湍流管道流动中水垢形成的自上而下模型

我们在一个大型管道回路设施中研究了高雷诺数下的碳酸钙水垢形成。碳酸钙溶液是通过在 T 型接头入口处注入 pH 值稳定的碳酸钠和氯化钙水溶液产生的。对沿管道沉积物质的扫描电子显微镜分析表明，在经历了最初的离子-离子晶体生长瞬态阶段后，碳酸钙水垢主要由颗粒沉积主导。虽然靠近管道入口区域的水垢形成可以描述为由湍流扩散驱动的碳酸根和钙离子的异质表面成核，但我们依靠 turbophoresis 现象学，为更远的下游区域设计了一个特别简单的沉积动力学模型。令 $\Phi$ 和 $R$ 分别为流量和管道半径，单位时间和单位面积的质量沉积率被预测为按 $\Phi^\alpha / R^\beta$ 缩放（对于某些建模的 $\alpha$ 和 $\beta$ 参数值），并得到了我们实验的启发性支持。