对腐蚀的影响，则至今尚有一些争议而未得出定论[1]。2.2.3 油田水性质1） pH值。油田水中的pH值是判断腐蚀与结垢趋势的重要因素之一。因为某些水垢的溶解度与水的pH值有密切的关系，一般，水的pH值越高，结垢趋势就越大；若pH值较低，则结垢趋势减小。但结垢与腐蚀往往是一对矛盾，因此结垢趋势减小的同时，水的腐蚀性往往会增加。大多数油田水的pH值在4～8之间，但由于H2S和CO2都是酸性气体，当它们溶于水中后，能使水的pH值降低。2） 悬浮固体的含量。在已知体积的油田水中，用薄膜过滤器过滤出来的固体数量是顾及水的结垢堵塞趋势的一个重要依据。3） 浊度。浊度是水的“混浊”程度的一个量度，浊度高意味着水是不“清洁”的，含有较多的悬浮固体。水的浊度高也标志着地层堵塞的可能性大，因而浊度的测定也是应当控制的一个重要水质指标，而且可通过水中浊度的测定监视过滤器的性能。
4） 温度。水温将影响水的结垢趋势、水的pH值以及各有关气体在水中的溶解度。当然，水温对腐蚀也会有一定的影响，一般情况下，水温增高，腐蚀将加剧。5） 相对密度。由于油田水中含有溶解的杂质（离子、气体等），因此它总是比纯水更致密，一般油田水的密度均大于1.0。它也是水中溶解固体总量的直接标志，即比较几种水，就能估计出溶解于这些水中的固体的相对量。6） 溶解氧。溶解氧对油田水的腐蚀和堵塞都有明显的影响，它不仅直接影响水对金属的腐蚀，而且如果水中存在溶解的铁，氧气进入系统会使不溶的铁的氧化物沉淀，从而造成堵塞。7） 硫化物。油田水中的硫化物（主要是H2S）可能是自然存在于水中的，也可能是由于水中存在的硫酸盐还原菌（SRB）产生的。此外，硫化物也可能对堵塞产生一定的影响，这是因为硫化铁（FeS）既是一种腐蚀产物，也是一种潜在的地层堵塞物。8） 细菌总数。由于油田水中细菌的存在，既可能引起腐蚀，也有可能引起堵塞[1]。2.3 油田水常见的水垢类型油田水中通常只含有少数几种水垢，油田水常见的水垢及影响结垢的主要因素见表2-1。其中，油田污水中最常见、影响最大的水垢是碳酸钙，它在水中的溶解度是很低的，因此在油田水中，十分重要的溶解和沉淀问题就是碳酸钙的溶解平衡。碳酸钙在水中的溶解反应为：Ca2++CO32-=CaCO3􀁕 (2-3)CO32-离子的浓度直接受水的pH值和碳酸平衡状态的影响。碳酸平衡各级反应式为：
表2-1 油田水常见的水垢及影响因素&
结垢的主要因素&
二氧化碳分压、温度、含盐量、pH值
CaSO4+2H2O(石膏)
CaSO4（无水石膏）
温度、压力、含盐量
温度、含盐量
氢氧化亚铁
腐蚀、溶解气体、pH值
CO2+H2O=H2CO3&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &(2-4)
H2CO3=H++HCO3-&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(2-5)
HCO3-=H+CO32-&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (2-6)
由反应式(2-5)和反应式(2-6)可以得到:
2HCO3-=CO32-+H2CO3&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (2-7)
由反应式(2-4)和反应式(2-7)可以得到:
2HCO3-=CO32-+CO2+H2O&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(2-8)
反应式(2-8)是水中三种状态碳酸的统一化学式，即游离碳酸(CO2、H2CO3)、重碳酸盐碳酸(HCO3-)和碳酸盐碳酸(CO32-)的统一化学式。水中的离子要同时参与碳酸平衡和碳酸钙溶解平衡两方面的反应，所以，油田水中碳酸钙的溶解平衡可以用下列可逆反应来表示
Ca(HCO3)=CaCO3↓+CO2↑+H2O&&&&& (2-9)
当该反应达到平衡时，油田水中溶解的碳酸钙，二氧化碳和碳酸氢钙量保持不变，这时不会在管道、用水设备和油井的岩隙中产生结垢现象。影响碳酸钙溶解平衡的因素主要有：①二氧化碳的影响；②温度的影响；③pH值的影响；④含盐量的影响[1]。本课题就是针对碳酸钙垢展开电磁防垢除垢技术的实验研究。2.4 结垢的原因――结垢理论1．不相容论。两种化学上不相容的液体（不同层位含不相容离子的地层水，地层水与地面水，清水与污水）相混，因为含有不同离子或不同浓度的离子，就会产生不稳定的、易于沉淀的液体。如胜利纯化油田，两个不同层位的水一混合就结垢，主要因为一层含SO42-，另一层含Ba2+,Sr2+较多，混合生成BaSO4。长庆马岭油田南区地层水含Ba2+;，但不含SO4;;，而注入洛河水含SO42-;，较多，故采出原油和水中含Ba2+;，SO442-;，、，使大部分计量站和转油站都结垢，严重地影响了生产。 2．热力学条件变化论。当井下热动力条件不变时，即使有不相容离子，且为过饱和溶液，也会处于稳定状态。在油井生产过程中，和油气水处理管线设备运转过程中，压力下降，温度下降，或流速变化，高矿化度水就会结垢。对油井来说，一般井下300～400米处结垢最严重，对集输处理管线来说，污水管线结垢最严重，在弯管处，阀门处更易结垢。3．吸附论（结晶动力学理论）。结垢可分三个阶段：垢的析出、垢的长大和垢的沉积，垢是晶体结构，管线设备表面是凹凸不平的，是微观的毛糙面，垢离子会吸附在壁面，以其为结晶中心，不断长大，成为坚实致密的垢
2.5 影响结垢的因素1．温度。温度主要影响盐垢的溶解度。温度升高，碳酸钙的溶解度降低，因此温度高CaCO3更易结垢，温度升高往往使Ca(HCO3)2分解而结垢，如式(2-9)所示。对石膏垢，则要看其是石膏(CaSO4*2H2O)半水石膏(CaSO4*1/2H2O)还是无水石膏(CaSO4)也叫硬石膏，对CaSO4*2H2O&40℃时，其溶解度随温度升高而增大，&40℃溶解度随温度升高而降低，（见下图）可以看出33℃以下结的石膏可能为(CaSO4*2H2O)，超过此温度则会结CaSO4垢，温度80℃则会结CaSO4*1/2H2O垢，在37.7℃以上，CaSO4的溶解度比CaSO4*2H2O更小，因此，在较热或较深的井和部位，主要结CaSO4垢。
