KR102212780B1 - 열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치 - Google Patents

열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102212780B1
KR102212780B1 KR1020157019271A KR20157019271A KR102212780B1 KR 102212780 B1 KR102212780 B1 KR 102212780B1 KR 1020157019271 A KR1020157019271 A KR 1020157019271A KR 20157019271 A KR20157019271 A KR 20157019271A KR 102212780 B1 KR102212780 B1 KR 102212780B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
scale
temperature
test surface
heater
Prior art date
Application number
KR1020157019271A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150094771A (ko
Inventor
테리 린 블리스
티모시 프레드릭 패터슨
Original Assignee
솔레니스 테크놀러지스 케이맨, 엘.피.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 솔레니스 테크놀러지스 케이맨, 엘.피. filed Critical 솔레니스 테크놀러지스 케이맨, 엘.피.
Publication of KR20150094771A publication Critical patent/KR20150094771A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102212780B1 publication Critical patent/KR102212780B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/008—Monitoring fouling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/003—Control arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

열 교환기 등의 액체 시스템 내의 열 전달 표면 상의 스케일 피착물이 도관 벽(32) 상에 위치되고 그를 통해 돌출되는 센서(10)로 구성되는 시험 셀을 통한 액체 유동의 작은 부분의 유도에 의해 추정된다. 센서(10)는 히터(14)를 수용하고 도관 벽(32)의 내부측과 동일 평면 내에 있고 도관(11)을 통한 유동과 접촉되는 가열 습윤 시험 표면(22)을 갖는 전도성 블록(16)으로 구성된다. 전도성 블록(16) 내에는 가열 습윤 시험 표면(22) 및 히터(14)로부터 상이한 거리에 있는 2개의 온도 센서(18, 20)가 있다. 장치(10)의 주연부는 주연부를 통한 열 유동을 감소시키고 가열 습윤 시험 표면(22)을 통한 더 큰 열 유동을 가능케 하도록 설계된다. 2개의 온도 센서(18, 20) 사이의 온도 차이를 스케일(40)이 존재하지 않을 때의 차이에 비교함으로써, 스케일(40)의 존재 및 양이 축적된 스케일(40)에 의해 유발되는 가열 습윤 표면(22)을 통한 열 전달의 감소를 기초로 하여 결정될 수 있다. 온도 차이의 변화는 주어진 종류의 스케일(40)에 대한 스케일 두께에 정비례한다. 스케일(40)의 두께가 또 다른 수단에 의해 결정될 때에, 스케일(40)의 성질이 추정될 수 있다. 측정치의 민감도는 제공된 2차 열 플럭스 경로를 통한 열 플럭스플럭스는정을 통해 매우 넓은 범위의 벌크 액체(36) 또는 주변 온도를 수용하도록 조정될 수 있다.

Description

열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING FOULING FACTOR AND/OR INVERSE SOLUBLE SCALE THICKNESS IN HEAT TRANSFER EQUIPMENT}
관련 출원 참조
본 출원은 2012년 12월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한(inverse soluble) 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치"인 동시-계속 중인 미국 임시 출원 제61/739,785호 그리고 2013년 12월 13일자로 출원된 미국 실용신안 특허 출원 제14/105,323호에 대한 이익 및 우선권을 향유하고, 이들 출원의 내용은 온전히 여기에 참조로 합체되어 있다.
발전소, 제강 공장, 펄프 또는 종이 제조 플랜트 등의 산업 플랜트는 비교적 복잡한 용수/유체 시스템을 갖는다. 유기 및 무기 물질이 이들 시스템의 내부 벽 상에 피착되고 그에 의해 상기 시스템의 적절한 동작을 방해하는 파울링 또는 스케일링 피착 축적물을 형성한다. 이것은 열 교환기 표면 등의 가열 표면에 대해 특히 심각하다. 이것은 부적절한 열 교환, 장비의 폐쇄, 비효율적인 약품 사용, 유틸리티 비용의 증가, 정지 시간으로 인한 생산의 손실, 부식 그리고 더트 수치(dirt count)의 증가로부터의 제품의 품질 저하 등의 많은 동작 문제점을 유발하는 원하지 않는 상황이다.
원칙적으로, 한편의 파울링 피착물과 다른 한편의 스케일링 피착물 사이의 구분이 가능하다. 파울링 피착물은 종종 용수 시스템에서 생물막(biofilm)의 형태로 일어나는 유기 피착물이다. 이러한 생물막은 실질적으로 미생물 예컨대 박테리아, 조류, 균류 및 원생돌물로 구성된다. 스케일은 칼슘 (카보네이트, 옥살레이트, 설페이트, 실리케이트), 알루미늄 (실리케이트, 히드록사이드, 포스페이트), 바륨 설페이트, 방사성 라듐 설페이트 그리고 마그네슘 실리케이트의 착물 등의 무기 물질로부터 형성된다.
파울링 피착물의 축적 구체적으로 생물막의 성장을 피하기 위해, 살생물제가 대응책으로서 관련된 유체 내로 첨가된다. 스케일 피착물은 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 아스파르트산의 단독중합체, 공중합체 및 3량체를 기초로 하는 화학 피착물 억제제를 첨가함으로써 제거 또는 방지될 수 있다. 화학 피착물 억제제는 유기 포스포네이트 및 그 유도체 그리고 또한 폴리포스페이트를 포함한다. 이들 살생물제 및 화학 피착물 억제제의 사용량은 이들이 매우 비싸므로 매우 조심스럽게 제어되어야 한다.
인 라인 센서(in line sensor)는 스케일 처리 첨가제의 첨가를 제어하도록 스케일을 검출 및 정량화하는 데 특히 유용하다. 고온 스케일링 조건은 인 라인 스케일 센서를 개발하는 데 큰 도전 과제를 제기한다. 이러한 유동은 일반적으로 유동과 접촉되는 임의의 표면에 대한 대부분의 비-금속 재료의 사용을 차단하고, 또한 전자 부품의 적절한 동작에 대해 도전적인 환경일 수 있다. 추가로, 유동을 포함하는 액체는 센서 개발을 어렵게 하는 다른 성질을 가질 수 있고; 유동은 예컨대 입자상 물질을 수용할 수 있고, 유독성일 수 있고, 어떤 물질에 대해 부식성일 수 있고, 일정한 밀도를 갖지 않을 수 있다. 예컨대, 냉각수는 상당한 함량의 용존 염(dissolved salt)을 가질 수 있지만, 이것은 여전히 물로 불린다. 많은 산업에서, 높은 함량의 용존 염을 갖는 물은 염수(brine)로 불릴 수 있지만, 그 용어는 대개 높은 용해성 염의 용액에 적용된다. 펄프 제조 공장에서, 어떤 용존 염 및 용존 리그닌을 갖는 물은 흑액(black liquor)로 불릴 수 있다. 높은 용해성 염의 용액이라도 다양한 이유로 물 내에 축적되는 사소한 양의 역용해 가능한 염을 축적할 수 있다. 가장 흔한 스케일 종류가 역용해 가능한 스케일이므로, 센서는 벌크 액체 유동보다 높은 온도에 있는 유동에 노출되는 표면을 가질 것이 필요하다. 이것은 스케일의 축적에 대한 경향을 갖는 가열 습윤 시험 표면(heated wetted test surface)을 생성하도록 어떤 형태의 가열을 요구한다. 가열은 축적이 정량화되게 하는 방식으로 성취되어야 한다. 이러한 정량화는 축적으로부터 기인하는 열 전달 능력 감소의, 축적물의 두께의 또는 이들 양쪽 모두의 측정치일 수 있다.
본 발명은 파울링 인자(열 전달 표면 상으로의 역용해 가능한 스케일의 축적으로 인한 열 전달 효과의 감소)가 가열 습윤 시험 표면에 대해 유동 셀을 통해 소량의 작동 유체를 전환함으로써 추정될 수 있다는 것을 전제로 하고, 여기에서 가열 습윤 시험 표면 온도 그리고 그에 대한 유동 조건은 관심 대상의 열 전달 표면을 모의한다. 가열 습윤 시험 표면은 열을 전도할 수 있는 재료의 블록(전도성 블록)의 일체형 부분이거나 상기 블록과 밀접 접촉된다. 열이 전도성 블록 내에 적어도 부분적으로 수용되는 간단한 카트리지 히터에 의해 또는 다른 적절한 수단에 의해 전도성 블록으로 공급된다. 전도성 블록에는 1차 열 전도 경로가 가열 습윤 시험 표면을 향하도록 그리고 가열 습윤 시험 표면으로부터 멀어지는 적어도 1개의 2차 열 전도 경로가 있도록 그 주위에 단열부가 제공된다. 스케일이 가열 습윤 시험 표면 상에 축적됨에 따라, 스케일이 가열 습윤 시험 표면을 향한 열 전달에 대한 추가된 저항을 제공한다. 2차 열 전도 경로를 따른 열 전달 저항은 스케일의 축적에 의해 영향을 받지 않는다. 그러므로, 스케일이 축적됨에 따라, 가열 습윤 시험 표면을 향한 열 전달의 감소 그리고 2차 열 전도 경로를 따른 열 전달의 증가가 있다. 가열 습윤 시험 표면 상의 스케일에 의해 추가된 열 전달 저항의 측정치는 열 전달 표면 상의 스케일의 심각성의 표시로서 간주된다.
