磁场、超声场、高压静电场抑垢阻垢研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2024-0309

摘要/Abstract

摘要：

提高工业生产过程中换热设备的换热效率对节能减排有着重要意义，抑垢阻垢是提高换热效率的有效途径，也是当前能源动力工程领域达到“双碳”目标的重要手段。磁场、超声场、高压静电场等物理场抑垢阻垢技术具有操作简单，杀菌灭藻，不停机处理，不产生化学废液等优点。首先，介绍了恒定磁场和高频电磁水处理技术抑垢阻垢的研究现状，并详细讨论了不同工况下磁场的最佳阻垢频率/频段；其次，介绍了国内外超声场和高压静电场在抑垢阻垢方面的最新研究成果，超声场的空化作用及预处理作用，能够提前过滤去除污垢，高压静电场处理后，垢层变得疏松，形貌和特性均发生改变；最后提出了磁场、超声场、高压静电场等物理场抑垢阻垢存在的不足，并对未来关于物理场抑垢阻垢研究在协同作用和分子动力学模拟方面进行了展望。

关键词: 磁场, 超声场, 高压静电场, 抑垢阻垢

Abstract:

Improving the heat transfer efficiency of heat exchange equipment in the industrial production processes holds paramount significance for energy conservation and emission reduction. Scale inhibition is an effective approach to enhance heat transfer efficiency and is crucial means for the energy and power engineering sector to achieve “Dual Carbon” goals. Physical fields such as magnetic field, ultrasonic field, and high voltage electrostatic field scale inhibition technology have the advantages of simple operation, sterilization, algaecide, continuous treatment, and no chemical waste liquid. Firstly, the current research status of scale inhibition using constant magnetic fields and high-frequency electromagnetic water treatment technologies was introduced, and the optimal scale inhibition frequencies/bands of the magnetic field under different working conditions were discussed in detail. Secondly, the latest research results on scale inhibition using ultrasonic fields and high voltage electrostatic fields were introduced. The cavitation effect of the ultrasonic field and its pre-treatment effect could be used to filter and remove dirt in advance. After treatment with a high voltage electrostatic field, the scale layer became loose, and the morphology and characteristics were changed. Finally, the shortcomings of physical field scale inhibition technologies such as magnetic field, ultrasonic field and high voltage electrostatic field were proposed, and prospects for future research on the synergistic effects and molecular dynamics simulation of physical field scale inhibition were outlined.

Key words: magnetic fields, ultrasonic field, high voltage electrostatic field, scale inhibition

中图分类号:

TQ085

陈小砖, 李栋, 赵嫚, 黎永福. 磁场、超声场、高压静电场抑垢阻垢研究进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 22-33.

Xiaozhuan CHEN, Dong LI, Man ZHAO, Yongfu LI. Research progress of scale inhibition by magnetic field, ultrasonic field and high voltage electrostatic field[J]. Industrial Water Treatment, 2025, 45(3): 22-33.