图2-1 石膏垢的溶解度简图对BaSO4，其溶解度最小，只有几个ppm，但其溶解度随温度升高略有增大。2．压力。压力影响CaCO3垢，主要是影响CO2分压，压力降低CO2分压降低，平衡向右移动，使CaCO3更易于沉积。压力增大，CO2分压增大，CaCO3的溶解度增加，结垢可能性就减小，如式(2-9)所示。 3压力降低使CaSO4的溶解度变小的原因与碳酸钙不同，它与CO2无关，压力增加，使CaSO4的体积减小，使分子体积大大改变就需大大增加压力，无水石膏CaSO4在100℃和0.1MPa下，在蒸馏水中的溶解度为0.075%(w)；压力增至10.0MPa时，溶解度增到0.09%。压力下降对地层井筒和管线结垢都有较大影响。3．pH值的影响。水中CO2含量影响pH值和CaCO3的溶解度，pH值较低，CaCO3沉淀会少，反之，pH值较高，CaCO3沉淀就会多。对铁化物垢也一样，而对硫酸盐型的垢，pH值影响不大。4．水中溶盐的影响。水中含盐量(NaCl)增加，CaCO3溶解度增加，加20×104mg/L NaCl到蒸馏水中，CaCO3的溶解度增加1.5倍，BaSO4的溶解度增加更显著，温度不变，加入10×104mg/L NaCl会使BaSO4的溶解度增加13倍，对CaSO4加15×104mg/L NaCl，溶解度增加3倍，故这几种垢的结垢趋势均随水中含盐量的减少而增大[2]。2.6 油田防垢方法多年来，人们认为油田水结垢是不可避免的，因此对这一问题没能引起足够的重视。近30年来，结垢问题对油田正常生产的影响日益严重并消耗了巨额资金，国内外对集输系统的防垢问题日益重视，石油工作者在油田防垢除垢技术方面做了大量研究工作，并取得了不少进展[4]。防止结垢的基本思路通常有两种：①防止结垢物质的形成；②防止结垢物质之间的粘结及其在传热表面上的沉积。基于这两种思路，目前国内外油田采用最多的防垢方法是化学防垢法，近年来出现了物理和工艺的防垢方法。前者主要是通过稀释方法或加入阻垢剂来防止结垢物质的形成，而后者则是通过造成某种条件或改变外界条件来破坏成垢。2.6.1 化学法防垢化学法防垢主要是通过稀释和加入化学阻垢剂的方法阻止或减少无机盐在溶液和流体通道壁上的结晶沉淀。2.6.2 物理法防垢物理法防垢是通过某种作用阻止无机盐沉积于系统壁上，同时允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶，但要求这种结晶悬浮于溶液中而不粘附于系统的器壁上。目前在油田生产中采用的物理法防垢技术主要有以下几种：①晶种技术；②超声波处理；③磁防垢技术；④高频及射频防垢技术。另外，新的物理法防垢技术仍在不断推出，如采用新型的表面处理技术来减少结垢，包括表面等离子处理技术、复合镀层低能表面技术等。本课题提出的电磁变频防垢技术即属于物理法防垢。2.6.3 工艺法防垢工艺法防垢主要是通过改变垢物形成的外部条件来实现防垢。具体实施时，工艺法措施各有利弊，不可多种措施同时使用，应根据油田的实际情况酌情选用。
第3章 电磁防垢除垢理论研究3.1 电磁防垢简介电磁防垢除垢技术，是从电磁处理水技术展开的。所以，电磁防垢除垢技术，也就是电磁处理水的一个应用领域。电磁处理水，在医疗保健上获得一系列应用，其中就包括电磁处理水的防治结石疾病的应用。水经过电磁场处理之后，俗称“磁化水”。其实这种称谓不妥。因为水是抗磁性物质，达不到宏观磁化状态。所谓“磁化水”，之所以被应用，当然不是它的什么“磁化”状态的问题。事实上水被电磁处理之后，只是有一系列物理化学性能的改变而已。所以应当叫做“磁处理水”为宜。如水被电磁处理之后其表面张力、溶解度、粘滞性、磁化率、渗透压、紫外光吸收率和pH值等，都发生一定程度的改变。电磁处理水的应用是与这些参数的改变密切相关的，尽管对作用机制目前还不太清楚。电磁防垢除垢不是先理论后实践，而是从应用实践开始的在实践中去探讨理论。电磁防垢除垢技术，时有信息报道，但有价值的研究论文还不多。在国外，前苏联和日本早有研究。我国大约在60年代以后开始研究了，取得了一定的成绩。但由于种种原因还未推广开来。主要问题：重复性不好，存在一定的盲目性。由此可见电磁防垢除垢技术，目前正处于发展阶段[5]。3.2 电磁防垢的研究现状、应用概况及发展趋势3.2.1 电磁防垢的研究现状水系统的防垢采用化学方法，其效果显著，但成本高、操作复杂、也增加了环境负荷。而成本低、无污染的电磁场防垢技术具有特有的优势和广阔的应用前景。
电磁现象是一种普遍存在的物理现象。随着科学技术的发展，人们对电磁现象的认识日益深入，对电磁现象的研究和利用也愈加广泛。电磁场水处理就是其中一个较特殊的领城。原水在强大磁力线作用下，水中离子即被磁处理。阴阳离子按磁场N?S极方向被推向各自一边，迅速被大量单个水分子吸引、分隔包围成团状结构，则阴、阳离子无法互相接触碰撞，当水温升高时，亦无法因溶度积下降而结合成垢，如硬度350～400的水，经电磁处理后，可减少沉积物达92%，因而有防止结垢的作用[6]。电磁场水处理是一种物理法，具有无毒无污染的特点，应用方便、投资少、容易屏蔽、节能、环保、运行维护方便和成本低廉的优点,因此应当得到重视。电磁处理器在水处理中可集防垢、除垢、缓蚀、分离净化、杀菌等多功能于一体。随着环境保护的日益严格和水资源的日益紧缺，电磁处理技术将得到愈来愈广泛的重视。对此进行系统研究无疑具有重要的意义[7]。世界上许多国家（如前苏联、欧美等国）对电磁处理防垢进行了较广泛的基础研究，由于水体的复杂性、实验条件的限制等多方面原因，部分研究结果还存在着差异和矛盾，然而基础研究还是取得了较好的成果，并极大地推动了该技术的应用与发展。3.2.2 电磁防垢的应用概况电磁场水处理的实际应用过去多见于民用领域，像电磁处理饮用水及电磁处理水灌溉，其原理神秘难明，其效果无衡量标准，往往根据电磁处理水的一些特性臆想其功能，其结果可想而知。近年来，随着高性能永磁体制造技术的发展，使得电磁场水处理技术的工业应用得以实现。人们对磁性的了解与应用, 历史悠久, 我们的祖先在公元前四世纪就知道把磁石沉于井底, 饮用井水以治疗疾病[7]。
目前，电磁处理防垢主要应用于各种循环冷却水和热水锅炉系统，在蒸汽锅炉中也能应用，但由于温度大于100℃以后，溶液过饱和度大，产生的软泥较多，排污量大，能量浪费大，故电磁处理防垢比较适合90℃以下的体系防垢。从理论上讲，电磁处理防垢应适用于所有体系，只是不同的体系有不同的最佳作用条件。迄今为止，在国外电磁处理装置已广泛用于工业与民用给水系统中防垢、除垢、杀菌、防腐等。我国从20世纪50年代就开始了电磁技术用于锅炉水除垢和防垢的研究与应用。鉴于磁场与电场的关系，电场防垢装置：静电水处理器（高压直流）、电子水处理器（低压直流）和高频电子水处理器等也相继被开发出来。尤其是一些高出力的电场（高频达10MHz以上，高压达7000V以上）防垢除垢装置，它们弥补了永磁装置磁感应强度小（小于1特拉斯）的缺点，因而得到了广泛的应用，其发展势头已超过了永磁装置[8]。3.2.3 电磁防垢的发展趋势自1890年France和Cabell申请专利起，电磁场用于水处理已有100多年的历史了。1945年比利时工程师弗米伦（T.Vermeriven）发现水流经磁场后，所含的钙镁等硬度盐类不再以硬垢形式析出，而是形成松软而缺乏附壁能力的泥渣，可以借助排污排走。之后，水的电磁处理技术得到了广泛的研究与发展。迄今世界上有很多公司生产电磁处理装置，其设备已广泛用于工业与民用给水系统中防垢、除垢、杀菌、防腐及石油开采、农业灌溉和医学等领域。我国从50年代就开始了电磁技术用于锅炉水除垢和防垢的研究与应用，并于1959年生产了第一台永磁处理器，电磁处理器的应用也几经反复，也有一些厂家生产电磁处理器，近年来也开发出了“超强套筒式内磁处理器”和“BCH型波纹管式磁防垢除垢器”等。