유동 셀 가열 습윤 시험 표면의 표면 온도는 전도성 블록 내에서 서로로부터의 알려진 거리로 그리고 가열 습윤 시험 표면 및 열원으로부터의 상이하고 알려진 거리로 이격되는 2개의 상당히 정확한 온도 센서/송신기의 사용에 의해 추정된다. 블록을 포함하는 전도성 재료에 대한 열 전도 계수(k)가 2개의 온도 송신기에 의해 보고된 온도 차이(T1, T2) 그리고 이들 온도 송신기 사이의 알려진 거리로부터 계산된다. 가열 습윤 시험 표면의 표면 온도가 그 다음에 전도 계수 그리고 어느 한쪽의 온도 송신기로부터 가열 습윤 시험 표면까지의 거리로부터 추정된다. 역용해 가능한 스케일이 가열 습윤 시험 표면 상에 축적됨에 따라, 스케일이 전도성 블록을 통한 가열 습윤 시험 표면으로의 열 유동 경로에 대해 추가의 제한을 제공하고, 그에 의해 이들 양쪽 모두의 온도 송신기에 의해 측정될 때의 블록 내의 온도를 상승시킨다. 더 높은 내부 온도와 관련하여, 더 많은 열이 2차 열 전도 경로를 통해 배출된다. 이것은 더 적은 열 에너지가 가열 습윤 시험 표면을 통해 배출되기 때문에 2개의 온도 송신기 사이의 온도 차이의 감소를 가져온다. 2차 열 전도 경로의 종료부에서의 온도가 일정하거나 거의 일정하면, 전도성 블록 내의 2개의 온도 송신기 사이의 온도 차이가 가열 습윤 시험 표면 상의 축적된 스케일로부터 기인하는 파울링 인자에 대해 선형이고, 이것이 모의하는 상용 열 전달 표면 상의 파울링 또는 스케일링의 유사 정도를 표시한다. 2개의 온도 송신기 사이의 온도 차이는 또한 임의의 특정한 종류의 스케일에 대한 스케일 두께에 대해 선형이지만, 2개의 온도 송신기 사이의 온도 차이와 스케일 두께 사이의 관계 상수는 상이한 종류의 스케일(예컨대, 칼슘 카보네이트 대 칼슘 설페이트 또는 칼슘 포스페이트)에 대해 상이하다.
추가의 실시예에서, 가열 습윤 시험 표면 상의 스케일 두께는 스케일이 축적됨에 따라 초음파 펄스가 스케일까지 진행되고 그 다음에 초음파 프로브로 복귀되는 거리의 감소로 인해 비행 감소 시간의 원리에 따라 펄스형 초음파 신호를 통해 동시에 측정될 수 있다.
2개의 온도 송신기 사이의 온도 차이의 범위는 온도 송신기들 사이의 거리의 변화, 히터의 온도, 2차 열 전도 경로를 따른 단열부의 두께, 2차 열 경로가 구성되는 재료의 열 전도 성질, 1개 초과의 2차 열 전도 경로의 존재, 2차 열 전도 경로의 종료부에서의 또는 그를 따른 온도, 가열 습윤 금속 표면과 상이한 열 전달 계수를 갖는 재료의 층의 추가 또는 심지어 2차 열 전도 경로의 종료부에서의 가열 또는 냉각의 추가를 포함하는 많은 수단에 의해 제어될 수 있다.
이들 변수를 조정함으로써, 파울링 인자의 실질적으로 정확한 표시가 매우 넓은 범위의 벌크 액체 온도, 벌크 액체 유동 속도, 히터 온도 그리고 상기 장치를 둘러싼 주변 환경에 대해 결정될 수 있다. 선택 사항의 초음파 또는 다른 스케일 두께 표시와 조합될 때에, 피착물의 성격에 대한 유용한 통찰력이 추론될 수 있다. 이것은 열 전달을 최적화하고 특정한 상용 열 전달 설비에 대한 비용을 최소화하기 위해 스케일 억제 처리가 더 적절한 방식으로 조정되게 한다.
본 발명의 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명 및 도면을 고려하면 추가로 이해될 것이다.
도 1은 온도 센서 위치의 표시를 갖는 본 발명의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 대체 실시예의 개략 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 대체 실시예의 도 1과 유사한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3 대체 실시예의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 대체 실시예의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 대체 실시예의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6 대체 실시예의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7 대체 실시예의 개략 단면도이다.
도 9는 스케일이 축적됨에 따른 온도 차이의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 10은 도 9에 도시된 것과 같은 그래프에서 구해진 데이터를 생성하는 데 사용되는 본 발명의 장치의 특정 실시예의 부분 분해 절결도이다.
도 11은 본 발명의 가열 전도성 블록 구성 요소의 대체 실시예의 개략 단면도이다.
도 12는 200 ㎛의 스케일 형성과 관련된 온도 차이에 대한 재료(30) 전도도의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 13은 200 ㎛ 스케일과 관련된 온도 차이에 대한 재료(30) 두께의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 14는 200 ㎛ 스케일과 관련된 온도 차이에 대한 재료(16) 두께의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 15는 200 ㎛ 스케일과 관련된 온도 차이에 대한 재료(16) 전도도의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 16은 온도 차이 대 스케일 두께를 도시하는 그래프이다.
도 17은 온도 T4가 변화된 온도 차이 대 스케일 두께를 도시하는 그래프이다.
도 18은 높은 Tscale에서 히터에 대한 출력이 200 와트 대신에 500 와트인 점을 제외하면 도 17에서와 동일한 조건과 관련된 온도 차이를 도시하는 그래프이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 용수 시스템의 표면 상에서의 스케일 형성을 검출하는 데 사용되는 장치 또는 센서(10)가 용수 시스템의 측면 도관(11) 내에 위치된다. 이러한 측면 채널(11)은 용수 시스템으로부터 용수를 인출하고, 후속적으로 용수 시스템으로 이것을 복귀시킨다. 용수 시스템(도시되지 않음)은 발전소, 정유 공장, 제지 공장 또는 제강 공장 등의 임의의 산업 용수 처리 시스템일 수 있다. 센서는 벌크 용수의 온도보다 높은 온도를 갖는 표면 상에서의 스케일 축적을 측정하도록 설계된다.
센서(10)는 전도성 블록(16) 내에 위치되는 히터(14)를 포함하고, 전도성 블록은 금속 블록 내의 제1 위치에 위치되는 제1 온도 센서(18) 그리고 전도성 블록(16) 내에 위치되는 제2 온도 센서(20)를 포함한다. 제1 온도 센서(18)는 블록의 제1 단부(22) 근처에 위치되고, 제2 온도 센서(20)는 도시된 것과 같이 히터(14) 근처에 있다. 상기 장치는 도시된 것과 같이 주변 조건에 노출되는 제1 단부(22)에 대향되는 제2 단부(24)를 추가로 포함한다. 히터(14)는 전도성 블록(16) 내에 위치되고 표면(22)에 대한 열 유동을 가능케 하는 카트리지 히터이다. 히터가 임의의 적절한 재료로부터 형성될 수 있지만, 히터는 일반적으로 금속일 것이다. 도시된 것과 같이, 표면(22)은 벌크 용수 유동과 접촉되고 그에 따라 시험 표면 구체적으로 가열 습윤 시험 표면으로서 기능한다.
장치(10)는 4개의 주연 측면(26)(2개가 도시됨)을 갖는다. 주연 측면(26)은 단열 층(28)을 포함하고, 제2 단부(24)는 단열 층(28)과 상이한 열 전도도를 가질 수 있는 단열 층(30)을 포함한다.
장치(10)는 벽(32, 34)을 갖는 도관(11)에 고정되고, 이 때에 전도성 블록(16)의 제1 단부(22)는 나사, 볼트 또는 클램프(도시되지 않음) 등의 적절한 체결구에 의해 벽(32)에 부착되지만, 전도 열 전달을 피하기 위해 단열부(33)에 의해 벽(32)과의 직접적인 접촉으로부터 단열된다. 이상적으로, 열이 블록(16)으로부터 도관(11)의 벽(32)으로 전달되지 않는다. 열이 전도성 블록(16)으로부터 도관(11)의 벽(32)으로 거의 또는 전혀 전달되지 않으면, 가열 습윤 시험 표면을 횡단한 온도가 비교적 균등할 것이고, 그에 따라 이것이 모의하려고 시도하는 훨씬 더 큰 상용 열 전달 표면의 더 대표적인 표시를 생성할 것이다. 가열 습윤 시험 표면은 도관(11) 내의 유동 벌크 액체(36)의 교란을 최소화하기 위해 도관(11)의 측면(32)의 내부측 표면과 동일 평면 내에 있다.
도시된 것과 같이, 도관(11)은 직사각형 형상을 갖는다. 도관(11)은 용수 시스템(도시되지 않음) 특히 열 교환기 등의 가열 표면을 갖는 용수 시스템으로부터 유체를 유도한다. 도관은 단순하게 이상적으로 이것이 모의하도록 의도되는 상용 열 전달 장비에서의 유동 조건과 유사한 유동 조건에서 도관(11)을 통해 화살표 36의 방향으로 유동되는 벌크 용수를 인출한다.