https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I3/22

图/表 12

参考文献 82

1	LIU Dan， HUI F， LÉDION J，et al. Study of the scaling formation mechanism in recycling water［J］. Environmental Technology，2011，32（9/10）：1017-1030. doi:10.1080/09593330.2010.523438
2	孙晓霞. 热水锅炉结垢的危害与防治［J］. 科技咨询导报，2007，4（17）：76.
	SUN Xiaoxia. Hazards and prevention of scaling in hot water boilers［J］. Science and Technology Consulting Guide，2007，4（17）：76.
3	任大军，庄梦娟，张淑琴，等. 绿色阻垢剂研究进展［J］. 工业水处理，2021，41（12）：41-45.
	REN Dajun， ZHUANG Mengjuan， ZHANG Shuqin，et al. Research progress of green scale inhibitor［J］. Industrial Water Treatment，2021，41（12）：41-45.
4	HELAL A AL， SOAMES A， IGLAUER S，et al. Evaluating chemical-scale-inhibitor performance in external magnetic fields using a dynamic scale loop［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering，2019，179：1063-1077. doi:10.1016/j.petrol.2019.04.093
5	袁秀妮，孙蕊，李小玲，等. 油田锶钡垢化学清洗技术研究进展［J］. 广州化工，2023，51（1）：10-13.
	YUAN Xiuni， SUN Rui， LI Xiaoling，et al. Research progress on chemical cleaning technology for strontium barium scale in oilfield［J］. Guangzhou Chemical Industry，2023，51（1）：10-13.
6	ALABI A， CHIESA M， GARLISI C，et al. Advances in anti-scale magnetic water treatment［J］. Environmental Science：Water Research & Technology，2015，1（4）：408-425. doi:10.1039/c5ew00052a
7	安慧凤. 高压静电场影响循环冷却水CaCO₃结晶行为及动力学研究［D］. 呼和浩特：内蒙古工业大学，2015.
	AN Huifeng. Study on crystallization behavior and kinetics of circulating cooling water CaCO₃ affected by high voltage electrostatic field［D］. Hohhot：Inner Mongolia University of Technology，2015.
8	程效锐，张舒研，房宁. 超声空化技术在化工领域的应用研究进展［J］. 应用化工，2018，47（8）：1753-1757.
	CHENG Xiaorui， ZHANG Shuyan， FANG Ning. Research progress and application situation of the ultrasonic cavitation technology in chemical industry field［J］. Applied Chemical Industry，2018，47（8）：1753-1757.
9	刘战剑，付雨欣，任丽娜，等. 超疏水涂层在防腐阻垢领域研究进展［J］. 化工进展，2023，42（6）：2999-3011.
	LIU Zhanjian， FU Yuxin， REN Li’na，et al. New research progress of superhydrophobic coatings in the field of anti-corrosion and anti-scaling［J］. Chemical Industry and Engineering Progress，2023，42（6）：2999-3011.
10	胡丞，高景山，张英. 化学镀在换热表面强化滴状凝结、阻垢、耐蚀研究进展［J］. 化工进展，2015，34（S1）：10-17.
	HU Cheng， GAO Jingshan， ZHANG Ying. Research progress of electroless plating applied on heat exchange surface to enhance dropwise condensation，anti-fouling and anti-corrosion properties［J］. Chemical Industry and Engineering Progress，2015，34（S1）：10-17.
11	YAN Zihan， ZHOU Dan， ZHANG Qinghong，et al. A critical review on fouling influence factors and antifouling coatings for heat exchangers of high-salt industrial wastewater［J］. Desalination，2023，553：116504. doi:10.1016/j.desal.2023.116504
12	廖贵枝，李忠，贾明贵，等. 结垢油管复合清洗工艺技术研究与应用［J］. 断块油气田，2008，15（5）：115-117.
	LIAO Guizhi， LI Zhong， JIA Minggui，et al. Application of compound cleaning technique for scale tubing［J］. Fault-Block Oil & Gas Field，2008，15（5）：115-117.
13	陈小砖，李硕，盛伟，等. 磁场抑垢除垢性能及作用机理研究进展［J］. 热能动力工程，2018，33（10）：1-7.
	CHEN Xiaozhuan， LI Shuo， SHENG Wei，et al. Research progress on magnetic field scale inhibition & anti-fouling and its mechanisms［J］. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2018，33（10）：1-7.
14	叶平，王文祥，曾志，等. 循环冷却水阻垢技术综述［J］. 广东化工，2010，37（6）：70-71.
	YE Ping， WANG Wenxiang， ZENG Zhi，et al. Overview of scale inhibition technology of cycle cooling water［J］. Guangdong Chemical Industry，2010，37（6）：70-71.
15	熊兰，陈加鹏，屈涌杰，等. 恒定磁场阻垢除垢的分子动力学模拟［J］. 高电压技术，2015，41（5）：1603-1609.
	XIONG Lan， CHEN Jiapeng， QU Yongjie，et al. Molecular dynamics simulations of magnetic field scale inhibition and descaling［J］. High Voltage Engineering，2015，41（5）：1603-1609.
16	HELAL A A， SOAMES A， GUBNER R，et al. Influence of magnetic fields on calcium carbonate scaling in aqueous solutions at 150 ℃ and 1 bar［J］. Journal of Colloid and Interface Science，2018，509：472-484. doi:10.1016/j.jcis.2017.09.028
17	SOHAILI J， SHI H S，LAVANIA-BALOO，et al. Removal of scale deposition on pipe walls by using magnetic field treatment and the effects of magnetic strength［J］. Journal of Cleaner Production，2016，139：1393-1399. doi:10.1016/j.jclepro.2016.09.028
18	JIANG Lili， YAO Xiayan， YU Haitao，et al. Effect of permanent magnetic field on scale inhibition property of circulating water［J］. Water Science and Technology，2017，76（7/8）：1981-1991. doi:10.2166/wst.2017.357
19	MAHMOUD B， YOSRA M， NADIA A. Effects of magnetic treatment on scaling power of hard waters［J］. Separation and Purification Technology，2016，171：88-92. doi:10.1016/j.seppur.2016.07.027
20	LATIFA S BEN， CHEAP-CHARPENTIER H， PERROT H，et al. Effects of magnetic field on homogeneous and heterogeneous precipitation of calcium carbonate［J］. ChemElectroChem，2023，10（14）：e202300105. doi:10.1002/celc.202300105
21	马彩凤. 磁场对油田污水结垢的影响及综合防垢方法的研究［D］. 西安：西安石油大学，2010.
	MA Caifeng. Influence of magnetic field on oilfield sewage scaling and study on comprehensive anti-scaling method［D］. Xi’an：Xi’an Shiyou University，2010.
22	王益. 高频电磁水处理及其控制技术研究［D］. 上海：上海交通大学，2007. doi:10.1179/str.2007.54.3.006