相关的静电水处理器、电子水处理器和高频电子处理器的开发与应用亦得到了长足的发展。有关电磁处理器在水的防垢与除垢方面的应用报道近年也有一些。尽管电磁处理防垢与除垢的研究与应用取得了可喜的成果，但由于水的性质千差万别，所报道的研究结果重复性及可比性差，结果也相差甚远，至今还没有建立令人信服的理论与模型，使得电磁处理器的设计与应用缺少理论指导。加上各生产厂商对研究与应用中得到的电磁设备参数实行了保密，极大地阻碍了电磁处理器的推广应用与发展。电磁处理防垢技术经过几十年的曲折发展，其应用和理论研究都已取得可喜的成绩，人们对该技术的认识也趋于理性化，既不否定其效果，也不夸大其作用。然而电磁处理防垢技术在许多方面还有待进一步的研究与发展，主要表现在以下几方面[8]：① 基础理论的研究还滞后于应用研究。电磁处理防垢的机理还没有真正认识，对电磁处理作用的最佳条件、影响因素还没有完全了解，尤其是定量研究还较少，关于水溶液中的成垢物质的饱和度、离子的种类与浓度、pH值、磁场强度、作用时间、流速、温度等因素对防垢效率的定量影响及相互间的定量关系很少报道，因而在电磁处理应用设计过程中缺乏定量的依据作指导，很多依赖于经验，影响了其应用的成功性。加强定量的基础理论研究是将来的重要发展方向。② 相关的实验手段还有待进一步发展和完善。由于水的性质很复杂，实验手段和分析方法的欠缺导致实验结果的重复性差、误差大、可靠性低。③ 电磁处理防垢方法虽然有效果，但也存在局限性，还必须利用其它方法来弥补其不足，以提高其应用的成功性、扩大其应用范围。④ 目前有关电磁处理防垢与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、磁场强度、作用时间、流速、温度等因素对防垢效率定量的影响及相互间的定量关系等很少报道。加强定量的基础研究，建立和完善电磁处理防垢的理论模型是将来发展趋势之一。由于电磁场处理防垢技术是一种物理技术，在环境保护和降低生产成本等方面具有其他方法不可比拟的优势，已日益受到人们的重视。3.3 电磁防垢除垢方法及电磁处理器分类3.3.1 电磁防垢除垢方法分类（1）永磁除垢法：基本原理是在油气集输管道的易结垢地段安装永磁除垢器，当永磁除垢器产生磁力线作用于已产生的沉淀垢时，将产生一定的电动势；由于无机盐沉淀在水中本来就有一定的电离度，当受电场作用后，油田水被磁处理，会增大无机盐沉淀的电离度，破坏垢的生成和促使垢物溶解，或使老垢变松而脱落，从而被流体携带走[9]。（2）变频共振法：众所周知，水是由一个氧原子和两个氢原子组成的，通常水中80％的水分子是由氢键缔合成水分子团的形式， 这种水分子团对碳酸钙（水垢）的溶解程度较低，使水垢很容易析出，变频共振就是向水中施加一个与其自然频率相同的频率，从而引起水分子产生共振，共振的结果，使氢键断开，使水分子团变成单个的极性水分子，因而提高了水的活化性和对水垢的溶解度，极微小的水分子可以渗透、包围、疏松、溶解、去除热水器、锅炉等热交换系统内的老垢，同时，浮在水中的钙离子和碳酸根离子相互碰撞，形成特殊的文石碳酸钙体，其表面无电荷，因此，不能再吸附在管道上，从而达到除垢、防垢的目的。由于不同条件下水的温度、硬度、黏度、pH值不同，其内部的自然频率就不同，所以其共振频率也不可能相同。因此，只有采用变频共振技术，才能确保使任何水质条件下的水分子产生共振，从而达到除垢、防垢的效果。变频是手段，共振是目的，变化的频率覆盖了所有水质的自然频率，变频的过程，就是寻找水中的自然频率的过程，没有变频，就不能保证对任何水质都能够产生共振，也是说不能保证对任何水质都能达到除垢、防垢的效果。由此可见，只有“变频共振”式电磁阻垢技术才能避免过去传统的电磁阻垢仪会出现此处有效、彼处无效的情况[10]。3.3.2 磁处理器的分类及其适用水质磁处理器的形式多种多样。根据产生磁场的方式可分为永磁和电磁两类；根据磁体与流体是否接触可区分为浸入式与非浸入式两种；根据磁场方向与流体流动方向间的关系可分为正交式和平行式两种；从许多文献报道的事例中可以看出防垢与除垢得到肯定结果的多为正交式的设备，产生磁场的方式及磁体是否与水接触似乎不重要，故目前研究与应用中使用的磁处理设备多为正交式。工程上常见的永磁处理器有以下几种：（1）静电除垢仪：静电除垢仪是一个圆柱形装置, 其中心装有一个金属芯棒作为阳极, 芯棒外裹有塑料或尼龙等高分子材料的绝缘层, 壳体为阴极, 由镀锌无缝钢管制成。阴、阳两极上通以直流高压电, 被处理的水从芯棒与壳体之间的高压静电场通过。衡量静电除垢仪的质量从两个方面, 一是其阴阳极之间静电场的强度是否满足防垢除垢的要求, 二是阳极芯棒外的绝缘层和阴极的接地是否良好, 以避免触电事故的发生。（2）电子水处理器：电子水处理器的中心装有一个涂上保护膜的金属网状发射极, 有的外面包以由高分子材料, 玻璃或陶瓷等组成的介质层, 由镀锌无缝钢管组成的壳体作为接收极。（3）内磁式水处理器：关于内磁式水处理器, 建设部已着手制订了行业标准。对于产品外观、介质温度、产品的磁学性能(包括处理器中心最大磁强和外壳漏磁磁强等) 以及抗内压等都有明确的规定,对其产品质量已经比较容易衡量。3.4 电磁处理的阻垢影响因素及其最佳使用条件一般认为，水系统进行电磁处理主要是加快了溶液内部的结晶作用，从而使盐类在受热面上的直接结晶和坚硬沉积大大减少，起到防垢的作用。研究表明，电磁场的阻垢效果同电磁场强度、溶液过饱和度、流速及溶液中种离子等均有密切的关系[7]。3.4.1 硬度对电磁处理阻垢的影响西安冶金学院甘安生、史彭(1990)研究了硬度对电磁处理水防垢效果的影响。认为当水中碱度远小于水中硬度时，电磁处理水防垢效果不明显；当水中碱度大于8mg当量时，可考虑采用电磁处理水防垢。3.4.2 电磁场强度对电磁处理阻垢的影响Y Wang(1997)的试验结果表明，当外加电磁场时(其强度为2000Gs),CaCO3成核速率大大提高，观察到溶液体相开始迅速的结晶过程。好像雪崩一样，生成更多的细小的不规则的晶粒。他们获得的结晶同前苏联Tebenihin, Gusev (1968)的试验结果一致：将高硬度水在固定流速下0.1m/s。通过恒定电磁场，使用光学显微镜来计数晶体数目和估计晶粒大小。他们发现晶粒数量和大小同电磁场强度之间存在相关关系。当电磁强度升至8000Gs时，粒子数量增多。当电磁场强度达到3000Gs时，随强度增加晶粒变小。3.4.3 作用时间与流速的影响电磁处理作用的时间与次数是影响防垢和除垢的重要因素之一。通常一次通过电磁处理器的防垢效果较差，而循环作用的效果较好。[12]Baker和Judd研究发现,即使在最佳的电磁接触条件下,水一次通过电磁处理器后,在反渗透设备中, CaCO3的结晶速率等不受影响；而在循环和重复的电磁暴露的条件下，CaCO3沉淀的颗粒变大，沉淀是多孔性的，因而反渗透膜的截留率的衰减有时得到显著改善，但水通量的衰减改善不明显。