동작 시에, 히터(14)는 가열 습윤 시험 표면(22)을 향해 화살표 38에 의해 도시된 것과 같이 열 유동 또는 열 플럭스를 발생시킨다. 시험 표면(22)은 이것이 모의하여야 하는 열 교환기 또는 다른 용수 시스템의 섹션의 온도에 근사한 온도까지 가열된다. 이와 같이, 가열 습윤 시험 표면(22)은 히터에 의해 가열되고, 도관(11)을 통한 유체의 유동에 의해 습윤된다. 결과적으로, 스케일(40)의 층이 가열 습윤 표면(22) 상에 형성될 가능성이 있다. 온도 센서(18)는 가열 습윤 표면(22) 근처에서 온도 T1을 기록할 것이다. 제2 온도 센서(20)는 히터(14)에 인접한 블록(16)의 온도 T2를 보고할 것이다. 히터(14)가 전도성 블록(16) 내에 위치되므로, 열은 화살표 42에 의해 도시된 것과 같이 장치(10)의 제2 단부(24)로부터 외향으로 유동될 수 있다. 이것은 2차 열 전도 경로이다.
히터(14)가 작동될 때에, 초기에 열이 화살표 38의 방향으로 유동될 것이고, T2가 기록될 것이고, T2보다 낮아야 하는 T1이 후속적으로 기록될 것이다. 열이 화살표 36에 의해 표시된 것과 같이 습윤 표면(22)을 통해 벌크 유동 내로 진행됨에 따라 바꿔 말하면 가열 습윤 시험 표면이 냉각됨에 따라, 결국 T1이 T2보다 낮아진다.
스케일(40)이 가열 습윤 시험 표면(22) 상에 축적됨에 따라, 더 적은 열이 블록(16)의 단부(22)를 통해 유동될 것이다. 스케일(40)은 단열부로서 작용하고; 열 전달 저항이 증가된다. 열이 화살표 42의 방향으로 후방으로 진행될 수 있기 때문에, 온도 T1 및 T2는 양쪽 모두가 스케일(40)의 단열 효과로 인한 가열 습윤 시험 표면(22)을 통한 열 유동의 감소 때문에 상승될 것이다. 그러나, 블록(16)의 온도가 이제 더 높으므로, 더 많은 열 에너지가 블록(16)의 부분 단열 제2 단부(24) 즉 2차 열 전도 경로를 통해 탈출될 것이다. 이것은 스케일 형성의 표시를 제공하는 T1과 T2 사이의 온도 차이를 감소시킬 것이고, 온도 차이의 변화의 크기는 스케일의 양 구체적으로 블록(16)의 가열 습윤 시험 표면(22)을 통한 열 전달에 대한 스케일의 악영향의 표시이다.
열 전달은 다음의 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00001
K는 각각의 재료, 스케일, 단열부 및 금속에 대한 전도 열 전달 계수이다. A는 면적이고, q는 열 에너지의 열 플럭스다. 열은 2개의 방향 즉 화살표 38의 방향으로(가열 습윤 표면을 향해) 그리고 화살표 42의 방향[단부(24)를 통한 반대 방향, 주변 환경으로의 부분 단열 경로]으로 전달된다. 스케일이 가열 습윤 시험 표면(22) 상에 축적됨에 따라, 가열 습윤 시험 표면의 방향으로의 열 전달에 대한 "저항"이 증가된다. 반대 방향으로의 열 전달에 대한 "저항"은 변화되지 않고, 그에 의해 그에 따라 변화되는 관련된 ΔT들(T2-T1 및 T3-T4의 양쪽 모두)에 따라 그리고 스케일 두께에 대해 선형으로, qscale이 감소되고 qinsul이 증가된다. T2-T1 또는 T3-T4 중 어느 한쪽이 스케일의 축적 그리고 그 결과의 열 전달 감소를 추정하는 데 사용될 수 있다.
T4 즉 제2 단부(24)의 온도는 열 플럭스를 변화시키는 환경 조건에 따라 변화된다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 주연 표면(26)을 따른 단열은 실제의 설비에서 달성 불가능하지만 "완벽한" 것으로 가정된다. 실제의 실시예에서 약간의 반경 방향 열 플럭스가 있을 것이고, 이러한 열 플럭스가 또한 환경 조건에 의해 영향을 받을 것이다. 비-정량적인 의미에서, 주연 표면(26)의 단열이 또한 부분적으로 단열되는 것으로 가정되면, 실제의 설비에서와 같이, 단부(24) 및 측면(26)의 합성 영역은 개념적으로 2차 열 전도 경로로서 간주될 수 있다.
도 2는 본 발명의 대체 실시예를 도시하고 있다. 스케일 센서(10)는 도 1에 도시된 것과 같은 도관(11) 상에 합체된다. 추가로, 스케일 두께 측정 유닛(50)이 벽(32)으로 유도되는 도관(11)의 벽(34) 내에 합체된다. 스케일 두께 측정 유닛(50)은 측정 유닛(50)의 표면이 유동(36)의 교란을 최소화하기 위해 도관(11)의 벽(34)의 내부측 표면과 동일 평면 내에 있도록 도관(11)의 벽(34) 내의 개구 내에 장착된다. 나사, 볼트, 클램프 또는 나사산(도시되지 않음) 등의 임의의 공지된 부착 수단이 사용될 수 있다. 두께 측정 유닛(50)이 히터를 사용하지 않고 열 전달에 관련되지 않으므로, 도관(11)의 벽(34)과의 접촉으로부터 이것을 단열할 것이 필요하지 않다.
측정 유닛(50)은 초음파 변환기(52) 및 검출기를 포함한다. 초음파 변환기는 표면(32) 상의 피착물의 두께를 검출하는 여러 개의 방법 중 단지 하나이다. 임의의 공지된 장치가 본 발명에서 채용될 수 있다. 유닛(50)과 관련하여, 초음파 신호(54)가 벽(32)을 향해 변환기(52)에 의해 방출된다. 블록(16)의 가열 습윤 시험 표면(22) 상에 축적되는 파울링 및/또는 스케일 피착물(40)을 검출 및 분석하기 위해, 초음파 방출 신호(54)의 반사를 통해 일어나는 초음파 반사 신호(56)가 측정된다. 피착물(40)이 축적되지 않으면, 가열 습윤 시험 표면(22)이 주로 초음파 신호에 대한 반사 표면으로서 기능한다. 측정 유닛은 신호가 가열 습윤 시험 표면(22)에 대해 진행 및 복귀되는 데 요구되는 시간을 측정할 것이다. 스케일링 및/또는 파울링 피착물(40)이 반사 가열 습윤 시험 표면(22)을 덮으면, 초음파 신호가 피착물(40)의 표면에서 적어도 부분적으로 반사된다.
스케일이 존재하면, 반사 신호는 스케일이 존재하지 않을 때보다 일찍 스케일 표면으로부터 반사되고 그 후에 반사 신호가 진행되는 더 짧은 거리로 인해 복귀하는 데 더 적은 시간을 요구한다. 스케일의 두께는 현재의 "비행 시간" 측정치와 스케일이 존재하지 않을 때의 이전의 기준 측정치 사이의 차이 그리고 음파가 용수를 통해 진행되는 속도를 기초로 하여 계산될 수 있다.
칼슘의 카보네이트, 옥실레이트, 설페이트 및 실리케이트 그리고 실리케이트, 히드록사이드, 포스페이트 등의 알루미늄 화합물 그리고 또한 다른 것들 등의 스케일을 형성할 수 있는 많은 상이한 종류의 화합물이 있다. 상이한 종류의 스케일은 스케일 두께의 단위당 상이한 밀도 및 상이한 열 전달 저항 계수를 갖는다. 피착된 스케일의 qscale 및 두께를 측정함으로써, 이러한 경험적인 데이터를 기초로 하여 형성 중인 스케일의 종류가 추정될 수 있다. 이것은 결국 작업자가 특정한 종류의 스케일을 제거 또는 억제하는 적절한 처리 약품 또는 생물막의 경우에 생물막을 처리하는 적절한 약품을 용수 시스템에 가하게 할 것이다.
생물막만이 존재하면, 반사된 파동(56)이 실제로 생물막의 표면의 반사로부터의 제1의 작은 피크 그리고 내부 벽(32)의 반사로부터의 제2의 더 높은 피크를 포함할 것이다. 2개의 신호의 진폭은 생물막의 음향 임피던스가 벽 재료(32)의 음향 임피던스보다 낮기 때문에 상이하다. 2개의 신호 사이의 시간 차이는 생물막의 두께를 표시할 것이다.
스케일링 시험
도 2의 장치는 도 10에 도시된 단면도에서 더 상세하게 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 두께 측정 장치(50)는 도관(11)의 벽(34) 내의 개구(51) 내에 장착되고, 개스킷(53)에 의해 벽으로부터 분리된다. 센서(10)가 두께 측정 장치(50)에 대향된다. 도시된 것과 같이, 센서는 도관 벽(32)의 개구(55) 내에 장착되고, 결국 개스킷(57)에 의해 블록(16) 및 벽(32)으로부터 분리되는 플라스틱 단열부(33)에 의해 벽으로부터 분리된다. 블록(16)은 장착 플랜지(59)를 포함한다. 열 센서가 도시되어 있지 않지만, 이들 열 센서는 채널(61, 62) 내에 각각 위치될 것이고, 이 때에 카트리지 히터(14)는 확대 채널(63) 내에 위치된다. 이들 모두는 PEEK 단열부(64)에 의해 포위된다.
