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电场对硬水区隧道排水管道结晶影响规律研究
| 论文题名： | 电场对硬水区隧道排水管道结晶影响规律研究 |
| 关键词： | 硬水地区隧道;排水管道;结晶堵塞;电场强度;除垢效果 |
| 摘要： | 针对硬水地区隧道排水管道结晶堵塞的问题，结合结晶的基本原理，借鉴现有工业水处理中利用电场阻垢、除垢方式，设计了在隧道横向排水管中施加电场的装置，并以此装置进行了电场作用下隧道排水管结晶室内试验;同时对碳酸钙晶体与排水管材料(PVC)之间的吸附性能进行分子动力学模拟，研究电场对硬水地区隧道排水管道结晶影响规律。最终针对硬水地区隧道排水管堵塞的问题提出阻垢、除垢措施。主要研究成果如下: (1)电场作用令水分子极化并使其排列规律，使水中成垢离子形成水合离子避免直接结合，同时影响成垢粒子与管壁之间的接触距离，避免晶体附着; (2)利用电场对粒子的微观作用原理和电泳原理，提出了两种电场影响隧道排水管道结晶的试验装置:环向电场装置和平行板电场装置。该装置能够在狭小的管道内部形成电场，影响水中离子运动以及晶体与管道之间吸附性能; (3)满流条件下，未经电场处理的普通管道结晶量沿水流方向逐渐增多，后期保持相对均匀;环向电场和平行板电场处理后的管道结晶量沿水流方向均呈现先波动后稳定现象，波动段结晶量较高，均匀段结晶量较低，且其均匀段长度比普通管道均匀段更长; (4)满流条件下，无论是否存在电场，结晶速率随着运行时间逐渐降低。电场作用后，加快结晶速率降低至较低水平; (5)在5V、12V、24V三种电压条件下，5V电压下的阻垢效果更优; (6)管道中水量不同时，不同电场模式的阻垢效果不同: ①满流条件下，环向电场模式和平行板电场模式对管道处理后，结晶量均有减小，且输出电压为5V的平行板电场阻垢效果最好; ②半流条件下，环向电场模式阻垢效果较差，采用平行板电场模式且电场线方向由上到下时，阻垢效果较好; (7)电场作用使碳酸钙晶体的外部形态发生变化。未施加电场时，碳酸钙晶体呈现六面体并且排列紧密;而施加电场之后，碳酸钙晶体表面发生磨损，晶体结构产生空洞，且较为疏松; (8)电场可以减小碳酸钙晶体与排水管(PVC)之间吸附能，采用50～100V/m的电场强度除垢效果更加明显。 |
| 作者： | 李昀奇 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 韦良文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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