电磁处理的作用时间与水的流速是紧密相关的，电磁处理存在着最佳流速。M.米海松[13]认为电磁场强度与水的流速的乘积有一恒定的最佳值。当电磁处理器电磁场强时，其最佳流速就小；反之亦然。Ploar公司[14]认为通过电磁处理器的最佳流速为1.5～3.0m/s相应的电磁场强度应达到Gs。目前电磁处理器选择的流速为2m/s左右，但也有选择较高的,如Grutsch[15]等发现碱性冷却循环水,利用电磁处理能成功地控制CaCO3和CaSO4垢的沉积,如采用6m/s的流速就可能抑制垢,并认为通常电磁处理失败的原因是电磁场强度、流速、材料等参数选择不当造成的[11]。3.4.4 离子的影响溶液中的离子种类不同电磁处理的效果是不一样的。研究较多的是CaCO3与CaSO4的影响。M.米海松34认为电磁场能影响碳酸钙的结晶过程，但对硫酸钙的结晶过程影响较小。研究还发现成垢物质的阴离子与阳离子受电磁场的影响是不一样的，Higashitani[16]的研究表明在CaCO3体系中电磁处理的影响主要是对成垢物质的阴离子起作用,电磁处理具有一定的记忆效应；他们用大于0.3T的电磁场分别处理Na2CO3溶液和CaCl2溶液10min以上，然后混合两种溶液形成过饱和CaCO3溶液，溶液中生成数目较少的CaCO3大晶体，在混合前的120h进行电磁处理也发现晶体的大小与数目受电磁处理的影响。在混合前单独对Na2CO3溶液和CaCl2溶液进行电磁处理发现：单独用电磁场作用于CaCl2溶液是没有效果的。也有研究发现Ca2+的浓度对电磁处理的效果有影响，如柴天禹[17]利用自制的高频电磁场试验发现对CaCO3与CaSO4的防垢率均在90%以上；防垢率随Ca2+浓度增加而降低，当Ca2+浓度在CaCO3中大于480mg/L，在CaSO3中大于6800mg/L时，防垢率明显下降。2+3+研究较多的阳离子是Fe2+或Fe3+。Fe2+化合物能阻碍方解石晶体的增长速率，对文石的增长速率没有影响。Duffy最早提出电磁处理是通过促进腐蚀而增加Fe2+起作用的，Fe2+等污染物的存在抑制了文石向方解石的转变。通常的水溶液都含有痕量的铁，铁离子对电磁处理的效果可能是有影响的[11]。3.4.5 溶液的pH值的影响与变化电磁处理的效果与pH值是紧密相关的。研究结果表明[18]，pH值对CaCO3体系影响明显。这可能与CO32-的平衡体系有关，因为CO2的溶解与脱气均能影响其平衡反应和pH值。有大量文献报道：电磁处理后溶液的pH值会发生变化，通常发现pH值是降低的，也有研究发现pH会升高。这也可能与CO2的脱气和溶解反应有关。如对Ca(OH)2溶液进行电磁处理后发现溶液的pH值从9.2降至8.5。变化的程度取决于电磁场的强度[11]。Simon (1997)认为电磁处理流动体系时，如冷却水循环系统中pH值的作用非常重要。他共做了三组对照试验，使用的是达7000Gs的电磁铁，其中两组分别固定pH在8.0和8.5，发现有无电磁场存在其成垢量和成垢速率基本上没有变化。第三组则不调节pH值，发现pH可下降0.5，成垢量减少48%[7]。2-我国哈尔滨工业大学张宝铭、刘有昌(1994)研究了硬度、pH、SO4对电磁处理效果的影响。发现将水进行电磁处理后，结垢量随总硬度增加而有峰值出现；当总硬度在250mg/L附近，抑垢率出现极小值；使用电磁处理的水，以pH在8附近为宜，其值过高或过低，均严重影响电磁处理抑垢的效果。当水中含SO42-时，电磁处理抑垢的效果被破坏。 3.4.6 其他影响因素除此之外，影响电磁处理阻垢的因素还有：1．温度。高分子运动加剧，磁化效率降低，因此处理流体的温度应&149℃。2．干扰磁场。电动机产生的磁场会干扰磁处理，使磁处理的磁场强度减弱，故磁处理器距电机应&0.9m。对大功率电动机（高压注水泵的电机）距离必须&3m。3．振动。高速叶轮泵会使流体中的矿物质去磁极化，当n=1750转／分时，大多数磁处理9S诱导的磁极化作用会完全消失(去磁极化)，因此，磁处理器应安装在泵出口后。4．金属材质。大多数球阀，管接头或设备外壁会使磁性处理的诱导磁场减弱或完全消失，黄铜能使流体去磁极化，应尽量使用铁质部件，磁处理器应距这类部件&1.5m。影响电磁处理技术使用效果的因素比较复杂，如：水、电磁场强度、水的流速、电磁场交变切割次数、流水间隙大小及电磁漏的防止等等。而有关电磁处理技术的理论依据，目前仍在不断研究当中，如果能够了解电磁处理技术的进一步理论，相信必能有助于水处理技术领域的发展。3.4.7 电磁场作用的最佳条件电磁场强度、电磁作用的方式、电磁作用时间、流速、溶液的性质（电导、pH值、碱度、离子的类型等）等都能影响电磁处理防垢的效果。电磁场强度是决定电磁处理效果的关键参数之一，电磁场在流体中是呈梯度分布的，只有电磁场强度达到足够大时，才对通过的流体都有作用，但对通过的流体的作用是有差异的，在较低的电磁场作用下如0.2特拉斯左右，只对接近电磁极附近的紊流流体起作用，电磁场作用的这种不均匀性也决定了电磁处理需要进行循环作用才能保证其作用的效果[8]。当电磁场与流体的流动方向垂直时，电磁作用最强，效果也最好，故通常采用正交式电磁场。流体的流速、电磁场作用时间也是决定电磁处理效果的关键参数，通常认为在电磁感应强度为0.6～0.8特拉斯时，最佳的流速为2m/s左右，对特定的流体，电磁场强度与流速的乘积有一最佳值，也有认为是电磁场强度、流速和电磁作用时间的乘积存在一最佳值，但由于文献报道中很少提到所使用磁体的长度，一次电磁作用时间很难进行计算比较。溶液的酸度、碱度、硬度对电磁作用的效果有明显的影响，通常认为pH值在7～9，碱度大于硬度时电磁处理防垢的效果才明显。溶液中离子的种类对电磁处理效果有明显的影响，有研究表明电磁处理主要是通过阴离子起作用的，如：用电磁场分别作用到CaCl2和Na2CO3溶液，混合后加热形成过饱和溶液，实验发现单独用电磁场作用于CaCl2溶液是没有效果的，而单独用电磁场作用于Na2CO3溶液的效果与同时作用于两种溶液的效果一样。阴离子的种类不同电磁处理防垢的效果是不同的：通常对含CO32-（磁化率-0.381cgsu）的体系的作用效果比含SO42-（磁化率-36.4cgsu）的作用效果要好。研究表明对含SO42-的体系需要较高的电磁场强度才有效果，这可能与离子的磁化率有关。阳离子对电磁处理的效果也是有影响的。用电磁场处理时，应限制水中铁磁物质含量。铁和锰的氧化物颗粒能在磁极上吸着，影响通水，甚至造成短路，使装置失效。通常规定铁、锰的总含量不超过0.5mg/L。否则，就需进行除铁处理。有的报道通过防垢装置后铁锰含量下降，因此误认为有降低铁锰含量的作用，实际上是被吸着的假现象，是不正常的。水中各种离子对电磁场处理影响最大的是钙镁等硬度盐类，随着硬度升高，排污率升高，排污间隔时间缩短[19]。3.5 电磁处理的特点电磁防垢与化学药剂防垢相比，其特点是不耗能、无噪声、少腐蚀、无污染、成本低、维修简单、安装管理方便[5]。