냉각 타워에 부착되는 [200 와트 카트리지 히터, CuNi 가열 습윤 시험 표면, 2개의 RTD 온도 송신기, PEEK(폴리에테르 에테르 케톤) 단열부 그리고 "비행 시간" 차이를 통해 가열 습윤 시험 표면(22)까지의 거리를 측정하는 펄스형 초음파 변환기를 포함하는] 도 10에 도시된 장치는 벌크 액체로서 물을 사용하여 시험된다. 블록(16)은 CuNiFeMg 합금으로 구성된다. 시험 표면은 카트리지 히터의 중심선으로부터 약 14 ㎜에 있다. RTD 온도 송신기 T1 및 T2는 약 3.5 ㎜의 중심선 대 중심선에 있고, 하나의 송신기의 또 다른 송신기로부터의 간섭을 피하기 위해 히터로부터 시험 표면을 향한 열 플럭스의 방향을 따라 오프셋된다. 염이 그 표준 구성 용수(예컨대, 물은 4회 사이클의 농축까지 "예비 순환된(precycled)" 표준 구성 용수를 모의하도록 조성됨)의 4배 농축을 모의하기 위해 순수에 첨가되고, 용수는 타워 시스템을 통해 순환되고, 목표 6회 사이클의 농축까지 순환되게 된다. "예비 순환된" 용수의 조성, 타워 구성 용수 그리고 6회 사이클의 농축 용수가 표 1에 나열되어 있다.
2012년 8월 20일부터 시작한 스케일링 시도에 대한 냉각 타워 용수 데이터
용수 종류 Ca++
(ppm CaCO3
로서)		 Mg++
(ppm CaCO3
로서)		 총
알칼리도
(ppm CaCO3
로서)		 Cl-
(ppm Cl로서)		 SO4 =
(ppm SO4로서)		 드루 2235
(ppm 생성물)
예비-사이클링된 용수
(4회 사이클의 농축을 모의함)		 400 200 400 2856 192 110
시스템 구성 용수 100 50 100 714 48 27.5
목표 용수
(6회 사이클의 농축을 모의함)		 600 300 600 4284 288 165
타워는 24.5 C 벌크 용수 온도로 유지되고, 이 때에 전도도-개시 블로우 다운 및 레벨-제어 구성 용수(conductivity-initiated blow down and level-controlled makeup water)가 약 3500 ㎛ho(스케일 시도 1의 시작 후에 약 60 시간에 도달되는 6회 사이클의 농축)로 전도도를 제어하도록 추가된다. 도관(11) 내의 유동 속도는 0.75 m/s이고, pH는 9.0이고, 히터 출력은 가열 습윤 시험 표면에 대해 60.5℃의 온도를 생성하도록 설정된다. 시도 1은 총 96 시간(3.5 일) 동안 수행된다. 그 시간의 종료 시에, 가열 습윤 시험 표면 상의 축적된 스케일이 세척되고, 시험은 히터 출력이 가열 습윤 표면 상에 70℃의 표면 온도를 생성하도록 증가된다는 점을 제외하면 동일한 조건으로 시도 2로서 재시작된다. 냉각 타워 섬프(cooling tower sump) 내의 용수는 이미 시도 2의 시작 시에 6회 사이클의 농축 상태에 있고, 그에 따라 유지된다. 시도 2는 168 시간(7 일) 동안 진행되게 되지만, 121 시간(5 일) 후에, 드루(Drew) 2235 스케일 억제제(antiscalant)의 양은 50%만큼 증가된다.
도 9는 초음파 송신기 및 수신기로 측정될 때의 스케일 축적 두께에 대해 플롯된 T2와 T1 사이의 온도 차이를 도시하고 있다. 온도 차이의 응답은 0 내지 45 ㎛의 "프리스케일(prescale)" 축적 범위 내의 스케일 두께에 대해 선형이고, 45-160 ㎛의 스케일 두께의 "정상 상태(steady state)" 범위 내에서 또한 선형이지만 상이한 경사를 갖는다. 시도 2 중에, 온도 차이의 응답은 전체 범위에 대한 스케일 두께에 대해 선형이지만, 스케일 층의 단열 효과가 더 높은 히터 출력에서 전도성 블록(16) 전체에 대한 더 높은 온도 그리고 또한 2개의 온도 측정치 사이의 더 높은 온도 차이를 생성하기 때문에, 온도 차이의 절대 수치 그리고 관계 계수(온도 차이 대 스케일 두께 플롯의 경사)는 상이하다. 스케일 억제제(드루 2235)의 첨가 속도의 변화는 스케일 두께 축적 대 시간(도시되지 않음)의 속도를 변화시키지만 온도 차이와 스케일 두께 사이의 관계를 변화시키지 않는다.
데이터 로깅 문제 또는 다른 이슈로 인해 데이터가 이용 가능하지 않은 양쪽 모두의 스케일링 시도 내의 기간이 있다.
(초음파로 측정될 때의) 스케일 두께에 대해 플롯된 온도 차이(T2 - T1)는 실질적으로 선형이다. 추가로, 온도 차이(T2 - T1)는 또한 파울링 인자에 대해 플롯될 때에(플롯은 도시되지 않음) 즉 상용 설비에서 파울링 인자를 감시하는 데 널리 사용되는 애쉬랜드 온가드 2-플러스 스케일 분석기(Ashland OnGuard 2-Plus scale analyzer)로 결정될 때에 실질적으로 선형이다. 모든 경우에, 선형성은 약 0.91 내지 0.99의 선형 상관 계수(R2)에 의해 입증된다(1.0은 완벽한 상관 관계를 표시하고, 0은 상관 관계 없음을 표시한다).
이와 같이, 도 1, 2 및 10에 도시된 실시예는 가열 습윤 금속 시험 표면을 따른 스케일 형성을 적절하게 측정한다. 상기 개념은 변수 구체적으로 센서(10)를 둘러싼 주변 조건을 보상하기 위해 센서(10)를 변형함으로써 더욱 향상될 수 있다. 도 3 내지 8은 다양한 변형 온도 측정 유닛을 도시하고 있다. 이들 모두는 도관(11)의 벽(32)에 부착되고 그를 통해 돌출되고, 이 때에 그 가열 습윤 시험 표면(22)은 용수 시스템으로부터 스케일이 측정될 가열 습윤 시험 표면으로 유체를 유도하는 도관(11)의 내부측 벽(32)과 동일 평면 내에 있다. 이들 모두는 전도성 블록으로부터 도관(11)의 벽(32)으로의 열의 유동을 감소시키는 단열 요소(33)를 가져야 한다. 도 3 내지 8의 이들 실시예에서, 동일한 요소는 도 1 및 2로부터의 동일한 도면 부호를 보유할 것이다. 도 3-8에 개략적으로 도시된 모든 설명은 센서(10)를 포위하는 주변 조건의 변화의 영향을 감소시키도록, 2차 열 전도 경로(들)를 따른 열 전달의 조작을 통해 스케일 정량화 측정의 민감도를 증가시키도록 또는 이들 양쪽 모두를 수행하도록 의도된다. 이들 설명은 상기 장치가 기후-제어실의 외부측에 설치될 때에, 유동(36)의 온도가 주변 온도보다 훨씬 높을 때에 또는 이들 양쪽 모두의 경우에 가장 적절하게 적용 가능하다. 일부 경우에 벌크 유동은 산업용 냉각수 이외의 유동 예컨대 제지 공장의 흑액, 염수 또는 다른 벌크 유동 유체일 수 있다는 것이 강조되어야 한다. 일부 경우에, 온도가 과도하게 높을 수 있거나, 유체가 펄스형 초음파 신호를 통한 스케일 두께의 측정에 부적절할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명은 환경에 적절한 상이한 스케일 두께 측정 수단과 함께 또는 스케일 두께를 측정하는 수단 없이 사용될 수 있다. 이용 가능한 적절한 스케일 두께 측정 수단이 없는 경우에, 열 전달 저항 정보만이 얻어질 것이고, 스케일의 화학 조성을 추론하는 것이 쉽게 가능하지 않을 것이다.
도 3에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예의 변형 버전이다. 상기 변형예는 습윤 표면(32)에 대향되는 제2 단부(24) 상으로의 후방 히터(60)의 추가이다. 열 플럭스는 유사한 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00002
T4가 제어되므로, 단열 층(30)을 통한 열 플럭스를 능동적으로 제어할 수 있는 능력이 있다. 2차 열 전도 경로를 따른 열 플럭스 제어는 온도 T4를 제어함으로써 성취된다.
길이 방향 표면을 따른 단열부(28)는 실제의 설비에서 달성 가능하지 않지만 이러한 예에 대해 "완벽한" 것으로 가정된다. 실제의 실시예에서 약간의 반경 방향 열 플럭스가 있을 것이고, 이러한 열 플럭스는 주변 조건에 의해 영향을 받을 것이다. 도 3에 개략적으로 도시된 열 플럭스 제어는 제어된 양의 열 에너지가 공급되기 때문에 능동 열 플럭스 제어로 불릴 수 있다. 이와 같이, 후방 히터(60)에 의해 공급되는 출력은 온도 T4를 기초로 하여 조정 또는 제어될 수 있고, T4는 상기 장치가 더 극단적인 조건에서 동작되어야 할 때에 상기 장치의 동작을 최적화하는 데 사용될 수 있는 조정 포인트가 된다. 도 3에 도시된 것과 같은 장치의 잠재적인 제한 사항은 센서(10)의 표면(26, 24)을 냉각시킬 수 없다는 것이다.