	WANG Yi. Research on high frequency electromagnetic water treatment and its control technology［d］. Shanghai：Shanghai Jiao Tong University，2007. doi:10.1179/str.2007.54.3.006
23	王博. 工业循环水高频电磁场阻垢机理和试验研究［D］. 重庆：重庆大学，2010.
	WANG Bo. Scale inhibition mechanism and experimental study of high frequency electromagnetic field in industrial circulating water［D］. Chongqing：Chongqing University，2010．
24	熊兰，苗雪飞，伍懿美，等. 不同处理腔电极结构的高频电磁阻垢效果对比［J］. 化工学报，2012，63（10）：3220-3224.
	XIONG Lan， MIAO Xuefei， WU Yimei，et al. Anti-scaling effect comparison of high-frequency electromagnetic pulses stimulation in processing chambers with different electrodes［J］. CIESC Journal，2012，63（10）：3220-3224.
25	熊兰，伍懿美，杨子康，等. 高频电磁水处理器处理腔的电磁场仿真分析及实验［J］. 高电压技术，2012，38（2）：427-434.
	XIONG Lan， WU Yimei， YANG Zikang，et al. Electromagnetic field simulation analysis and experiment on processing chambers of high-frequency electromagnetic water treatment devices［J］. High Voltage Engineering，2012，38（2）：427-434.
26	王洋，黄阳波，于萍，等. 高频电磁阻垢及其机理研究［J］. 工业水处理，2015，35（2）：23-26.
	WANG Yang， HUANG Yangbo， YU Ping，et al. Research on the high-frequency electromagnetic scale inhibition and its mechanism［J］. Industrial Water Treatment，2015，35（2）：23-26.
27	伍懿美. 高频电磁水处理器的电磁场分析及实验研究［D］. 重庆：重庆大学，2012.
	WU Yimei. Electromagnetic field analysis and experimental study of high frequency electromagnetic water processor［D］. Chongqing：Chongqing University，2012．
28	王孝楠. 低频扫频电磁场抑垢实验研究［D］. 吉林：东北电力大学，2017.
	WANG Xiaonan. Experimental study on scale inhibition by low frequency swept electromagnetic field［D］. Jilin：Northeast Dianli University，2017．
29	王建国，陆帅，李松. 电磁场对碳酸钙反应结晶成核影响的研究［J］. 工业水处理，2014，34（9）：67-69.
	WANG Jianguo， LU Shuai， LI Song. Research on the effect of electromagnetic field on calcium carbonate crystallization nucleation［J］. Industrial Water Treatment，2014，34（9）：67-69.
30	陈小砖，任晓利，陈永昌，等. 高硬度循环水结垢机理的实验研究［J］. 工业水处理，2008，28（7）：17-20.
	CHEN Xiaozhuan， REN Xiaoli， CHEN Yongchang，et al. Experimental research on the scaling mechanism of circulating water with high hardness［J］. Industrial Water Treatment，2008，28（7）：17-20.
31	陈小砖. 换热表面水垢形成规律及电磁场抗垢效果的实验研究［D］. 北京：北京工业大学，2004.
	CHEN Xiaozhuan. Experimental study on the formation law of scale on heat exchange surface and the anti-scaling effect of electromagnetic field［D］. Beijing：Beijing University of Technology，2004．
32	吴智慧. 电磁抗垢装置的研制及抗垢机理的实验研究［D］. 北京：北京工业大学，2005.
	WU Zhihui. Development of electromagnetic anti-fouling device and experimental study on anti-fouling mechanism［D］. Beijing：Beijing University of Technology，2005．
33	毛欣钰，王宇斌，王雯雯，等. 交变外磁场对硫酸钙垢溶解行为的影响及其机理［J］. 无机盐工业，2022，54（3）：97-101.
	MAO Xinyu， WANG Yubin， WANG Wenwen，et al. Effect of alternating external magnetic field on the dissolution behavior of calcium sulfate scale and its mechanism［J］. Inorganic Chemicals Industry，2022，54（3）：97-101.
34	LIANG Yandong， XU Yuan， GUAN Jing，et al. Experimental study on fouling inhibition characteristics of a variable frequency electromagnetic field on the CaCO₃ fouling of a heat transfer surface［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer，2022，190：122756. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.122756
35	黄泽奇，张录社，张建国，等. 可变频式电磁防垢除垢水处理装置设计和试验［J］. 世界石油工业，2021，28（3）：58-63.
	HUANG Zeqi， ZHANG Lushe， ZHANG Jianguo，et al. Design and test of variable frequency electromagnetic anti-scale and descaling water treatment device［J］. World Petroleum Industry，2021，28（3）：58-63.
36	刘炳成，孙昊，柳宁，等. 缠绕式脉冲电磁场脉冲频率对阻垢效果的影响［J］. 工业用水与废水，2018，49（6）：57-60.
	LIU Bingcheng， SUN Hao， LIU Ning，et al. Influence of pulse frequency of winding pulse electromagnetic field on scale inhibition effect［J］. Industrial Water & Wastewater，2018，49（6）：57-60.
37	WANG Gong， ZOU Shunyu， ZHENG Wei，et al. Optimum frequency model research and experimental verification for suppressing CaCO₃ scaling in copper tubes by an electromagnetic field［J］. International Communications in Heat and Mass Transfer，2022，138：106358. doi:10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106358
38	刘源. 基于水分子团共振裂变的水系统电磁防垢技术研究［D］. 东营：中国石油大学（华东），2019. doi:10.2166/aqua.2018.004
	LIU Yuan. Study on electromagnetic anti-scaling technology of water system based on water cluster resonance fission［D］. Dongying：China University of Petroleum （Huadong），2019． doi:10.2166/aqua.2018.004
39	WANG Yunhan， CAO Shengxian， ZHANG Ye，et al. Design of a real-time monitoring system and frequency agility electric field device to prevent CaCO₃ scaling on heat exchange surfaces［J］. Desalination，2023，565：116850. doi:10.1016/j.desal.2023.116850
40	李珂珂. 脉冲磁场对碳酸钙水垢阻垢效果影响研究［D］. 包头：内蒙古科技大学，2022.
	LI Keke. Effect of pulsed magnetic field on scale inhibition of calcium carbonate scale［D］. Baotou：Inner Mongolia University of Science & Technology，2022.
41	曹魁. 缠绕式脉冲电磁场阻垢机理及实验研究［D］. 青岛：青岛科技大学，2017.
	CAO Kui. Scale inhibition mechanism and experimental study of wound pulsed electromagnetic field［D］. Qingdao：Qingdao University of Science & Technology，2017．
42	柳宁. 工业循环冷却水变频电磁场阻垢机理及实验研究［D］. 青岛：青岛科技大学，2020. doi:10.2166/aqua.2018.004
	LIU Ning. Scale inhibition mechanism and experimental study of variable frequency electromagnetic field for industrial circulating cooling water［D］. Qingdao：Qingdao University of Science & Technology，2020． doi:10.2166/aqua.2018.004
43	刘东毓. 电磁场对典型致垢水质参数的影响特性研究［D］. 吉林：东北电力大学，2014.
	LIU Dongyu. Study on the influence characteristics of electromagnetic field on typical fouling water quality parameters［D］. Jilin：Northeast Dianli University，2014．
44	唐瑞. 基于扫频电磁场的管道内壁阻垢特性研究［D］. 常州：常州大学，2021.
	TANG Rui. Study on scale inhibition characteristics of pipeline inner wall based on swept electromagnetic field［D］. Changzhou：Changzhou University，2021．
45	李冠林. 脉冲电磁场阻垢机理分析及效果研究［D］. 青岛：青岛科技大学，2018.
	LI Guanlin. Mechanism analysis and effect study of scale inhibition by pulsed electromagnetic field［D］. Qingdao：Qingdao University of Science & Technology，2018．
46	孙昊. 扫频电磁场阻垢机理及实验研究［D］. 青岛：青岛科技大学，2019.
	SUN Hao. Scale inhibition mechanism and experimental study of swept frequency electromagnetic field［D］. Qingdao：Qingdao University of Science & Technology，2019．
47	LIU Bingcheng， SUN Hao， LIU Ning，et al. Experimental study on the influence of sweep frequency electromagnetic anti-fouling technology on industrial circulating water［J］. Journal of Water Supply：Research and Technology-Aqua，2019，68（1）：1-6. doi:10.2166/aqua.2018.004
48	柴鑫. 变频式直流脉冲电磁水处理装置的研制和作用效果研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.
	CHAI Xin. Development and effect study of frequency conversion DC pulse electromagnetic water treatment device［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology，2011.
49	余兰兰，孙旭蕊，王宝辉，等. 超声波对成垢离子的影响及防垢效果分析［J］. 化工自动化及仪表，2012，39（12）：1599-1602.
	YU Lanlan， SUN Xurui， WANG Baohui，et al. Analysis of ultrasonic impact on scale ions and scale inhibition effect［J］. Control and Instruments in Chemical Industry，2012，39（12）：1599-1602.
50	张艾萍，冯卓，丁权，等. 超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究［J］. 化工学报，2017，68（S1）：184-190.
	ZHANG Aiping， FENG Zhuo， DING Quan，et al. Simulation study on influential of ultrasonic cavitation on fouling deposition characteristic［J］. CIESC Journal，2017，68（S1）：184-190.
51	师柱. 三元复合驱油井管道超声波除垢技术研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011.
	SHI Zhu. Study on ultrasonic descaling technology of ASP flooding oil well pipeline［D］. Harbin：Harbin Engineering University，2011．
52	孙双月，陈永昌，赵阳，等. 超声波水处理性能的实验研究［J］. 工程热物理学报，2015，36（8）：1790-1793.
	SUN Shuangyue， CHEN Yongchang， ZHAO Yang，et al. Experimental study of water treatment performance of ultrasonic［J］. Journal of Engineering Thermophysics，2015，36（8）：1790-1793.
53	WANG Zepeng， CHEN Yongchang. Experimental study on the effect of ultrasonic treatment on scaling process［C］//Proceedings of the 2016 5th International Conference on Sustainable Energy and Environment Engineering（ICSEEE 2016）. Zhuhai，China. Paris，France：Atlantis Press，2016. doi:10.2991/icseee-16.2016.101
54	SU Min， HAN Jian， LI Yinhui，et al. Ultrasonic crystallization of calcium carbonate in presence of seawater ions［J］. Desalination，2015，369：85-90. doi:10.1016/j.desal.2015.05.001
55	PARK J S， LEE J H. Sea-trial verification of ultrasonic antifouling control［J］. Biofouling，2018，34（1）：98-110. doi:10.1080/08927014.2017.1409347
56	BANAKAR V V， GOGATE P R， RAHA A，et al. Application of ultrasound in heat exchanger handling supersaturated CaSO₄ solution for reduction of scaling by induced precipitation and in situ cleaning［J］. Chemical Engineering Science，2023，276：118814. doi:10.1016/j.ces.2023.118814
57	SABNIS S S， BANAKAR V V， GOGATE P R，et al. Intensification of sonocrystallization of CaSO₄ in continuous operation using a tube sonicator［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research，2021，60（44）：16089-16099. doi:10.1021/acs.iecr.1c02578
58	HUANG Mingkun， HAN Cong， AN Yang，et al. Influence of temperature on fouling removal for pipeline based on eco-friendly ultrasonic guided wave technology［J］. Clean Technologies and Environmental Policy，2023，25（4）：1211-1221. doi:10.1007/s10098-022-02438-3
59	QU Zhigang， YANG Jie， WU Liqun，et al. Methodology for removing fouling within liquid-filled pipelines based on ultrasonic guided waves cavitation effect［J］. Applied Acoustics，2020，157：107018. doi:10.1016/j.apacoust.2019.107018
60	刘智安，赵婧，赵巨东，等. 高压静电水处理器腔内电场分布分析与阻垢效果研究［J］. 中国电机工程学报，2014，34（35）：6296-6303.
	LIU Zhian， ZHAO Jing， ZHAO Judong，et al. Electric field distribution analysis and scale inhibition effect research on intracavity of high-voltage electrostatic water processor［J］. Proceedings of the CSEE，2014，34（35）：6296-6303.
61	侯静，沈炳耘. 循环冷却水系统静电离子棒抑垢除垢实验研究［J］. 环境科学与技术，2009，32（12）：151-153.
	HOU Jing， SHEN Bingyun. Experimental study on electrostatic ion-stick for scale prevention and scale dissolution in recycle cooling water system［J］. Environmental Science & Technology，2009，32（12）：151-153.
62	赵国玉. 发电厂脉冲高压静电水处理监控系统的研究［D］. 济南：山东建筑大学，2016.
	ZHAO Guoyu. Research on monitoring system of pulsed high voltage electrostatic water treatment in power plant［D］. Ji’nan：Shandong Jianzhu University，2016．
63	王雨萌，刘智安，邵晓珏，等. 高压静电离子棒处理火电厂循环冷却水的动态模拟阻垢实验［J］. 水处理信息报导，2017，5：16-19.
	WANG Yumeng， LIU Zhian， SHAO Xiaojue，et al. Dynamic simulation anti-scaling research by high voltage electrostatic ion stick for treatment of circulating cooling water in thermal power plant［J］. Water Treatment Information Coverage，2017，5：16-19.
64	GEORGIOU D， BENDOS D， KALIS M，et al. Removal and/or prevention of limescale in plumbing tubes by a radio-frequency alternating electric field inductance device［J］. Journal of Water Process Engineering，2018，22：34-40. doi:10.1016/j.jwpe.2017.12.013
65	李昀奇. 电场对硬水区隧道排水管道结晶影响规律研究［D］. 重庆：重庆交通大学，2019.
	LI Yunqi. Study on the influence of electric field on crystallization of tunnel drainage pipeline in hard water area［D］. Chongqing：Chongqing Jiaotong University，2019．
66	ZHANG Ye， CAO Shengxian， WANG Yunhan，et al. Application of alternating electric field scale inhibition device in heat exchange station［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer，2022，185：122321. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122321
67	徐志明，常宏亮，王兵兵，等. 电场作用下CaCO₃污垢特性的实验研究［J］. 中国电机工程学报，2018，38（21）：6346-6352.
	XU Zhiming， CHANG Hongliang， WANG Bingbing，et al. Experimental study on CaCO₃ fouling characteristics under electric field［J］. Proceedings of the CSEE，2018，38（21）：6346-6352.
68	王兵兵，王超，徐志明. 圆筒电极抑制换热表面CaCO₃污垢沉积特性研究［J］. 化工学报，2022，73（2）：634-642.
	WANG Bingbing， WANG Chao， XU Zhiming. Characteristics of CaCO₃ fouling deposition on heat exchange surface under the action of cylinder electrode［J］. CIESC Journal，2022，73（2）：634-642.
69	张瑜. 电场对CaCO₃与CaSO₄污垢热阻影响规律研究［D］. 吉林：东北电力大学，2019. doi:10.1016/j.applthermaleng.2019.113813
	ZHANG Yu. Study on the influence of electric field on the fouling thermal resistance of CaCO₃ and CaSO₄ ［D］. Jilin：Northeast Dianli University，2019． doi:10.1016/j.applthermaleng.2019.113813
70	曹生现，颜培聪，王恭，等. 非匀强电场对颗粒污垢的抑垢特性［J］. 科学技术与工程，2023，23（15）：6448-6454.
	CAO Shengxian， YAN Peicong， WANG Gong，et al. Dirt inhibition characteristics of a variety of particles by non-uniform electric field［J］. Science Technology and Engineering，2023，23（15）：6448-6454.
71	QI Jianquan， GUO Rui， WANG Yu，et al. Electric field-controlled crystallizing CaCO₃ nanostructures from solution［J］. Nanoscale Research Letters，2016，11（1）：120. doi:10.1186/s11671-016-1338-4
72	杨晓云. 超声-电磁混合场防除垢装置的研究［D］. 东营：中国石油大学（华东），2014.
	YANG Xiaoyun. Research on anti-descaling device in ultrasonic-electromagnetic mixed field［D］. Dongying：China University of Petroleum （Huadong），2014．
73	LIU Genyuan， CHEN Yongchang， HOU Tengfei，et al. Experimental study of antifouling effect of ultrasonic/magnetic compound treatment in heat transfer［J］. Heat Transfer Engineering，2023，44（1）：24-38. doi:10.1080/01457632.2022.2027099
74	HAN Yong， ZHANG Chuanxin， WU Leichao，et al. Influence of alternating electromagnetic field and ultrasonic on calcium carbonate crystallization in the presence of magnesium ions［J］. Journal of Crystal Growth，2018，499：67-76. doi:10.1016/j.jcrysgro.2018.07.037
75	张传鑫. 交变电磁及超声阻垢关键技术研究［D］. 秦皇岛：燕山大学，2019. doi:10.1016/j.jtice.2019.03.008
	ZHANG Chuanxin. Study on key technologies of alternating electromagnetic and ultrasonic scale inhibition［D］. Qinhuangdao：Yanshan University，2019． doi:10.1016/j.jtice.2019.03.008
76	GAO Yuping， ZHAO Judong， ZHAO Erjun，et al. Effect of electric field and Mg²⁺ doping on calcium carbonate scaling shown in experiments and first principle calculations［J］. Water Supply，2020，20（8）：3251-3265. doi:10.2166/ws.2020.215
77	朱琳. 杂质镁离子存在下电场阻垢特性的分子动力学模拟及其实验研究［D］. 秦皇岛：燕山大学，2019. doi:10.1016/j.molliq.2018.09.033
	ZHU Lin. Molecular dynamics simulation and experimental study on scale inhibition characteristics of electric field in the presence of impurity magnesium ion［D］. Qinhuangdao：Yanshan University，2019． doi:10.1016/j.molliq.2018.09.033
78	龙山. 电磁场协同处理电厂循环冷却水阻垢实验及机理研究［D］. 呼和浩特：内蒙古工业大学，2014.
	LONG Shan. Experimental study on scale inhibition and mechanism of electromagnetic field synergistic treatment of circulating cooling water in power plant［D］. Hohhot：Inner Mongolia University of Tehchnology，2014.
79	ZHAO Judong， LIU Zhian， ZHAO Erjun. Combined effect of constant high voltage electrostatic field and variable frequency pulsed electromagnetic field on the morphology of calcium carbonate scale in circulating cooling water systems［J］. Water Science and Technology，2014，70（6）：1074-1082. doi:10.2166/wst.2014.337
80	GENG Shenghuan， CHEN Yongchang， ZHAO Yang，et al. Experimental study on antifouling performance of ultrasonic/electronic compound treatment in heat transfer［J］. Experimental Heat Transfer，2021，34（7）：605-619. doi:10.1080/08916152.2020.1797929
81	LI Hao， PENG Yujie， XIN Lei，et al. Bionic eco-friendly synergic anti-scaling Cu-Zn-CeO₂ coating on steel substrate functionalized by multi-scale structures and heating enhanced adsorption［J］. Materials & Design，2023，232：112109. doi:10.1016/j.matdes.2023.112109
82	BILOUSOVA N A， HERASYMENKO Y S， RED'KO R M，et al. Inhibitor protection of steel against corrosion and scaling under the influence of ultrasound［J］. MATERIALS SCIENCE，2020，55（6）：831-839. doi:10.1007/s11003-020-00376-3

抑垢阻垢方法	优点	缺点
加阻垢缓蚀剂^〔3-4〕	通过化学吸附、增溶作用、分散作用、螯合作用等抑制晶体析出，阻止晶体生长，改变晶体形貌，阻垢率高	单种阻垢剂效果一般，需多种阻垢剂协同作用；污染环境，易使水体富营养化
化学清洗^〔5〕	对设备和管道循环清洗，污垢去除彻底，去污除垢效果好	清洗时需停机处理，需要专业人员按规定配制化学药剂定期清洗，废液污染环境，成本高
电磁场^〔6〕	操作简便灵活，频率可控可调节，不停机处理，不产生化学废液	处理效果与水质、实验环境有关，最佳处理频率未知
高压静电场^〔7〕	操作方便，占地小，维护简单，效率高，还有杀菌灭藻效果	能耗大，若操作流程不规范，极易引发安全风险
超声场^〔8〕	操作方便，无污染，设备可连续运行，自动化水平高，安全可靠	需额外配置设备，空蚀作用会对换热设备金属表面产生不利影响
涂层表面改性^〔9-11〕	无需外加电源，无需加各种场，经济性好，适用性强，不存在边角效应，抗污抗垢耐腐蚀	不能长时间、长周期使用，需考虑其稳定性以及与接触面结合的紧密性
机械清洗^〔12〕	方便可靠，不产生化学废液	停机处理，对设备有损伤，清洗不彻底，人力物力消耗大

抑垢阻垢方法	优点	缺点
加阻垢缓蚀剂^〔3-4〕	通过化学吸附、增溶作用、分散作用、螯合作用等抑制晶体析出，阻止晶体生长，改变晶体形貌，阻垢率高	单种阻垢剂效果一般，需多种阻垢剂协同作用；污染环境，易使水体富营养化
化学清洗^〔5〕	对设备和管道循环清洗，污垢去除彻底，去污除垢效果好	清洗时需停机处理，需要专业人员按规定配制化学药剂定期清洗，废液污染环境，成本高
电磁场^〔6〕	操作简便灵活，频率可控可调节，不停机处理，不产生化学废液	处理效果与水质、实验环境有关，最佳处理频率未知
高压静电场^〔7〕	操作方便，占地小，维护简单，效率高，还有杀菌灭藻效果	能耗大，若操作流程不规范，极易引发安全风险
超声场^〔8〕	操作方便，无污染，设备可连续运行，自动化水平高，安全可靠	需额外配置设备，空蚀作用会对换热设备金属表面产生不利影响
涂层表面改性^〔9-11〕	无需外加电源，无需加各种场，经济性好，适用性强，不存在边角效应，抗污抗垢耐腐蚀	不能长时间、长周期使用，需考虑其稳定性以及与接触面结合的紧密性
机械清洗^〔12〕	方便可靠，不产生化学废液	停机处理，对设备有损伤，清洗不彻底，人力物力消耗大

磁化结束时间	磁化时间15 min			磁化时间30 min			磁化时间2 h
磁化结束时间	X _v/%	X _c/%	X _a/%	X _v/%	X _c/%	X _a/%	X _v/%	X _c/%	X _a/%
初始时刻	45	13	42	51	12	37	48	6	46
24 h	70	5	25	59	5	36	81	3	16

磁化结束时间	磁化时间15 min			磁化时间30 min			磁化时间2 h
磁化结束时间	X _v/%	X _c/%	X _a/%	X _v/%	X _c/%	X _a/%	X _v/%	X _c/%	X _a/%
初始时刻	45	13	42	51	12	37	48	6	46
24 h	70	5	25	59	5	36	81	3	16

成垢溶液	波形	电磁频率/频段	最佳频率/频段	参考文献
NaHCO₃和CaCl₂物质的量比2∶1，Ca²⁺浓度为5 mmol/L的溶液	矩形波	0.5、0.8、1.25、2、5 kHz	1.25 kHz	〔40〕
NaHCO₃和CaCl₂物质的量比2∶1，硬度为1 000 mg/L的溶液	矩形波	1、5、10、20 kHz	1 kHz	〔41〕
硬度为1 000 mg/L的碳酸钙溶液	矩形波	1~3、9~11、19~21 kHz	9~11 kHz	〔42〕
Na₂CO₃和CaCl₂的混合溶液	矩形波	0~3.5 kHz可调	1.2 kHz	〔43〕
NaHCO₃和CaCl₂物质的量比2∶1，Ca²⁺质量浓度为6 g/L的溶液	矩形波	20~70 kHz	50~60 kHz	〔44〕
硬度为1 000 mg/L的碳酸钙过饱和溶液	矩形波	2、10、20、200 kHz	2 kHz	〔45〕
硬度为1 000 mg/L的碳酸钙过饱和溶液	矩形波	65~70、70~75、75~80、80~85 kHz	65~70 kHz	〔46〕
NaHCO₃和CaCl₂物质的量比2∶1	矩形波	70~75、75~80、80~85 kHz	70~75 kHz	〔47〕
Ca（HCO₃）₂溶液	矩形波	1~10、10~20、20~30、>30 kHz	>30 kHz并不理想	〔48〕

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容