（1）电磁处理器的寿命：电磁处理的过程是流体通过电磁场产生电磁处理效应的过程，电磁处理器一般由永磁材料制成，其电磁场强度随时间的延长而逐渐减弱，防垢效果也因此逐渐变差。（2）防垢效果的多极值性：电磁场对抗磁性水溶液的作用与外加电磁场的电磁感应强度的大小关系密切，表现为多极值关系。电磁防垢效果不仅与电磁感应强度、电磁感应峰值个数有关，还与溶液的浓度、温度及溶液中的离子类型等有关，因此，生产中不能盲目使用电磁处理器，必须针对水样进行分析，优化选择。（3）介质的磁记忆时间：在电磁场作用下，介质产生电磁处理效应，去掉电磁场后，介质需经一段时间的驰豫过程后才能回到处理前的状态，即被处理介质的电磁处理效应随离开电磁场时间的增加而逐渐衰减，介质从离开电磁场开始，到电磁处理效应完全消失，这一段时间为介质的电磁记忆时间。被处理介质电磁记忆时间的长短，与自身性质及电磁处理效果有关，同种介质，电磁处理效果越好，电磁记忆时间越长。实验发现在50℃以下时，介质记忆时间可达数小时或数天，高于60℃后记忆时间将大大降低。介质电磁记忆时间为T，介质流动速度为V，则电磁处理作用的有效距离L：LV；实际应用时一般取有效距离的一半作为电磁处理器设置间隔长度l，即l=L/2；因而，电磁处理器的设置数为防护管线长度与设置间隔长度之比M=Lg/l。原苏联、东欧对电磁场、电场防垢机理的研究和西欧、北美相近，都认为是电磁场或电场使水的结垢能力暂时改变，只对水垢的附壁能力作短时间的抑制。电磁场、电场处理不改变水的成分和化学性质。电磁场处理的水，仅是暂时失去结硬垢能力，搅拌或鼓气泡可使不结硬垢的时间迅速缩短。有资料指出，输送电磁处理的水有效距离为8km，亦即为2h。电磁场处理的优点是：不用化学药剂，没有环境污染，设备维护操作简便，寿命长。就节约药剂，防止污染，节省人力而言，是理想的防垢手段[19]。电磁场处理的缺点是：它是一种不稳定的、暂时的防止结硬垢的方法。必须保证所使用的装置有效；必须严格遵守关于热负荷、水温、硬度、铁锰含量等的规定才有效；必须保持足够的排污和保持在一定时间内才有效。水系电磁处理的成本不高，都明显的减少结垢物的沉积，它的巨大经济效益是十分明显的。减少酸洗次数，不仅可省大量的盐酸和硫酸，更重要的是大大延长了设备的使用寿命以及每年投入检修除垢所需的人力物力。所以这项技术在我国也具有十分广阔的研究和应用前景[20]。3.6 除垢方法3.6.1 化学药剂除垢对已结垢的管道设备必须清除积垢，不同类型的垢所用药剂不同，因此需首先鉴别垢的类型。除盐(NaCl)垢最好的办法是用水冲洗，但由于NaCl垢并非纯NaCl，而还有其它类型的垢在内，故水洗时间长，水量大，效果也未必很好，此时亦需加一些活性剂或其它溶垢组分[2]。3.6.2 机械除垢就是清管器(刮管器)除垢，现在用的是外边有磨料的内为泡沫塑料的可变形的刮管器用泵打入管网，可以通过一系列不同管径的管网。单用机械法清垢效率很低，最好与化学除垢剂联合使用，当化学除垢剂将垢泡松软，接着用机械除垢器――清管器清管，这样除垢效率最高．当然，有的化学剂能完全溶掉垢再用清水冲洗就行，则不必机械清除[2]。3.6.3 电磁除垢电磁处理后的水较原水表面张力、密度、溶解度等均增大，对垢体的溶解、浸透力较原水大3～14倍，更主要是电磁处理后水密度增大，退磁成原水后密度又变小的机理，是导致除垢效果的关键原因。旧垢在炉、管壁上不免有裂缝和疏孔，当具有较强溶解、渗透垢体能力的电磁处理水进入垢体与炉、管壁间后，逐渐深化垢底。经过1天后，电磁处理水逆转为原水密度减小，体积膨胀而离开垢体，新的电磁处理水又渗入，如此反复最终导致垢体脱落[6]。
第4章 实验研究系统设计与组装一套可靠实用的实验研究系统是进行研究的关键。通过对文献中的实验进行研究和参考中国石化总公司《冷却水分析与试验方法》与中华人民共和国标准HG/T 2160―91《冷却水动态模拟试验方法》，并结合本研究所要做的工作，依据动态热阻法测垢原理设计实验研究系统对变频阻垢效果及影响因素进行研究。4.1流程装置实验研究流程装置图请参见附图1、2。本研究内容可分为两部分：1、电磁处理对水的物化性质影响研究；2、电磁处理防垢除垢研究。其对应的流程图分别为附图1、2。考虑到综合利用空间与材料及实验的协调一致性，设计的总流程图如附图2所示，附图1是附图2的一部分。其中附图1对应的实验研究流程1可以分为两部分：循环流程和不循环流程。当进行电磁处理自来水研究时，采用循环流程，观测处理前后自来水物理化学性质参数的变化。当进行CaCl2和NaHCO3溶液变频阻垢研究时，为了保证研究过程中溶液的浓度不变化，开启不循环流程，用补充水槽向实验流程中添加所需溶液。实验装置照片如图4-1、4-2所示。4.2 装置说明4.2.1 换热器系统(1) 换热器换热器是本实验装置的重点所在。首先，要保证换热器与测试管段的连接和密封良好；其次，要保证测试管段便于拆卸，即可重复使用性，还要保证测温元件与流体的良好接触。
图4-1 实验装置照片1
图4-2 实验装置照片2
主体采用直径为40×5.5mm，有效长度为550mm与直径为20×2.8 mm的PPR热水管、直径为40×20的异径三通热熔制成，其优点是耐高温、耐腐蚀、不易结垢、安全可靠。换热器两端有一个进水口和一个出水口，二者成90度，便于与循环水浴连接。可承受热介质温度为0～100℃，外壁包有保温效果良好的保温层。换热器整体通过两端热熔的直径为40mm的PPR活接与实验管路相连，采用橡胶环压紧密封，活接内有变径(带丝)与测试管段相连。换热器示意图如图4-3所示。
图4-3 换热器示意图1―1#热电阻；2―2#热电阻；3―换热器；4―紫铜管；5―4#热电阻；6―3#热电阻(2) 测试管段实验测试管段为外径11mm，壁厚2mm的紫铜管，有效长度为510mm。铜管内壁无明显缺陷(如麻点、裂纹、锈蚀等)，两端焊有直径为15mm的铜制外丝与换热器相连，连接方式采用螺纹连接，密封方式采用聚四氟乙烯密封带(生料带)密封。(3) 恒温水浴恒温水浴的加热功率为4000W，用点对点式温度计控制水浴温度。为防止热水在换热器中温降过大，在换热器的进水口处安装一台小型自吸泵将热水从恒温水浴中抽出，以较高的速度打入换热器中，加速热水在换热器中循环，保证与实验测试管段换热效果良好。(4) 测温元件采用4支Pt-100凯装热电阻通过转换开关与数显万用表连接测量温度。Pt-100凯装热电阻外保护管采用不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体，具有很强的抗污染和优良的机械强度。它灵敏度高，热响应时间快,稳定性强，互换性及准确性都比较好，比热电偶更适合在本实验中使用。4.2.2 变频阻垢系统
图4-4 变频阻垢装置简图(1) 变频阻垢仪采用F型缠绕式变频阻垢仪，其工作电压为直流10伏，输出信号为方波，频率范围为3K～28KHz。它能自动产生一种频率变化的电信号，作用于进水管上，引起管道内水分子产生共振，使氢键缔合的水分子团变成单个极性水分子，提高了水的活化性。极微小的水分子可以渗透、包围、溶解、去除热水器、锅炉等热交换系统内的老垢，同时使悬浮在水中的钙离子和碳酸根离子相互碰撞，形成特殊的文石碳酸钙晶体，其表面无电荷。因此，不能吸附在管道上，从而达到阻垢的目的。由于不同的条件下水的温度、硬度、粘度、pH值不同，其共振频率也不相同。因此，只有采用变频共振技术，才能确保使不同水质条件下的水分子产生共振，这也是本实验选取变频阻垢仪的原因所在。(2) 螺线管采用一根1.5mm3BVR(7股)铜导线，缠绕在换热器的进水管线上成螺线管状，螺线管的两端引线接在阻垢仪的输出端子上。螺线管紧密缠绕，匝与匝之间不能有间隙或交叉，两端用扎带扎紧，以防散脱。螺线管与阻垢仪的距离尽可能靠近，即引线尽可能短，一般要求控制在2m范围以内。4.2.3 管路系统(1) 管路采用直径为25×3.5mm的PPR热水管热熔而成。为了方便管路拆卸清洗及组装，多处熔有PPR活接。(2) 水槽补充水槽：200L塑料水桶；水槽：80L塑料水桶；(3) 水泵为防止泵被腐蚀，腐蚀后会产生杂质颗粒与离子，影响实验的准确性。本实验采用103型自吸式耐腐蚀水泵，流量4m3/h，扬程5m。(4) 阀门采用不锈钢质浮球阀控制液位，泵入口和旁通采用截止阀调节循环水流量，止回阀防止液体倒流，双活接铜球阀(便于结垢之后的清洗、拆卸及组装)控制管段内流量。4.2.4 加热控温系统(1) 加热器本实验流速控制在1.0m/s以内，配置溶液温度最高控制在35℃，常态下水温在23℃左右，则所需加热器的功率W为：W=
****************式中：d为实验管段内径，m；V为最大可能流速，取1.0m/s； 为水的密度，取1000kg/m3； ρ水为水的定压比热容，取4200 J/(kg?K)； pctΔ为温度差，这里取12℃。由此，可算出所需加热器功率为：W。因此采用2000W不锈钢加热管加热。(2) 温控装置采用XMT型数显温度调节仪和CJX2型交流接触器控制加热器加热。可以根据自己设定的温度值进行控温加热。(3) 温度采集采用Pt-100热电阻对溶液温度进行采集。
第5章 电磁处理对水的物化性质影响研究5.1实验研究机理水系电磁处理后物理化学性质的变化是许多实际应用的基础。电磁场对防垢体系的影响是一种物理作用，通常对体系的化学成分没有明显影响，即电磁防垢没有明显的软化和脱盐作用；电磁作用能引起体系的一些物理性质（如粘度、渗透性、表面张力、气体的溶解性、离子的水合作用、胶体的ζ电位等）的变化，这种物理的影响有一定的时效性（即“记忆效应”），它不是永久的，只是暂时的，并与作用体系的流动状态有关，通常认为静态体系的“记忆效应”达48h以上，而动态体系的“记忆效应”只有8h左右，电磁作用的流体也只能输送8～12km，正是因为这个原因，电磁处理防垢只在循环作用下才有效[7]。5.1.1 电磁处理对结晶过程的影响有关电磁场对结晶过程影响的报道很多，结论也不一致。电磁场影响晶体的结晶行为，通常指成核行为。然而有关这方面的试验研究却表明电磁场既可能加速成核也有可能抑制成核，这取决于具体的溶液变化。一般认为，水系统进行电磁处理主要是加快了溶液内部的结晶作用，从而使盐类在受热面上的直接结晶和坚硬沉积大大减少，起到防垢的作用。研究表明，电磁场的阻垢效果同磁场强度、溶液过饱和度、流速及溶液中种离子等均有密切的关系。一些研究工作者发现，溶液经电磁处理后发生了晶相的变更与成分的变化。早在1958年，电磁处理工业水先驱Theo Vermeiren在仔细研究磁场对碳酸钙三种晶体结晶过程的影响时就提到，经电磁场处理后，方解石有转变成文石的趋势。正是由于这方面的原因，所以电磁处理设备有防止硬垢生成的作用，而代之以软垢，可随排污排走。
&&& 大多数的研究者认为电磁场对结晶过程的影响是：生成晶粒的速度快，晶粒体积小，与正常条件下结晶指标相比结晶粒子也较多。Donaldson, Grime试验结果却表明：经电磁处理后晶粒变大，结晶指标变少。Donaldson认为大的晶粒不会像小的晶粒一样聚结在一块而沉降成垢；而且大晶粒相对于小晶粒而言有较低的溶解度[7]。5.1.2 电磁场对结晶速率及晶体晶型的影响电磁场能影响成垢物质的成核速率、晶体的大小与数目。多数研究结果表明：水经电磁处理后，能快速生成晶粒较小（0.1～0.3μm）数量较多的晶体。这与通常的结晶发生在容器的表面不一样。方解石在玻璃及金属表面无电磁场作用时的成核速率是有电磁场作用时的2～4倍，而电磁处理能使溶液内部较器壁表面易成核。电磁场能影响CaCO3的晶型。在CaCO3的晶型中，常见的为方解石和文石，方解石在室温和标准大气压下是热力学最稳定的形式。虽然在高温下，文石通常是从溶液中析出的第一相[24]，但文石不稳定且较疏松，会重结晶为方解石而形成很紧密的壳层。Higshitani[25]也认为经过电磁处理CaCO3、优3先进行文石增长。正是因为电磁场的这种作用，水经电磁处理后，能防止硬垢的产生，生成软垢，并能使已成硬垢的方解石转变为文石，能随排污排走，达到防垢和除垢的效果[11]。5.1.3 电磁处理水的氢键变化有人认为普通水在电磁场作用下，氢键可以发生畸变，甚至破坏，是电磁处理水作用机制之一。陈昭威亦认为电磁场处理可以破坏水中的氢键，能量方面不应成为解决这个问题的障碍，因为液态水中氢键处于不停的断开与组合动态平衡之中，水分子热运动的碰撞，就完全可以提供所需的能量，电磁场处理是使这个平衡向断开方向移动的条件，同时也提供一部分能量。水升温时，氢键逐渐断裂，紫外线吸收也逐渐增加，水磁处理后紫外线吸收也增加，认为电磁处理与升温一样，也可使水中的氢键断开，氢键为什么被破坏？有些学者在测试电磁处理水的磁化率时，发现水出现了顺磁性，纯水属于抗磁性物质，其内部电子是成对的，并且自旋相反，而电磁处理后出现顺磁性就意味着水中存在自旋相同的电子对，这种现象叫三重态，而三重态电子的出现，会使水分子的偶极矩和键角发生变化。键角发生改变后，加上水分子热运动的相碰撞，氢键就断开了。在水溶液中，正负离子在洛仑兹力的作用下，作方向相反的螺旋运动，也会把水中的氢键扭断，因此认为电磁处理水中水分子氢键发生破坏，是电磁处理水作用机制之一。潘忠诚等报告关于电磁处理水氢键问题的研究，对电磁处理水与普通水的红外谱的吸收峰与核磁共振的化学位移进行了45次测量与比较，未发现各峰移动，结果基本相似。又进行了核磁共振测量，了解水中的氢核，对核磁共振的吸收情况，由于氢核受到电子的影响，使吸收峰发生移动的化学位移，氢键对化学位移是敏感的，因此，如电磁场引起氢键变化，则应在化学位移上有所表现，但核磁共振对电磁处理水与普通水的对照测量结果，没有发现有所变化，根据红外谱与核磁共振的测量结果说明，电磁场对水的氢键没有产生影响，也未出现氢键的畸变与破坏。关于在电磁场作用下水分子的氢键是否发生畸变或破坏，也还需进一步研究[21]。5.1.4 电磁处理后水系的其他物化性质变化（1）光学性质：г.M.伊万诺夫和ю.M.马赫涅夫的研究证明，在对二次蒸馏水及其冷冻融化水样和煮沸水样进行电磁处理后，测得他们对光的吸收都是增加的。