다음의 설명은 주어진 실시예에 대해 그 이용성을 최대화하기 위해 도 3의 센서 설계를 최적화하는 방법의 예로서 제공된다. 이러한 분석의 목적을 위해, T2 및 T3은 히터(14)의 각각의 측면에 바로 인접하게 위치된다. T2 및 T3이 히터와 접촉되지 않으므로, T2 = T3 =Th(Th는 히터의 온도)인 것으로 가정된다. 추가로, 재료(30)는 히터(14)의 표면(센서에 대한 새로운 위치 T3)으로부터 센서의 위치 T4[재료(30)와 히터(60) 사이의 계면]까지 연장되고; δ2는 이제 히터(14)와 히터(60) 사이의 거리이다.
이러한 특정한 실시예에 대한 임의의 주어진 실시예에서, 다음의 사항 즉 벌크 유체 온도(스케일의 노출 표면에서의 온도 Tscale의 추정을 가능케 함) 및 최대로 이용 가능한 히터 출력이 알려져 있을 것이다. 최적화 문제는 센서의 예측 동작 범위에 걸쳐 온도 차이 T1과 T3 - T4가 최대화되고 그에 의해 스케일 축적 측정에 대해 최고로 가능한 해결책을 제공하도록 재료(16), 재료(30), 거리(δ1, δ2) 그리고 후방측 히터(60)에 의해 유지되는 온도(이것은 T4와 동일함)를 선택하는 것이다.
센서에 대한 열 플럭스 밸런스는 다음의 방정식에 의해 주어진다.
Figure 112015068929105-pct00003
여기에서 qT는 히터 출력이고, q16은 재료(16)를 통한 열 플럭스이고, q30은 재료(30)를 통한 열 플럭스이고, A는 면적이다. 상기 방정식은 저항 유사식을 사용하여 다음과 같이 재표현된다.
Figure 112015068929105-pct00004
Figure 112015068929105-pct00005
방정식의 우변의 요소를 치환하면,
Figure 112015068929105-pct00006
여기에서 R16+scale은 재료(16) 및 스케일의 합성 열 저항이고, R30은 재료(30)에 대한 열 저항이다. 상기 방정식은 Th에 대한 표현식을 제공하도록 다음과 같이 재배열될 수 있다.
Figure 112015068929105-pct00007
주어진 재료(16), 재료(30) 및 스케일 종류에 대해, 위의 방정식은 Th를 계산하는 데 사용될 수 있다. Th가 계산되면, 2개의 열 플럭스가 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112015068929105-pct00008
여기에서
Figure 112015068929105-pct00009
그리고
Figure 112015068929105-pct00010
여기에서
Figure 112015068929105-pct00011
열 플럭스가 계산되면, 잔여 파라미터가 계산될 수 있다.
설계를 최적화할 때에, 고려될 1차 인자는 재료(16) 및 재료(30)의 열 전도도 및 두께, 온도 T4, 스케일 표면의 온도 Tscale 그리고 주 히터에 대한 출력이다. 목표는 스케일이 벌크 유체 유동에 노출된 표면 상에 축적될 때에 재료(16) 및 재료(30)의 길이를 따른 온도 차이를 최대화하는 것이다.
예컨대, 이용 가능한 히터는 200 W의 출력을 갖고, 전도성 블록은 10 ㎜ x 50 ㎜의 단면을 갖는 것으로 가정된다. 위의 방정식을 사용하여, T4·Tscale, 재료(16), 재료(30), δ1 및 δ2를 변화시키는 영향을 조사하고 그 다음에 센서 내의 온도 차이를 최대화하는 설계 목표를 가장 잘 충족시키는 장치 구성을 확인하는 것이 가능하다.
도 12는 재료(30)의 열 전도도를 변화시키는 영향을 도시하고 있다. 설계는 재료(16) 내의 온도 차이를 무시하면서 재료(30) 내의 온도 차이를 최대화하도록 최적화될 수 있다. 이러한 경우에, 재료(30)의 열 전도도는 최대한 낮을 것이다. 단점은 스케일이 전개될 때에 재료(16) 내의 온도 차이가 크게 변화되지 않는다는 것이다. 도면은 재료(30)에 대한 최적의 열 전도도 즉 재료(16) 내의 온도 차이를 최대화하는 열 전도도 즉 K30 = 약 20 W/m·˚K가 있다는 것을 도시하고 있다. 이러한 예의 목적을 위해, 재료(30)의 열 전도도는 20 W/m·˚K로 설정된다. 그 이유는 단지 1개보다는 스케일 성장을 표시하는 2개의 상이한 온도 차이를 갖는 것이 더 양호할 것이기 때문이다.
도 13에서, 재료(30)의 두께를 변화시키는 영향이 조사된다. 재료(30)의 두께(δ2)가 증가됨에 따라, 유효 열 저항이 증가되고, 그에 의해 재료(30)가 단열체에 더 가깝게 보이게 한다. 이와 같이, 그 결과는 도 12에 도시된 것들과 유사하다. 재차, 재료(16) 내의 온도 차이를 최대화하는 재료(30)의 최적 두께(δ2)가 있다. 재료(16) 내의 온도 차이를 최대화하기 위해, 재료(30)의 두께는 10 ㎜로 설정된다.
재료(16)의 두께는 도 14에서 언급되어 있다. 재료(16) 두께를 증가시키는 영향은 δ1 = 약 10 ㎜에서 안정화된다. 이러한 두께에서, 재료(30) 내의 적절한 온도 차이가 여전히 있고, 재료(16)의 두께는 그에 따라 이러한 예의 목적을 위해 10 ㎜로 설정된다.
도 15에서, 재료(16)의 열 전도도가 고려된다. 두께를 변화시키는 것이 열 저항을 변화시키는 영향을 미치므로, 그 결과는 재료(30)와 관련하여 일어난 것과 유사하다. 열 전도도를 증가시키는 영향은 안정화된다. 이전에 설명된 스케일링 시험에서 사용된 센서는 약 42 W/m·˚K의 열 전도도를 갖고, 이것은 또한 재료(30) 내의 적절한 온도 차이를 제공하고, 재료(16)의 열 전도도는 이러한 예의 목적을 위해 42 W/m·˚K로 설정된다.
도 16은 여러 개의 상이한 조건 그리고 어떤 범위의 스케일 두께에 대해 재료(16) 및 재료(30)의 양쪽 모두에 대한 온도 차이를 도시하고 있다. 40 및 70 C의 Tscale을 갖는 경우는 더 낮은 온도 적용 분야 더 구체적으로 표준 산업용 열 교환기 적용 분야에서 발견되는 것이다. 재료(16) 및 재료(30)의 양쪽 모두에서의 온도 차이는 스케일 전개를 감시하는 데 적절하다. 130 및 170 C의 Tscale을 갖는 경우에 대한 결과는 만족스럽지 않다. 이들 경우는 제지 공장 펄핑 및 흑액 분야에서 더 대표적이다.
도 17은 특정한 적용 분야에 대해 T4를 조정하는 이용성을 도시하고 있다. 모든 이전의 그래프에서, T4는 50 C로 설정되었다. 도 18에서, T4는 특정한 경우에 대해 설정된다.
1. Tscale = 40 C -> T4 = 80 C
2. Tscale = 70 C -> T4 = 100 C
3. Tscale = 130 C -> T4 = 100 C
4. Tscale = 170 C -> T4 = 130 C
위 또는 아래로 T4를 조정하는 것은 스케일이 축적됨에 따라 온도 차이의 범위를 팽창 또는 수축시킬 수 있다. T4를 조정함으로써, 제어가 2차 열 유동 경로를 통한 열 전달에 대해 가해진다. 상기 장치의 이용성은 온도 차이를 최대화하기 위해 상기 장치 내부측의 온도를 조작하는 것에 의존한다. 높은 Tscale의 경우에, 작업은 히터에 더 큰 출력을 제공함으로써 더 용이하게 수행될 수 있고, 그에 의해 주어진 세트의 조건에 대해 Th를 상승시키는 것을 가능케 한다. 도 18은 높은 Tscale의 경우에 히터에 대한 출력이 200 W 대신에 500 W인 점을 제외하면 도 17과 동일한 조건을 도시하고 있다.
도 4에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예의 변형예이다. 변형예는 주변 조건 변화의 영향을 없애고 명목상으로 등온 경계 조건을 제공함으로써 2차 열 전도 경로를 따라 알려진 조건을 제공하도록 의도된다. 이것은 또한 벌크 유체 유동의 속도 및 온도를 보상한다.
이것은 상기 장치를 포위하고 센서 장치의 전체 주위에서 용수 시스템으로부터의 유체를 순환시킴으로써 성취된다. 센서(10)는 센서(10) 주위에서 그리고 재차 복귀 도관(66)으로 도관(11)을 연장시킴으로써 용수 시스템으로부터의 유체에 의해 포위된다. 도관(11)은 스케일이 축적되고 도관(11)을 통과하는 유동과 이미 접촉된 가열 습윤 시험 표면(22)을 포함하는 센서(10)의 부분을 제외하면 작동 유체가 센서(10)의 모든 측면을 포위하게 하도록 영역(68)에서 확대된다. 환경 포위 센서(10)는 그에 따라 유체와 동일한 온도에 있고, 유체의 온도가 일정하게 유지될 정도로 일정하게 유지된다. 열이 앞서와 같이 가열 습윤 시험 표면(22)을 통해, 그리고 모든 노출 표면(26)으로부터 그리고 제2 단부(24)로부터 벌크 유동(36)으로 손실되는 동안에, 벌크 용수 유동(36)의 온도가 대체로 거의 일정하므로, 측면(26) 및 단부(24)를 통한 열의 손실은 이제 거의 일정하다.
벌크 유동(36)이 온도 제어를 위해 이용되지만 외부 에너지가 추가되지 않기 때문에, 이러한 장치는 반능동 열 플럭스 제어를 이용하는 것으로 간주될 수 있다.
열 플럭스는 다음의 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00012
도 5는 도 1의 변형 버전을 도시하고 있다. 상기 장치는 등온 경계 조건을 제공함으로써 환경 변화의 영향을 없애도록 의도된다. 이러한 경우에, 상기 장치는 제2 히터(68)에 의해 포위된다. 그러므로, 도 4에 도시된 장치와 유사한 방식으로, 2차 열 전도 경로를 따른 열 플럭스 제어가 있다. 상기 장치에 제어된 양의 외부 에너지가 공급되기 때문에, 도 5에 개략적으로 도시된 열 플럭스 제어는 능동 열 플럭스 제어로 불릴 수 있다. 이와 같이, 제2 히터(68)에 의해 공급되는 출력은 T4의 온도 신호에 의해 조정 또는 제어될 수 있고, T4는 상기 장치가 더 극단적인 조건에서 동작되어야 할 때에 상기 장치의 동작을 최적화하는 데 사용될 수 있는 조정 포인트가 된다. 도 5에 도시된 것과 같은 장치의 잠재적인 제한 사항은 센서(10)의 표면(26, 24)을 냉각시킬 수 없다는 것이다.
열 플럭스는 다음의 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00013
도 6은 이제 센서(10)의 주연 표면(26)을 위한 별도의 히터(70) 그리고 제2 단부(24)를 위한 별도의 히터(72)가 있다는 점에서 도 5에 도시된 실시예의 개선예를 도시하고 있다. 이러한 실시예는 2개의 분명한 2차 열 전도 경로를 갖는다. 이것은 이들 표면을 따른 온도를 제어함으로써 길이 방향 축을 따른 방향 그리고 길이 방향 축에 직각인 방향의 양쪽 모두의 방향으로의 열 플럭스를 제어할 수 있는 향상된 능력을 제공한다. 상기 장치에 제어된 양의 외부 에너지가 공급되기 때문에, 도 6에 개략적으로 도시된 열 플럭스 제어는 2차 열 전도 경로를 따른 능동 열 플럭스 제어로 불릴 수 있다. 이와 같이, 2차 히터(70, 72)에 의해 공급되는 출력은 T4 또는 다른 잠재적인 온도 측정 위치에서 일정한 온도를 유지하도록 독립적으로 그리고 집합적으로 조정 가능하고, 상기 장치가 더 극단적인 조건에서 동작되어야 할 때에 상기 장치의 동작을 더욱 최적화하는 데 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같은 장치의 잠재적인 제한 사항은 표면(26, 24)을 냉각시킬 수 없다는 것이다.
열 플럭스는 다음의 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00014
도 7에 도시된 실시예는 2차 열 전도 경도를 따른 열 플럭스의 능동 제어를 사용한다. 이러한 경우에, 상기 장치는 여기에서 냉각 핀(cooling fin)(74)에 의해 표시되는 가변 열 싱크(78) 그리고 화살표 76의 방향으로 공기를 가압하도록 가변 열 싱크 위로 공기를 가압하는 수단(도시되지 않음)에 의해 포위된다. 열 제거가 핀 위에서의 공기 유동의 속도를 증가 또는 감소시킴으로써 변경된다. 뜨거운 공기 유동이 상기 장치로부터의 열 플럭스를 감소시키는 데 사용될 수 있는 것이 또한 상정 가능하다. 더 개선된 버전은 상기 장치의 길이 방향 표면에 대한 별도의 열 플럭스 제어를 가질 것이다. 더욱 더 개선된 버전은 훨씬 더 극단적인 환경 조건 하에서 센서(10)의 외부 표면의 온도를 훨씬 더 효과적으로 제어하기 위해 가변 열 싱크 표면 상에 분무되는 조정 가능한 크기의 워터 미스트(water mist)를 가질 것이다. 상기 장치에 제어된 양의 외부 에너지가 공급되기 때문에, 도 7에 개략적으로 도시된 열 플럭스 제어는 2차 열 전도 경로를 따른 능동 열 플럭스 제어로 불릴 수 있다. 이와 같이, 공기 유동 온도, 체적 또는 실행 지속 시간 및/또는 워터 미스트 유동 및/또는 지속 시간의 설정치는 주변 조건을 변화시키는 영향을 더욱 감소시키는 수단을 제공함으로써 상기 장치가 더 극단적인 조건에서 동작되어야 할 때에 상기 장치의 동작을 더욱 최적화하도록 독립적으로 그리고 집합적으로 조정 가능하다.
열 플럭스는 다음의 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00015
도 8에 도시된 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 유사하다. 상기 장치는 상기 장치를 능동적으로 가열하거나 냉각시키기 위해 별도의 유체 유동을 사용한다. 그러므로, 이러한 실시예는 온도 제어를 통해 즉 특정한 온도의 유체를 사용하여 열 플럭스를 제어할 수 있고 직접적으로 즉 유체 유동의 속도 그에 따라 상기 장치에 대해 제거 또는 추가되는 열을 변화시킴으로써 열 플럭스를 제어할 수 있는 능력을 제공한다. 상기 장치에 제어된 양의 외부 에너지가 공급되기 때문에, 도 8에 개략적으로 도시된 열 플럭스 제어는 2차 열 전도 경로를 따른 능동 열 플럭스 제어로 불릴 수 있다. 이와 같이, 별도의 작동 유체의 온도 설정치 및 유동 속도는 주변 조건을 변화시키는 영향을 더욱 감소시키는 수단을 제공함으로써 상기 장치가 더 극단적인 조건에서 동작되어야 할 때에 상기 장치의 동작을 더욱 최적화하도록 독립적으로 그리고 집합적으로 조정 가능하다.
열 플럭스는 다음의 방정식에 의해 지배된다.
Figure 112015068929105-pct00016
도 11은 본 발명의 구성 요소 즉 전도성 블록(16)의 대체 실시예의 개략 단면도를 도시하고 있다. 도 11에서, 전도성 블록(16)은 가열 수단(14)을 포위하거나 부분적으로 포위하는 높은 전도성 재료, 가열 습윤 시험 표면(22)으로서 제1 재료에 부착되는 제2 재료 그리고 대향 단부(24)에 부착되는 제3 재료로 구성된다. 제1 재료는 그 높은 열 전도도를 위해 선택되고, 구리, 금, 은, CuNi 합금, 황동, 알루미늄 또는 어떤 다른 높은 전도성 재료일 수 있다. 이러한 위치에서의 높은 전도성 재료의 사용은 히터(14)에 요구되는 출력을 최소화하여 가열 습윤 시험 표면(22)에서의 목표 온도를 생성하기 위해 화살표 38에 의해 표시된 방향으로의 양호한 열 전달을 용이하게 한다. 이러한 높은 전도성 재료는 일부 적용 분야에서 도관(11) 내의 유체에 대한 노출에 대해 적절한 내식성을 갖지 않을 수 있다. 제2 재료 층은 얇고, 내식성, 생물막 저항성이도록 또는 모의될 열 전달 표면에 맞도록 선택된다. 이것이 얇으므로, 그 열 전달 특성은 덜 중요하다. 제3 재료는 그 더 낮은 열 전도도 그리고 적절한 구조 성질을 위해 선택되고, 연강, 스테인리스강 또는 예측 온도에서 그 기계적 요구에 기여할 정도로 충분한 구조 강도를 갖는 임의의 플라스틱일 수 있다. 제3 재료는 2차 열 전도 경로의 방향으로의 열의 유동에 저항하도록 선택된다.
재료들은 나사, 볼트, 클램프 등의 임의의 적절한 기계 수단에 의해, 용접 또는 납땜에 의해, 또는 특정한 금속을 위한 다른 적절한 기술에 의해 함께 접합될 수 있다. 다양한 금속 종류를 양호하게 접합할 수 있는 포일 납땜 기술이 특히 관심을 받고 있다.