（2）水合作用：经试验测定，电磁处理明显的影响离子的水合。在存在有亲水的离子，如Li2+、Ca2+、Mg2+、和能促进与水形成络合物的离子，如Fe3+、、Ni2+、Cu2+、等的稀溶液中，离子水合变化很大。从磁核共振波谱来看，电磁处理导致天然水核磁共振线缩小，即带来水结构的进一步破坏，导致单个游离水分子数目的增加。（3）电导率：水的电导率决定于离子的浓度和迁移率。甚至纯水也有一定的电导率，这决定于OH-、和H3O+离子的离解。电磁处理后电导率是降低的[16]。（4）介电常数：B.E.泽林科夫，A.A.穆辛娜，B.K.库利萨尔托夫的试验表明，天然水电磁处理后导致介电常数的降低。介电常数愈小，表明正、负离子间的吸引力愈大。（5）溶解度：实验证实了钙、镁的碳酸盐和其他无机物在电磁处理水中的溶解度大于在非磁场水中的溶解度[20]。5.2 研究方法参照附图1，实验采取循环流程。组装好实验仪器，向水槽4中加入自来水，关闭阀门5和阀门22，开泵进行循环。实验定时采样，采用inolab仪器测定水的pH值、电导率、盐度、矿化度、电极电位等参数；采用photolab仪器测定一定波长下水的透光率、吸光度。观察水的这些参数在电磁处理下和电磁处理之后随时间的变化。5.3 研究结果与讨论由表5-1可以看出：(1) 经过变频电磁处理之后，自来水的pH值增加。静置后pH值较循环时减小，但整体趋势增加。静置12小时之后pH值仍比未经处理的自来水pH值高，说明变频电磁处理确实可以使水的pH值有所增加。这就否认了有些文献中说的，这是由于水及溶液中CO2溶解与析出的原因所造成的。
表5-1 变频电磁处理对水的物性参数的影响
(2) 变频电磁处理之后，自来水的电导率和矿化度与未处理的相比总体上有所增加，也有略为降低的情形。这可能与仪器的误差有关。(3) 处理之后的盐度没有变化，不同波长下的吸光度和透光率也基本上没有变化。(4) 电极电位在变频处理中会比较明显的降低，但在静置之后，电极电位又会有所恢复，但未恢复到未处理自来水状态。综上所述，变频电磁处理对水的物理化学性质参数确实有所影响，不同的参数影响程度不同。有些参数在电磁处理前后变化规律不明显，这也可能与电磁处理的条件有关。
第6章 电磁防垢除垢研究6.1 研究机理关于电磁处理的机理这一理论目前还处于假说地提出和论证阶段，有关电磁处理防垢的机理很多，都是从各自的实验结果出发提出的，都能解释部分的试验结果。到目前为止积累的经验数据还不足以建立权威性的理论，呈现百家争鸣的局势。目前有关电磁防垢机理主要有以下理论：6.1.1 “活性极化”理论水通过高频电磁场时,水分子作为偶极子被不断反复极化而产生扭曲、变形、反转、振动,且与外加电磁场共振使其分子运动加强,从而使原来缔合形成的各种综合链状、团状大分子(H2O)n解离成单个水分子,最后形成比较稳定的双水分子(H2O)2,增加了水的活性,改变了水分子与其它离子的结合状态,使CaCO3晶体析出的时间拖后,并以细小的颗粒析出，而不形成坚硬的水垢。细菌在高频电场作用下,细胞壁和细胞膜受到严重的损伤,不能在水中继续生存、繁殖, 而达到杀菌目的。自然界的水中溶有钙、镁、硫酸根、碳酸根、碳酸氢根等物质。一般情况下,钙、镁等致垢物质多以离子的形式存在于水中。在电磁场中时,由于电磁力的作用可使电子云的方位转移而被诱导极化,晶体间因诱导电磁矩的相互作用会出现排斥现象。晶粒被诱导极化后出现的相互排斥力,可使晶粒消解、分散、悬浮于水溶液中。在此情况下,不会有水垢生成,即使有少量水垢生成,也不会是坚实致密的长方石结晶形态的水垢,而是质地松软,附着力较弱,轻易可除去的文石结晶[22]。6.1.2 “氢键弯曲”理论水是极性分子，电磁场对水的偶极分子发生定向极化作用后，电子云发生变化，它造成氢键的弯曲和局部断裂。由光谱学证明，电磁处理后水分子的氢氧键由104.5&减小到103&这一微观的结构变化，使水分子的缔合状态和物化指标发生明显变化，具体表现在二个氢原子的独立磁矩与一个氧原子的独立磁矩的大小和方向产生位移，电磁场强度越高，上述变化越明显。在超强电磁场作用下，大分子团的水被电磁场切割成双分子(H2O)2或单分子H2O，结果是使水体中单个水分子数量增多，这些呈自由化的水分子占据了水体的全部空间间隙，这一现象的存在可有效的抑制水体中结垢物质的晶体形成，同时也是电子除垢仪能防止水垢形成的第一个因素。第二个因素是，在洛仑兹力的直接作用下，水合离子或带电质点作反向运动。在该过程中正负离子或结垢质点相互碰撞形成一定数量的“离子缔合体”，它具有足够的稳定性，并不会因水体分子存在的热运动冲击而被拆散。这种结晶核心的存在将有助于水体中的结垢物质形成较大的质点或悬浮颗粒，并且它们可以稳定的存在于水中，从而也能在一定程度上避免它在金属受热面上形成水垢。当生水的总碱度大于总硬度，即生水为负硬水时，使用电子除垢仪对防垢也有很好的效果[23]。6.1.3 “磁约束”的防垢、除垢机理当带电粒子在电磁场中运动时将受到洛仑兹力：fqVB=× (6-1)的作用，式中q为带电粒所带电量，V是粒子运动速度，B为电磁场的电磁感应强度。洛仑兹力f的方向垂直于V与B所决定的平面。1．防垢机理：水是弱电解质，天然水中含有一定量的金属离子和非金属离子。当水流通过非均匀轴对称电磁场时，其中的各种带电粒子将受到电磁场的约束作用，使每一个带电粒子的运动空间被严格的约束在一定电磁场上的某一条电磁感应线附近并以该电磁感应线为轴作螺旋运动。其回旋半径R，频率f和螺距h均随B而变。同一条电磁感应线上离子的相互作用：若相邻离子带同性电荷，则两粒子螺旋运动绕向相同。将其轨迹视为通电线圈的话，两者间的电磁相互作用为吸引力，库仑力为斥力。与B=0相比，电荷间的相互作用力减小了。若相邻粒子所带电荷为异性，则其螺旋运动的方向相反，因此，相互碰撞结合的机会增多，易于形成沿轴向的较大的链状粒子集团。但由于异性粒子运动绕向相反，故粒子间的电磁相互作用力为斥力，库仑力为引力，总的相互力实际上也是减小的。因此粒子簇团内粒子间的相互作用力较弱，簇团结构松软。垂轴方向上粒子的相互作用：相邻电磁感应线上，两同性带电粒子的回旋轨道在相距最近处的等效电流方向相同。因此，电磁相互作用力与库仑力均为引力。但由于异性带电粒子回旋运动相反，碰撞机会增多，相互结合成较大的粒子簇团的机率增加。另一方面，原来缔合链状的大分子（水分子）在强电磁场作用下，将断裂为单个水分子，这些单个的水分子将各种正、负离子包围，形成较大的复合体。以上分析可见,由于强电磁场的横向约束作用，质量不同，带电量不同的粒子将被约束在不同磁面上的不同磁感应线附近作螺旋运动。其纵向速度V11和轨道半径R将受到一定限制，由于异性电荷回旋方向相反，碰撞机会增加及其他原因而产生的各种内部结构松软的粒子簇团将悬浮于水中，浮力增大，沉积率减小，在电磁场中发生旋转，V11减小，静电引力f下降，有效碰撞次数减少，这样就减少甚至避免了在管壁上的沉积和附着，起到防垢作用。
2．除垢机理：流经非均匀轴对称电磁场的水被磁处理后由于各种带电粒子的运动有序性增加，离子在垂直于水管轴线方向上的运动几率增大了，从而各种粒子对壁的平均冲力增大了。宏观上表现为电磁处理水的渗透压增大。由于热作用的不均匀性，管壁上原来固结的水垢总会有缝隙和微孔，在渗透压较大的电磁处理水的长期（1～2个月）作用下，原垢将逐渐被销蚀、脱落，从而起到除垢的作用[24]。6.1.4 其他理论观点文献19认为有一种基本的看法是：水溶液，本为大分子缔合物nH2O，经电磁场作用后，变成小缔合物或单个分子。这样就有助于结垢物溶解。具体的观点有[19]：①结晶几率说：水溶液，除以中性的水分子缔合物为主体外，还存在一些正离子（如Ca2+、Mg2+、Na+、、Ba2+、等）、负离子(如CO32-、、SO42-、等)、O2和某些有机物及水生物等。经电磁场处理后，水分子状态和宏观性能以及正负离子的运动状态（受洛伦兹力作用）都发生了变化。由此，使水溶液的内聚力下降和溶解度增大，于是使导致水溶液中结晶几率提高。与此同时管道或锅炉内壁上结晶几率就减小了。从而在宏观上内壁上就形成除垢和防垢现象。②电荷聚积说：水分子及其中的离子，经电磁场作用后呈现微弱的感生电流。于是电荷被积聚在锅炉或管道的内壁上。与此同时，经电磁场作用后改变状态的水分子和其它离子，生成了与前者性质相反的电荷，这些电荷被积聚在内壁上的异性电荷所吸附，形成一种保护膜（碳酸盐），从而保护壁不被腐蚀。但这种膜受到热状态的电磁处理水的冲击，变松并脱落了。这样周而复始的变化过程，就达到除垢防垢的目的又可防止腐蚀。
③微磁膜说：经电磁场处理后，水中的铁磁性物质，被电磁处理出现了剩磁状态，它们随流体被吸附到锅炉或管道的内壁上，阻止了Ca2+、Mg2+离子的吸附，从而防止了结垢。又因为微磁膜是多孔疏松的物质，随着过程的发展，孔越来越大，剩磁也越来越小，随着膜外吸附的Ca2+、Mg2+盐类的增加，当其重力大于吸附力时则膜脱落，即为除垢。④能量学说：溶液经电磁处理后，若无机盐离子由液相转变为固相过程的吉布斯自由能变大，介面张力变小，根据汤姆逊-开尔文公式，无机盐析出的临界半径较未电磁处理作用之前大为减小，因而在相同的饱和状态下，会出现更多的晶核，晶体生长速度加快，形成的晶粒越多，长成的晶粒半径就越小，采出液中形成的大量细小晶粒将随液带走，而不结于管壁，相反，若无机盐离子由液相转变为固相的吉布斯自由能变小，介面张力变大，则会出现负效应。6.2 研究方法当采用CaCl2、和NaHCO3、溶液进行实验时，须采用附图1的流程，其操作步骤如下：(1) 准备好实验所需仪器，并组装好。配制一定浓度的CaCl2和NaHCO3、溶液搅拌使其充分混合均匀、溶解（用滴定的方法测量溶液中Ca2+浓度），将溶液加入到水罐4和补充水槽1中，并打开加热控温装置3将溶液加热控制在指定温度，进行模拟油田污水结垢阻垢实验。所用的溶液采用美国硬度单位，1硬度代表Ca2+、为1mg/L。(2) 把恒温水浴19中的水加热到规定温度，并开启循环水泵20进行换热器内热水循环，加热实验管段。开启阀门22、7关闭23，然后开泵8，并调节阀门5、11和22控制溶液流量在规定的范围，使其流动一段时间。待数显万用表的数值稳定后，打开变频阻垢仪12，开始实验。记下此时流量计读数，数显万用表显示的测温元件数值。(3) 实验过程中，要时刻观察补充水槽中的液量，若液量变少不足以为水罐提供溶液时，则需配制同浓度的溶液添加其内。浮球阀自动控制水槽内液面，保证其液位稳定在一定范围。(4) 实验要持续十几个小时，每隔10分钟记录一次流量计读数、测温元件的读数；并每隔30分钟利用称重法测量其流量大小。若流量变化太大，则需再次调节阀门5、11和22使其流量控制在规定的范围。观察并记录实验过程中溶液的物理变化。(5) 实验结束后，先关闭循环水泵20及恒温水浴19，然后关闭加热控温装置3及变频阻垢仪12，最后关闭水泵8及阀门7。将管道流程拆卸进行清洗，将管内的污垢处理干净。(6) 将换热器及测试管段拆下来，用小流量的清水小心冲洗，除掉管中的杂质和未结垢物质，观察测试管段上面的结垢情况。将管段放入烘干箱内烘干(3～4小时)后，用扭矩天平称量并记录其重量M1。用0.5%稀盐酸并加入缓蚀剂(防止盐酸腐蚀铜管表面)，对实验管段进行清洗，除去垢物后再次烘干，称量并记录其重量M2。两次称量值的差值(M-M12)，即为实验所结垢量M。(7) 把实验架重新组装好，所有的螺纹连接都用聚四氟乙烯密封带密封，并辅以密封胶。然后进行水循环，观察其密封情况，若发现漏水重新进行密封。以备下一组实验使用。 当采用CaCl2和NaHCO3溶液与Na2CO3溶液混合结垢实验时，则须采用附图2对应的实验流程2，其流程图比流程图1多出一个NaCO3、溶液分支，在两个分支相遇后混合结垢。这两个分支是并列的，操作相同，因此实验流程2的操作步骤与上述步骤相类似。
6.3 Ca2+、浓度滴定6.3.1 仪器的选用酸碱滴定管(分度值0.1ml)，烧杯，锥形瓶，量筒(100 ml)，TN型托盘式扭力天平(分度值0.01g)，玻璃棒，钙红指示剂，EDTA(乙二胺四乙酸二钠)，氢氧化钠，蒸馏水。6.3.2 滴定步骤(1) 配制氢氧化钠溶液浓度为2mol/L；用TN型托盘式扭力天平称钙红指示剂0.2g；(2) 配制浓度为0.05mol/L的EDTA，放入滴定管中；(3) 将25ml水样放入锥形瓶中，然后用蒸馏水稀释到100ml，搅拌均匀；(4) 然后向锥形瓶中加入浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液5ml，搅拌均匀；(5) 接着在向锥形瓶中加入0.2g的钙红指示剂，搅拌，使其溶解，此时锥形瓶中溶液为红色；(6) 用滴定管进行滴定，直到再加1～2滴EDTA锥形瓶中溶液即成蓝色为止，记录此过程所用EDTA为a ml。计算的Ca2+、的浓度，公式如下： ************************式中：M――EDTA的摩尔浓度，mol/L； a――EDTA消耗体积，ml； V――水样的体积，ml。6.4 研究前数据准备6.4.1 测温元件温度标定换热器上，由于热电阻在数显万用表上的显示值对应的温度与实际温度值之间存在差异，因此实验前有必要对热电阻所测的值进行修正。调节恒温水浴的温度，同时用温度计和热电阻测量其温度，并做记录，如表6-1。表6-1 1#、2#、3#、4#热电阻修正表
t为实际值，单位℃；T为热电阻测量值，单位Ω。 i由上表中T1数据做图6-1，由图可以看出实际温度近似成一直线关系，用直线拟合曲线，建立拟合温度与热电阻测量值之间的方程为：
同理可得其它热电阻的拟合T―t方程为：
水罐的加热控温装置中的热电阻，数显温度调节仪上显示的由Pt-100热电阻测得的温度数值T和实际温度值t之间标定如下：
根据上表数据作图可得图6-2：可见，加热控温装置的热电阻所测得的温度基本呈一条直线，用直线拟合直线方程为：
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