도 3 내지 8 그리고 11에 도시된 실시예의 각각에서, 피착된 스케일의 두께를 측정하는 데 사용되는 도 2에 도시된 것과 같은 장치가 도 2에서와 동일한 방식으로 합체될 수 있다. 이들 실시예의 각각에서, 스케일 측정 센서(10)는 피착된 스케일의 파울링 인자를 결정할 것이다. 이들의 각각에서, 역용해 가능한 스케일이 가열 습윤 표면(22) 상에 축적됨에 따라, 스케일(40)은 금속 블록(16)을 통한 그리고 가열 습윤 금속 표면(32)을 통한 벌크 유동으로의 열 유동 경로에 대한 추가의 제한을 제공한다. 블록 내의 온도의 상승은 양쪽 모두의 온도 센서에 의해 등록된다. 더 높은 내부 온도와 관련하여, 더 많은 열이 제공된 부분 단열 열 유동 경로를 통해 대기로 배출된다. 이것은 더 적은 열이 가열 습윤 금속 표면(32)을 통해 배출되기 때문에 2개의 온도 센서 사이의 온도 차이의 감소를 가져온다. 파울링 인자 또는 가열 습윤 금속 표면을 통한 열 유동의 감소는 축적된 스케일을 표시한다. 2개의 온도 센서 사이의 온도 차이는 임의의 특정한 종류의 스케일에 대해 스케일 두께에 대해 선형이다. 2개의 온도 센서 사이의 온도 차이는 상이한 종류의 스케일에 대해 상이하다. 예컨대 펄스형 초음파 신호에 의해 스케일 두께를 측정함으로써, 피착된 스케일의 종류가 확인될 수 있고 결국 가장 효과적인 처리가 제공될 수 있다.
이것은 본 발명을 실시하는 양호한 방법에 따른 본 발명의 설명이다. 그러나, 본 발명 그 자체는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

Claims (27)

  1. 가열 습윤 시험 표면의 파울링(fouling) 또는 스케일링(scaling)을 검출하는 방법으로서,
    히터를 사용하여 전도성 블록을 가열하는 단계 - 상기 전도성 블록은 상기 가열 습윤 시험 표면을 포함하는 제1 단부 및 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부를 가짐 -;
    상기 가열 습윤 시험 표면을 제1 액체와 접촉시키는 단계;
    상기 전도성 블록을 따라 제1 위치 및 제2 위치에서 온도를 측정하여 - 상기 제1 위치는 상기 제2 위치보다 상기 가열 습윤 시험 표면에 근접함 -, 제1 온도 측정치 및 제2 온도 측정치를 얻는 단계;
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서의 제1 온도 측정치 및 제2 온도 측정치를 비교하여, 파울링 또는 스케일링이 상기 가열 습윤 시험 표면 상에 없을 때의 기준 온도 차이를 수립하는 단계; 및
    후속적으로 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 온도를 측정하고 상기 기준 온도 차이에 대한 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서의 상기 온도들 간의 온도 차이의 변화를 검출함으로써, 상기 표면 상의 파울링 또는 스케일링을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 상기 히터와 상기 가열 습윤 시험 표면 사이에 있는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 상기 히터와 상기 제1 단부에 대향하는 상기 제2 단부 사이에 있는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도성 블록의 주연 표면(peripheral surface) 주위에 제1 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 제2 단부에 제2 재료를 제공하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 제1 재료 및 상기 제2 재료는 상이한 열 전도 계수를 갖는 방법.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 스케일 제어 약품(chemicals)의 유동 속도가 상기 가열 습윤 시험 표면 상의 축적 스케일의 열 전도도의 변화에 응답하여 조정되는 방법.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 상기 가열 습윤 시험 표면 상의 피착물의 두께를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제6항에 있어서, 상기 두께는 음파를 사용하여 측정되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전도성 블록의 주연 표면 주위에 단열부를 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 그에 의해 열 저항은 상기 전도성 블록으로부터 상기 제2 단부를 통한 것보다 상기 전도성 블록으로부터 외향하는 반경 방향으로 더 큰 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 주연 표면을 포위하는 열 교환 유체를 이용하여 상기 주연 표면의 온도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열 교환 유체의 유동(flow) 또는 온도를 조정함으로써 상기 주연 표면의 온도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서, 상기 열 교환 유체는 상기 제1 액체와 동일한 방법.
  12. 제4항에 있어서, 열 싱크로 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료를 적어도 부분적으로 포위하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서, 상기 열 싱크 위로 열 교환 유체를 투사하여 상기 주연 표면의 온도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서, 상기 열 교환 유체를 제어하여 상기 주연 표면의 요구 온도를 달성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서, 상기 열 교환 유체는 공기 및 워터 미스트(water mist) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  16. 가열 습윤 시험 표면 상의 파울링 또는 스케일을 검출하는 장치로서 - 상기 가열 습윤 시험 표면은 벌크 액체와 접촉하는 액체 유동 경로 내에 있음 -,
    히터;
    상기 가열 습윤 시험 표면을 포함하는 제1 단부, 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부 및 주연 표면을 갖는 전도성 블록;
    상기 가열 습윤 시험 표면에 근접한 제1 위치에서의 상기 전도성 블록 내의 제1 온도 센서; 및
    상기 히터에 근접한 제2 위치에 있고 상기 제1 온도 센서보다 상기 가열 습윤 시험 표면으로부터 멀리 떨어진 상기 전도성 블록 내의 제2 온도 센서
    를 포함하고,
    상기 제2 단부는 상기 주연 표면보다 높은 열 전도도를 갖는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 열 플럭스와의 간섭을 피할 정도로 충분히 오프셋되는 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 장치는 상기 가열 습윤 시험 표면에 대해 파동 에너지를 유도함으로써 상기 가열 습윤 시험 표면 상의 스케일 두께를 측정하도록 동작 가능한 디바이스를 추가로 포함하는 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 장치는 열 교환 유체에 의해 적어도 부분적으로 포위되는 장치.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 상기 제2 단부에 제2 히터를 추가로 포함하는 장치.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 상기 주연 표면의 적어도 일부와 접촉하는 제3 히터를 추가로 포함하는 장치.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 상기 주연 표면 및 상기 제2 단부 중 적어도 하나가 단열부를 포함하는 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 주연 표면은 열 싱크에 의해 적어도 부분적으로 포위되는 장치.
  24. 제16항에 있어서, 상기 전도성 블록은 제1 재료를 포함하고, 상기 제1 단부에 접합되는 제2 재료의 얇은 층을 갖고, 상기 제2 재료의 층은 상기 가열 습윤 시험 표면을 포함하는 장치.
  25. ◈청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제24항에 있어서, 상기 제2 재료는 내식성 재료를 포함하는 장치.
  26. ◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제24항에 있어서, 상기 전도성 블록은 상기 제2 단부에 있는 제3 재료의 층이고, 상기 제3 재료는 상기 제1 재료의 열 전도도와는 상이한 열 전도도를 갖는 장치.
  27. 가열 습윤 시험 표면 상의 파울링 또는 스케일을 검출하는 장치로서 - 상기 가열 습윤 시험 표면은 유체 유동 경로 내에 있음 -,
    히터;
    상기 가열 습윤 시험 표면을 포함하는 제1 단부, 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부 및 주연 표면을 갖는 전도성 블록;
    상기 히터에 근접하고 상기 히터와 상기 제2 단부 사이에 있는 상기 전도성 블록 내의 제1 온도 센서; 및
    상기 히터와 상기 제2 단부 사이의 제2 위치에 있고 상기 제2 단부에 근접하지만 상기 제1 온도 센서보다 상기 히터로부터 멀리 떨어진 상기 전도성 블록 내의 제2 온도 센서
    를 포함하는 장치.
KR1020157019271A 2012-12-20 2013-12-16 열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치 KR102212780B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261739785P 2012-12-20 2012-12-20
US61/739,785 2012-12-20
US14/105,323 US9568375B2 (en) 2012-12-20 2013-12-13 Method and apparatus for estimating fouling factor and/or inverse soluble scale thickness in heat transfer equipment
US14/105,323 2013-12-13
PCT/US2013/075341 WO2014099755A1 (en) 2012-12-20 2013-12-16 Method and apparatus for estimating fouling factor and/or inverse soluble scale thickness in heat transfer equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150094771A KR20150094771A (ko) 2015-08-19
KR102212780B1 true KR102212780B1 (ko) 2021-02-08

Family

ID=50974621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157019271A KR102212780B1 (ko) 2012-12-20 2013-12-16 열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9568375B2 (ko)
EP (1) EP2936130B1 (ko)
KR (1) KR102212780B1 (ko)
CN (1) CN104995501B (ko)
AU (1) AU2013363113B2 (ko)
BR (1) BR112015014130B1 (ko)
CA (1) CA2892560C (ko)
ES (1) ES2666357T3 (ko)
MX (1) MX347931B (ko)
PL (1) PL2936130T3 (ko)
PT (1) PT2936130T (ko)
TW (1) TWI583945B (ko)
WO (1) WO2014099755A1 (ko)
ZA (1) ZA201505169B (ko)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102027608B1 (ko) * 2011-12-22 2019-10-01 솔레니스 테크놀러지스 케이맨, 엘.피. 침착물을 검출하기 위한 장치 및 방법
US9395252B1 (en) * 2012-02-06 2016-07-19 Dynamic Ratings Pty Ltd. Method of estimating internal dielectric fluid temperature of an electrical device
CA2907584C (en) * 2013-04-18 2020-01-14 Solenis Technologies Cayman, L.P. Device and method for detecting and analyzing deposits
JP2015152502A (ja) * 2014-02-18 2015-08-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 温度検出装置
WO2016007117A1 (en) * 2014-07-07 2016-01-14 Halliburton Energy Services, Inc. Scale identifier
GB201421102D0 (en) * 2014-11-27 2015-01-14 Cambridge Entpr Ltd Thermal conductivity sensing device, methods for operation and uses of the same
EP3234559B1 (en) 2014-12-16 2019-05-22 Oxford University Innovation Limited Detecting composition of a sample based on thermal properties
FR3037389B1 (fr) * 2015-06-09 2019-11-29 Mersen France Py Sas Echangeur de chaleur tubulaire comprenant un organe de controle de l'encrassement, son procede de mise en oeuvre et son procede de montage
US10136565B2 (en) * 2015-07-10 2018-11-20 Kuan Ming Chen Apparatus for controlling water system fouling
CN105135693B (zh) * 2015-10-16 2018-02-27 珠海格力电器股份有限公司 热水器及其套管结垢量的检测方法和装置
CN105157554B (zh) * 2015-10-23 2017-12-15 清华大学 一种测量金属表面水垢厚度的装置及方法
BR112019000817B1 (pt) 2016-07-19 2023-02-07 Ecolab Usa Inc Método de análise de depósito em um substrato em contato com água industrial em um sistema de água industrial
MX2019000848A (es) 2016-07-19 2019-06-24 Ecolab Usa Inc Control del tratamiento de agua industrial mediante la formacion de imagenes digitales.
CN106124397B (zh) * 2016-08-29 2018-09-07 黄雨辰 一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法
US10295489B2 (en) * 2016-09-12 2019-05-21 Ecolab Usa Inc. Deposit monitor
WO2018052808A1 (en) * 2016-09-15 2018-03-22 Solenis Technologies, L.P. Device and method of determining scale thickness on surfaces in fluid process applications
MX2019010088A (es) * 2017-02-24 2019-11-21 Ecolab Usa Inc Monitor de deposito termoelectrico.
CN108507521B (zh) * 2017-11-24 2020-05-05 吉林省电力科学研究院有限公司 一种电锅炉电热元件表面结垢厚度的在线监测方法
US10760742B2 (en) * 2018-03-23 2020-09-01 Rosemount Inc. Non-intrusive pipe wall diagnostics
US20210108917A1 (en) * 2018-04-17 2021-04-15 National University Corporation Tokyo University Of Marine Science And Technology Scale thickness estimation system, scale thickness estimation method, and scale thickness estimation program
DE102018116309A1 (de) 2018-07-05 2020-01-09 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg Thermometer mit Diagnosefunktion
CN109406116B (zh) * 2018-08-30 2020-02-11 珠海格力电器股份有限公司 水垢检测方法及液体加热设备
CN112771357B (zh) 2018-09-28 2024-07-02 罗斯蒙特公司 减少误差的非侵入式过程流体温度指示
CN109589798B (zh) * 2018-12-12 2021-05-25 南方科技大学 分离膜的阈通量的测量方法和测量设备
US11953458B2 (en) 2019-03-14 2024-04-09 Ecolab Usa Inc. Systems and methods utilizing sensor surface functionalization
US12007226B2 (en) 2019-12-13 2024-06-11 Schlumberger Technology Corporation Measurement of thickness of scale or corrosion
WO2021118773A1 (en) 2019-12-13 2021-06-17 Schlumberger Technology Corporation Measurement of metal or alloy coating
CN114060727A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 中国石油化工股份有限公司 一种基于差分热阻法实现油田集输管道结垢监测的装置
JP2023543183A (ja) * 2020-09-18 2023-10-13 ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー 流体流動導管内の材料堆積物を検出するためのデバイス
US20220093431A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-24 Watlow Electric Manufacturing Company Systems and methods for detecting the presence of deposits in fluid flow conduits
CN112716293B (zh) * 2021-01-27 2022-12-06 上海朴道水汇环保科技股份有限公司 一种检测饮水机加热热胆水垢的方法及系统
CN113210348B (zh) * 2021-04-25 2022-10-18 杭州电子科技大学 一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统
US11753926B2 (en) * 2021-07-01 2023-09-12 Saudi Arabian Oil Company Method and system for predicting caliper log data for descaled wells
CN113760007B (zh) * 2021-11-05 2022-04-12 上海钜成锐讯科技有限公司 Pid温控方法、pid温控系统及波长选择开关
WO2023222147A1 (de) 2022-05-20 2023-11-23 Frank Seida DETEKTION VON ABLAGERUNGEN UND/ODER VERSCHMUTZUNGEN AUF EINER SENSOROBERFLÄCHE INNER-HALB EINES GEFÄßES ODER EINER LEITUNG MIT EINEM STRÖMENDEN MEDIUM
CN117825208B (zh) * 2023-11-17 2024-06-11 北京锐达仪表有限公司 具有结疤厚度检测功能的自补偿型核辐射密度计
CN117553385B (zh) * 2024-01-08 2024-05-31 联科信达物联网有限公司 一种中央空调智能管控平台用监控终端

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002521661A (ja) 1998-07-22 2002-07-16 ユニリーバー・ナームローゼ・ベンノートシヤープ 監視装置
US20070006656A1 (en) 2005-07-11 2007-01-11 General Electric Company System and method for monitoring deposition within tubes of a heating system
US20090262777A1 (en) 2008-04-18 2009-10-22 General Electric Company Heat flux measurement device for estimating fouling thickness
WO2009141135A1 (en) 2008-05-23 2009-11-26 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc. Method and device for a high precision measurement of a characteristic of a fouling and/or scaling deposit inside a fluid vessel or of a characteristic of a portion of the wall inside a fluid vessel by using an ultrsonic transducer

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3913378A (en) * 1974-04-08 1975-10-21 Universal Oil Prod Co Apparatus for measuring fouling on metal surfaces
US4396300A (en) 1981-05-01 1983-08-02 Bridger Scientific, Inc. Method and apparatus for determining the heat transfer characteristics of a tube
DE19517770A1 (de) * 1995-05-15 1996-11-21 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Wärmeübergangszahl
US6386272B1 (en) * 2000-01-28 2002-05-14 York International Corporation Device and method for detecting fouling in a shell and tube heat exchanger
DE102005012824A1 (de) * 2005-03-17 2006-09-21 Stockhausen Gmbh Verfahren zur Bestimmung und zur Kontrolle der Ablagerungsbildung in einem Wassersystem
DE102008064038A1 (de) * 2008-12-22 2010-07-01 Ksb Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Belägen
FR2941052B1 (fr) * 2009-01-09 2012-11-02 Neosens Capteur et procede de mesure en continu du niveau d'encrassement
FR2941300B1 (fr) * 2009-01-19 2016-07-01 Neosens Micro-capteur realise en technologies microsystemes pour la mesure et/ou la detection de l'encrassement.
NZ600225A (en) * 2009-12-11 2013-12-20 Ecolab Inc Fouling detection setup and method to detect fouling

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002521661A (ja) 1998-07-22 2002-07-16 ユニリーバー・ナームローゼ・ベンノートシヤープ 監視装置
US20070006656A1 (en) 2005-07-11 2007-01-11 General Electric Company System and method for monitoring deposition within tubes of a heating system
US20090262777A1 (en) 2008-04-18 2009-10-22 General Electric Company Heat flux measurement device for estimating fouling thickness
WO2009141135A1 (en) 2008-05-23 2009-11-26 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc. Method and device for a high precision measurement of a characteristic of a fouling and/or scaling deposit inside a fluid vessel or of a characteristic of a portion of the wall inside a fluid vessel by using an ultrsonic transducer

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015014130B1 (pt) 2020-12-08
CN104995501B (zh) 2018-06-08
AU2013363113B2 (en) 2017-05-18
PL2936130T3 (pl) 2018-09-28
PT2936130T (pt) 2018-04-26
ZA201505169B (en) 2017-08-30
WO2014099755A1 (en) 2014-06-26
AU2013363113A1 (en) 2015-06-11
EP2936130A1 (en) 2015-10-28
TW201430340A (zh) 2014-08-01
CN104995501A (zh) 2015-10-21
US9568375B2 (en) 2017-02-14
ES2666357T3 (es) 2018-05-04
MX347931B (es) 2017-05-19
US20140177673A1 (en) 2014-06-26
BR112015014130A2 (pt) 2017-07-11
KR20150094771A (ko) 2015-08-19
TWI583945B (zh) 2017-05-21
MX2015007272A (es) 2016-02-05
CA2892560C (en) 2018-08-21
ES2666357T9 (es) 2018-10-18
EP2936130B1 (en) 2018-02-14
CA2892560A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102212780B1 (ko) 열 전달 장비 내의 파울링 인자 및/또는 역용해 가능한 스케일 두께를 추정하는 방법 및 장치
CN104011529B (zh) 用于检测沉积物的设备和方法
RU2607078C2 (ru) Способ и устройство для обнаружения и анализа отложений
US20180074021A1 (en) Device and method determining scale thickness on non-heated suraces in fluid process applications
JP2011145219A (ja) 配管・機器監視装置及び方法
RU2675573C2 (ru) Устройство и способ борьбы с образованием отложений
KR100408244B1 (ko) 광투과율을 이용한 부식평가 시스템
Bierganns et al. A New and Novel Abiotic-Biotic Fouling Sensor for Aqueous Systems
KR20060072292A (ko) 진동파를 이용한 배관 퇴적물 측정장치
Nerbø et al. Corrosion Monitoring of a Polymer Coated Subsea Pipe with Ultrasound
JPH07103687A (ja) 熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食防止方法
JPH01260307A (ja) クラゲ監視装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant