專利名稱：：結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置及其評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種液體介質(zhì)結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，尤其是一種用于評(píng)價(jià)水處理、石油開采、海水淡化、石油加工和化工生產(chǎn)中多種液體介質(zhì)結(jié)垢趨勢(shì)，以及各種物理和化學(xué)阻垢措施阻垢性能的評(píng)價(jià)裝置及其評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
：在水處理、石油開采、海水淡化、石油加工和化工生產(chǎn)中存在大量因管道內(nèi)壁和換熱表面上沉積有機(jī)和/或無機(jī)垢而導(dǎo)致的液體輸送能耗增大，輸送能力下降及換熱效率下降的問題，所造成的經(jīng)濟(jì)損失非常顯著。為此，在不同行業(yè)中針對(duì)各自的介質(zhì)特點(diǎn)分別采取了投加阻垢劑、防蠟劑、瀝青質(zhì)分散劑等化學(xué)改性處理手段，以及電子、強(qiáng)磁、超聲波、電磁等物理處理手段來消除或減輕污垢對(duì)流體輸送及換熱造成的不利影響。在此背景下，建立可靠和簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)室結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)和阻垢性能評(píng)價(jià)手段，對(duì)于客觀評(píng)估可能出現(xiàn)的結(jié)垢問題、優(yōu)選合適的阻垢藥劑及其加量以及適宜的物理阻垢手段具有重要的實(shí)際意義。目前國(guó)內(nèi)外在無機(jī)街預(yù)測(cè)和阻垢性能評(píng)價(jià)中所用的實(shí)驗(yàn)室方法可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類。靜態(tài)法的原理一般為通過測(cè)定水樣老化一段時(shí)間前后溶液中鈣鎂離子的損失量來表征水樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以空白水樣與化學(xué)改性或物理處理后水樣中鈣鎂離子損失量的相對(duì)大小來反映化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能，其優(yōu)點(diǎn)為不需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，缺點(diǎn)是不能反映從晶體析出到在壁面上沉積的全過程，特別是只能反映阻垢劑的鰲合作用，而不能反映出其分散和晶格畸變作用，且測(cè)試結(jié)果受水樣和藥劑中雜質(zhì)含量、水樣老化過程和分析手段的影響大，重復(fù)性不好。動(dòng)態(tài)法的原理一般為用泵使水樣以恒定流量循環(huán)或一次性通過測(cè)試管段，通過測(cè)試管道壁面熱阻和管道兩端壓力差的增大幅度來表征水樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以空白水樣與化學(xué)改性或物理處理水樣對(duì)應(yīng)的管道壁面熱阻或壓力差增大幅度的相對(duì)大小來反映化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能，其優(yōu)點(diǎn)是比靜態(tài)法能更可靠地反映出水樣的結(jié)始趨勢(shì)以及化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能，缺點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，難以廣泛應(yīng)用。此外，還有人提出了基于電導(dǎo)率和pH變化的測(cè)定方法，其原理為析晶過程中水溶液的組分含量、pH和電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化，通過監(jiān)測(cè)和比較這些變化的速率可以表征出水樣的結(jié)始趨勢(shì)及化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能，其優(yōu)點(diǎn)為檢測(cè)周期短，缺點(diǎn)是不能反映出阻垢劑的分散作用，應(yīng)用范圍受限制。目前國(guó)內(nèi)外在有機(jī)垢預(yù)測(cè)和阻垢性能評(píng)價(jià)中所用的實(shí)驗(yàn)室方法也可分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩類。靜態(tài)法的原理為通過測(cè)定試樣在老化過程中吸光度的變化計(jì)算沉積物的析出量、測(cè)試析出顆粒物的粒徑大小或直接稱量容器底部的沉積物量來表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以空白試樣與化學(xué)改性或物理處理后試樣對(duì)應(yīng)的沉積物析出和沉積量、析出顆粒物的粒徑的相對(duì)大小反映化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能，其優(yōu)點(diǎn)是所需的試樣量小，試驗(yàn)周期短，缺點(diǎn)是不能直接反映出沉積物的實(shí)際結(jié)垢情況，顆粒物粒徑測(cè)定中需要采用昂貴的檢測(cè)儀器。動(dòng)態(tài)法的原理為采用泵循環(huán)方式或旋轉(zhuǎn)剪切方式使試樣與換熱表面接觸，通過稱量換熱表面上的結(jié)垢量來表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以空白試樣與化學(xué)改性或物理處理試樣對(duì)應(yīng)的結(jié)垢量的相對(duì)大小來反映化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能。此外，也有人提出了通過測(cè)定試樣通過換熱管段壓力降的增大速率來反映試樣結(jié)垢趨勢(shì)，以空白試樣與化學(xué)改性或物理處理試樣對(duì)應(yīng)的換熱管段壓力降的增大速率的相對(duì)大小來反映化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能的方法。動(dòng)態(tài)法的優(yōu)點(diǎn)是能可靠地反映出試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以及化學(xué)藥劑和物理方法的阻垢性能，缺點(diǎn)為所需的試樣量大，測(cè)試周期長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種適合無機(jī)垢和有機(jī)垢預(yù)測(cè)和阻垢效果評(píng)價(jià)的簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)裝置及其測(cè)試方法，在不損害評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性的前提下，盡可能降低其復(fù)雜程度，減小應(yīng)用上的限制。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是一種結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，包括液體提供容器、液體接收和計(jì)量容器以及至少一毛細(xì)管。液體提供容器提供試樣液體；液體接收和計(jì)量容器接收并測(cè)量試樣液體的體積和/或重量；毛細(xì)管進(jìn)口端連通該液體提供容器，出口端連通該液體接收和計(jì)量容器，以在一恒定壓差下從該液體提供容器向該液體接收和計(jì)量容器輸送液體。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，還包括一恒定壓差維持裝置，用以使所述液體提供容器內(nèi)試樣液面下某處的第一壓力恒等于所述液體接收和計(jì)量容器的第二壓力，其中該第一壓力小于所述至少一毛細(xì)管的進(jìn)口端處的第三壓力，從而在所述至少一毛細(xì)管的兩端之間維持一等于第三壓力與第一壓力之差的恒定壓差。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，恒定壓差維持裝置可包括一氣體平衡管，其一端插入所述液體提供容器的試樣液面下且高于所述毛細(xì)管的進(jìn)口端，其另一端連通所述液體接收和計(jì)量容器，其中所述液體提供容器以及所述液體接收和計(jì)量容器均為密閉容器。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，所述氣體平衡管與大氣、氣源和真空系統(tǒng)其中之一連通。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，所述恒定壓差維持裝置包括一氣體連通管，其一端插入所述液體提供容器的試樣液面下且高于所述毛細(xì)管的進(jìn)口端，其另一端與大氣連通，其中所述液體提供容器為密閉容器，所述液體接收和計(jì)量容器與大氣連通。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，還包括一第一控溫裝置，用以保持所述液體提供容器內(nèi)的液體溫度為恒溫。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，還包括一攪拌裝置，用以對(duì)所述液體提供容器內(nèi)的試樣液體進(jìn)行攪拌。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置中，還包括一第二控溫裝置，用以保持所述毛細(xì)管內(nèi)的液體溫度為恒溫。本發(fā)明還提出一種結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法，使用上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻始效果評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行測(cè)量，該方法包括使所述毛細(xì)管兩端建立恒定壓差；以及當(dāng)所述毛細(xì)管兩端達(dá)到恒定壓差時(shí)，開始測(cè)試和記錄不同時(shí)間毛細(xì)管流向液體接收和計(jì)量容器的試樣量，并計(jì)算各不同試樣量所對(duì)應(yīng)的流出速率；其中，以不同累計(jì)試樣流出量下的瞬時(shí)流出速率衰減情況來表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以相同瞬時(shí)流出速率衰減幅度下化學(xué)或物理改性試樣累計(jì)流出量與一參考試樣累積流出量的比值表征物理措施和藥劑的阻垢性能。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法中，使所述毛細(xì)管兩端達(dá)到恒定壓差的方法包括利用一氣體平衡管一端插入所述液體提供容器的試樣液面下且高于所述毛細(xì)管的進(jìn)口端，另一端連通所述液體接收和計(jì)量容器，并在所述液體提供容器以及所述液體接收和計(jì)量容器密封的條件下，使試樣液體從所述液體提供容器通過所述毛細(xì)管流入所述液體接收和計(jì)量容器，直到所述氣體平衡管插入所述液體提供容器的試樣液體下的一端冒出氣泡。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法中，使所述毛細(xì)管兩端達(dá)到恒定壓差的方法包括利用一氣體連通管一端插入所述液體提供容器的試樣液體下且高于所述毛細(xì)管在所述液體提供容器內(nèi)的進(jìn)口端，氣體連通管另一端連通大氣，并在所述液體提供容器密封且所述液體接收和計(jì)量容器與大氣連通的條件下，使試樣液體從所述液體提供容器通過所述毛細(xì)管流入所述液體接收和計(jì)量容器，直到所述氣體連通管插入所述液體提供容器的試樣液體下的一端冒出氣泡。在上述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法中，還包括在測(cè)量過程中保持所述液體提供裝置和所述毛細(xì)管為恒溫。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果本發(fā)明提供了一種適合無機(jī)垢和有機(jī)垢預(yù)測(cè)和阻垢效果評(píng)價(jià)的簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)裝置及其測(cè)試方法，能夠可靠地預(yù)測(cè)出多種液體介質(zhì)的結(jié)垢趨勢(shì)，及物理措施和藥劑的阻垢性能，在不損害評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性的前提下，使測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)大幅度簡(jiǎn)化，可應(yīng)用范圍更廣。為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的污垢預(yù)測(cè)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的污垢預(yù)測(cè)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的原理為使試樣以恒定壓差流過毛細(xì)管，通過監(jiān)測(cè)毛細(xì)管中試樣流量的衰減所反映的毛細(xì)管堵塞情況表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)；另外，以相同瞬時(shí)流出速率衰減幅度下化學(xué)或物理改性試樣累計(jì)流出量與空白試樣累積流出量的比值表征物理措施和藥劑的阻垢性能。參照?qǐng)Dl所示，本發(fā)明的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置包括一貯存和提供液體21的容器2、一第一控溫裝置l、一氣體平衡管4、一個(gè)或多個(gè)流通液體的毛細(xì)管5(圖中示出一個(gè))以及一液體接收和計(jì)量容器6。容器2下部具有供試樣流出的接管20，其內(nèi)安裝毛細(xì)管5，毛細(xì)管5入口端5a位于試樣液體21內(nèi)，出口端5b連通到液體接收和計(jì)量容器6。容器2為密閉容器，容器2中的試樣較佳地是保持恒溫，作為舉例，可通過第一控溫裝置l來達(dá)到此目的。容器2下部安裝有測(cè)溫探頭11，控溫裝置l可根據(jù)測(cè)溫探頭11的檢測(cè)溫度保持容器內(nèi)試樣的溫度恒定在預(yù)定的測(cè)試溫度下?？販匮b置1可采用通過換熱面換熱的方式進(jìn)行加熱或制冷。容器2中可設(shè)置攪拌裝置3，其主要用于防止試樣21中析出顆粒物在容器底部的沉積，同時(shí)也可起到使試樣混合均勻的作用。作為舉例，氣體平衡管4用來提供毛細(xì)管5兩端的恒定壓力差。氣體平衡管4一端4a深入到試樣的液面下，另一端4b置于液體接收和計(jì)量容器6內(nèi)，氣體平衡管4連接可以與大氣、氣源和真空系統(tǒng)其中之一連接，其區(qū)別在于控制不同的氣相壓力和氣相氛圍，使試驗(yàn)條件與實(shí)際生產(chǎn)或自然過程保持一致。在氣體平衡管4與大氣連接時(shí)，通過將與大氣連通的孔道關(guān)小，可以減少試樣揮發(fā)損失。插入了氣體平衡管4的液體提供容器2可以通體透明，也可以局部透明，只要能清晰觀察到插入試樣中的氣體平衡管的下端即可。在兩端壓力差恒定的條件下，毛細(xì)管5的主要作用是供試樣流通且提供試樣中結(jié)垢物的沉積表面，并通過結(jié)垢物的沉積對(duì)毛細(xì)管5內(nèi)徑的縮小而造成的限流作用反映試樣的結(jié)垢趨勢(shì)。液體接收和計(jì)量容器6也是密閉容器，其主要作用是儲(chǔ)存和計(jì)量通過毛細(xì)管的試樣量，液體接收和計(jì)量容器6既可以采用體積方式來計(jì)量試樣量(如在其上劃出刻度)，也可以采用質(zhì)量計(jì)量方式。此外，可以在毛細(xì)管5之外設(shè)置第二控溫裝置7，其主要用于控制毛細(xì)管5內(nèi)試樣的溫度。在需要對(duì)于由溫度梯度導(dǎo)致的結(jié)垢的評(píng)價(jià)的情況下，第二控溫裝置7也可用于提供所需的溫度梯度。與已有結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法相比，本發(fā)明中的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法和裝置的顯著不同點(diǎn)在于測(cè)試過程中始終保持毛細(xì)管兩端的壓力差恒定。下面首先說明氣體平衡管使毛細(xì)管5兩端具有恒定壓力差的原理。在初始時(shí)，氣體平衡管4在試樣內(nèi)一端4a存在液體壓力，在毛細(xì)管5出口處有液體流出，由于容器2是密閉的(除了毛細(xì)管和氣體平衡管之外)，當(dāng)毛細(xì)管出口有液體流出后，虧空的體積只能通過氣體平衡管4在試樣21內(nèi)一端釋放氣體來補(bǔ)充，直到氣體平衡管4在試樣21內(nèi)一端4a開始有氣泡釋放，這樣就使得在氣體平衡管4在試樣內(nèi)一段全部被氣體充滿(容器2上部形成一定的真空)。在此狀態(tài)下，氣體平衡管內(nèi)氣壓與其一端4a處的液體壓力相等。根據(jù)流體靜力學(xué)原理，相互連通的氣體壓力處處相等。另外，液體接收容器6僅通過氣體平衡管4與容器2連通，其他部分密閉。因此氣體平衡管4另一端4b所連接的液體接收容器6內(nèi)的壓力(在此稱為第二壓力)與一端4a處的液體壓力(在此稱為第一壓力)相等。由上述過程容易得知，毛細(xì)管5的兩端之間恒定的壓力差是由圖1中插入到試樣中的氣體平衡管4下端與毛細(xì)管進(jìn)口端之間的高度差A(yù)H決定的如果不考慮毛細(xì)管出口處的毛細(xì)現(xiàn)象，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，插入到試樣中的氣體平衡管下端處的液體壓力與毛細(xì)管出口處的液體壓力相等，則在毛細(xì)管水平放置情況下毛細(xì)管入口處的液體壓力(在此稱為第三壓力)與毛細(xì)管出口處液體的壓力差A(yù)P為AP二p試樣gAH(1)其中P試樣——試樣的密度，單位是kg/m、g——重力加速度，其值為9.80665m/s2;△H—?dú)怏w平衡管一端4a與毛細(xì)管入口5a之間的高度差，單位是m。在毛細(xì)管水平或非水平方式放置情況下，由Bemouli方程均可得到試樣流出速率與毛細(xì)管尺寸之間的關(guān)系式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中Q—通過毛細(xì)管的試樣流量，單位是m"s;din—毛細(xì)管的內(nèi)徑，單位是m;Tl試樣一毛細(xì)管內(nèi)試樣的動(dòng)力學(xué)粘度，單位是Pa";L一毛細(xì)管的長(zhǎng)度，單位是m。由(2)式可見，通過毛細(xì)管的瞬時(shí)試樣流量與毛細(xì)管內(nèi)徑的4次方成正比，因而毛細(xì)管內(nèi)徑的略微減小就可反映在瞬時(shí)流量的衰減上。例如，當(dāng)毛細(xì)管內(nèi)徑減小10%時(shí)瞬時(shí)流量的衰減幅度就可達(dá)到34.39%，而當(dāng)毛細(xì)管內(nèi)徑減小35%時(shí)瞬時(shí)流量的衰減幅度就可達(dá)到82.15%。在上面的實(shí)施例中，是以氣體平衡管4作為恒定壓差維持裝置來描述，然而這并非作為限制。在本發(fā)明中，實(shí)質(zhì)是使液體接收和計(jì)量容器6的壓力恒等于液體提供容器2中高于毛細(xì)管進(jìn)口端5a處的某一位置的壓力，從而該位置與進(jìn)口端5a之間的高度差A(yù)H所造成的水壓差則提供了毛細(xì)管兩端的恒定壓差。下面根據(jù)以上實(shí)施例所揭示的原理，再舉一實(shí)施例進(jìn)行描述。圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的的裝置示意圖，其中與前一實(shí)施例相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件，在此不再贅述。不同之處在于，由氣體連通管8代替上述的氣體平衡管4作為恒定壓差維持裝置，氣體連通管8的一端8a插入液體提供容器2的試樣液面下且高于毛細(xì)管5的進(jìn)口端5a，另一端8b直接與大氣連通，而液體提供容器2仍與大氣隔離(即密閉)。另外，液體接收容器6a也直接與大氣連通。因此另一端8b處的壓力恒等于液體接收容器6a內(nèi)壓力。在初期因液體提供容器2內(nèi)液體壓力較高而使液體經(jīng)毛細(xì)管5流向液體接收容器6a,直到氣體連通管8的另一端8b冒出氣泡后，在毛細(xì)管5兩端即會(huì)建立恒定壓差。本實(shí)施例相比前一實(shí)施例，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，因而更容易實(shí)現(xiàn)。在試樣蒸發(fā)損失不嚴(yán)重或可以接受的情況下，本實(shí)施例相比前一實(shí)施例有優(yōu)勢(shì)。在了解本發(fā)明的精神之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可設(shè)計(jì)出其他的結(jié)構(gòu)來建立恒定壓差，只要其涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。下面以圖l所示實(shí)施例描述本發(fā)明的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法，其包括如下具體步驟在透明容器底部接管上安裝毛細(xì)管，在其中加入待評(píng)價(jià)試樣，將氣體平衡管的一端插到透明容器中液面上方，將其另一端插到液體接收和計(jì)量裝置上部，將氣體平衡管與大氣、真空系統(tǒng)或氣源連通，啟動(dòng)攪拌裝置和控溫裝置；當(dāng)試樣溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)將氣體平衡管的一端插到透明容器中液面下方的合適位置，根據(jù)前文的說明，毛細(xì)管出口端5b開始流出液體，隨著液體的流出，氣體平衡管4插在試樣21中的液體逐漸被排出，到液體全部排出后其一端4a會(huì)有氣泡釋放。該一端4a開始釋放氣泡實(shí)際上是氣體平衡管4全部被氣體占據(jù)的信號(hào)，也就是毛細(xì)管5兩端恒壓差建立的信號(hào)。當(dāng)恒壓差建立后，以氣體平衡管一端4a開始釋放氣泡作為開始記錄起點(diǎn)，開始測(cè)試和記錄不同時(shí)間毛細(xì)管末端流出的試樣量，計(jì)算毛細(xì)管末端流出試樣量對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)得到不同試樣流出量所對(duì)應(yīng)的流出速率。以不同累計(jì)試樣流出量下的瞬時(shí)流出速率衰減情況來表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以相同瞬時(shí)流出速率衰減幅度下化學(xué)或物理改性試樣累計(jì)流出量與參考試樣(如空白試樣)累積流出量的比值表征物理措施和藥劑的阻垢性能。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的評(píng)價(jià)方法和裝置作進(jìn)一步說明，在下面的實(shí)施例中，實(shí)施例1和實(shí)施例2是按照?qǐng)D2所示實(shí)施例構(gòu)造評(píng)價(jià)裝置，實(shí)施例3和實(shí)施例4是按照?qǐng)D1所示實(shí)施例構(gòu)造評(píng)價(jià)裝置，請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2所示閱讀以下各實(shí)施例。實(shí)施例1容量為2500ml的玻璃下口瓶出口閥后接管上安裝乳膠管，在乳膠管上同時(shí)插上5根尺寸分別為小2,0mmX215mm、(()l.6mmX100imn、(|)0.9mmX82mm、小0.6mmX28麵、小O.5mmX28誦的不銹鋼毛細(xì)管；將玻璃下口瓶置于溫度為25°C空氣浴中的磁力攪拌器上，在其中加入尺寸為小8mmX50mm的磁力攪拌子，在每個(gè)不銹鋼毛細(xì)管末端的下方各放置一玻璃量筒；將去離子水、濃度為1%的碳酸鈉水溶液和質(zhì)量濃度為1%的氯化鈣水溶液置于水溫為25°C的水浴中預(yù)熱30rain;向玻璃下口瓶中依次加入25ml質(zhì)量濃度為1%的碳酸鈉水溶液，2425ml去離子水和50ml質(zhì)量濃度為1%的氯化鈣水溶液，啟動(dòng)磁力攪拌器開始以300r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌；將插有(l)7mmX400mm玻璃管的16tt膠塞蓋在玻璃下口瓶上；打開玻璃下口瓶的開關(guān)，等5根毛細(xì)管末端均有水滴下落后調(diào)節(jié)膠塞上玻璃管的插入深度，使玻璃管下端與不銹鋼毛細(xì)管末端的高度差為140mm;待玻璃管下端開始釋放氣泡后，開始計(jì)時(shí)并記錄5支量筒中的初始水量；開始時(shí)每隔5min記錄一次玻璃量筒中的水量，等玻璃量筒中的水量超過100ml后，每隔100ml用容量為5ml的量筒和秒表測(cè)試一次各毛細(xì)管的瞬時(shí)出水速率，測(cè)試完成后將量筒中的水樣倒入毛細(xì)管下的量筒中。按上述步驟測(cè)試的各毛細(xì)管瞬時(shí)出水速率隨出水體積增加的衰減情況見表1。表1:空白試樣在毛細(xì)管中的瞬時(shí)流量隨流出試樣體積增加的衰減情況。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表1中的測(cè)試數(shù)據(jù)可見，不同直徑的毛細(xì)管對(duì)垢沉積物的敏感程度存在非常顯著的差別，直徑為0.9mm以上的3支毛細(xì)管對(duì)沉積在其中的垢沉積物的敏感度很低，在毛細(xì)管出水體積達(dá)到200ml的情況下瞬時(shí)速率的衰減幅度均小于15%;而直徑為0.5mm的毛細(xì)管在出水量剛達(dá)到4.6ml時(shí)的瞬時(shí)速率衰減幅度就達(dá)到91%，測(cè)試時(shí)間為30min，對(duì)垢沉積物過為敏感；直徑為0.6mm的毛細(xì)管在出水量為58.3ml時(shí)的瞬時(shí)速率衰減幅度為81%，測(cè)試時(shí)間為75min?？紤]隨毛細(xì)管直徑減小，盡管其對(duì)垢沉積物的敏感度顯著，但當(dāng)毛細(xì)管直徑小于試樣中析出顆粒物直徑的6倍時(shí)，測(cè)試結(jié)果受一些隨機(jī)因素的影響就會(huì)過大，造成測(cè)試結(jié)果的平行性顯著下降，因此在試樣量和測(cè)試時(shí)間能夠被接受的情況下，應(yīng)該盡量選用大直徑的毛細(xì)管。本例中直徑在0.9mm以上的3支毛細(xì)管由于內(nèi)徑太大，對(duì)其中的垢沉積物敏感度太小，要測(cè)試到顯著的瞬時(shí)速率衰減幅度需要的試樣量太大，而直徑為0.5mm的毛細(xì)管由于內(nèi)徑過小對(duì)其中的垢沉積物則過為敏感，出水量過小，只有直徑為0.6mm的毛細(xì)管的內(nèi)徑最為合適，在只消耗58ml試樣和耗時(shí)75min情況下就可測(cè)試到超過80%的瞬時(shí)速率衰減幅度，同時(shí)也能保障試樣流出速率不過低。實(shí)施例2在容量為2500ml的玻璃下口瓶出口閥后接管上安裝乳膠管，在乳膠管上插上尺寸為小0.6mmX28mm的不銹鋼毛細(xì)管；將玻璃下口瓶置于溫度為25°C空氣浴中的磁力攪拌器上，在其中加入尺寸為今8mmX50mm的磁力攪拌子，在不銹鋼毛細(xì)管末端的下方放置一玻璃量筒；將去離子水、濃度為1%的碳酸鈉水溶液和質(zhì)量濃度為1%的氯化鈣水溶液置于水溫為25°C的水浴中預(yù)熱30min;向玻璃下口瓶中依次加入25ml質(zhì)量濃度為1%的碳酸鈉水溶液、1.25ml質(zhì)量濃度為1%的氨基三甲叉磷酸(ATMP)水溶液、2424ml去離子水和50ml質(zhì)量濃度為1%的氯化鈣水溶液，啟動(dòng)磁力攪拌器開始以300r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌；將插有())7mmX400mm玻璃管的16#膠塞蓋在玻璃下口瓶上；打開玻璃下口瓶的開關(guān)，等毛細(xì)管末端有水滴下落后調(diào)節(jié)膠塞上玻璃管的插入深度，使玻璃管下端與不銹鋼毛細(xì)管末端的高度差為140mm;待玻璃管下端開始釋放氣泡后，開始計(jì)時(shí)并記錄量筒中的初始水量；開始時(shí)每隔5min記錄一次玻璃量筒中的水量，等玻璃量筒中的水量超過100ml后，每隔100ml用容量為5ml的量筒和秒表測(cè)試一次各毛細(xì)管的瞬時(shí)出水速率，測(cè)試完成后將量筒中的試樣倒入毛細(xì)管下的量筒中。按上述步驟測(cè)試的毛細(xì)管瞬時(shí)出水速率隨出水體積增加的衰減情況見表2。表2:加藥試樣在毛細(xì)管中的瞬時(shí)流量隨流出試樣體積增加的衰減情況<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表2中的數(shù)據(jù)和表1中小0.6mmX28mm的不銹鋼毛細(xì)管的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比可見，在實(shí)施例1中的試樣中增加5mg/l阻垢劑氨基三甲叉磷酸(ATMP)，可顯著降低試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，實(shí)施例1中不加劑試樣在試樣流出量為58.3ml時(shí)的瞬時(shí)速率衰減幅度為81%,而實(shí)施例2中加劑試樣在流出量達(dá)到600ml時(shí)的瞬時(shí)速率衰減幅度只有2.9%，表明在試樣中投加5mg/1阻垢劑氨基三甲叉磷酸(ATMP)可使其通過毛細(xì)管的瞬時(shí)速率衰減幅度為80%時(shí)的累積流出量達(dá)到空白試樣的IO倍以上。實(shí)施例1和實(shí)施例2中的測(cè)試數(shù)據(jù)及其對(duì)比表明本發(fā)明中給出的結(jié)垢趨勢(shì)和阻塘效果評(píng)價(jià)方法適用于無機(jī)垢預(yù)測(cè)及阻垢效果的評(píng)價(jià)。實(shí)施例3將2500ml—種脫水脫氣原油于80。C的水浴中密閉加熱48h(小時(shí))后置于60。C水浴中靜置12h;將容量為2500ml的玻璃下口瓶出口閥后接管上安裝硅膠管，在硅膠管上插上尺寸為小2.0mmX215mm的不銹鋼毛細(xì)管；將玻璃下口瓶置于溫度為36°C空氣浴中的帶有加熱功能的磁力攪拌器上，在其中加入尺寸為())8mmX50mm的磁力攪拌子，將不銹鋼毛細(xì)管末端穿過一容量為10ml的塑料量筒的上部，將插有(j)7mm玻璃管的膠塞蓋在塑料量筒上；將油樣倒入玻璃下口瓶中，啟動(dòng)磁力攪拌器開始以300r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌；將插有())7mmX400mm玻璃管和磁力攪拌器測(cè)溫探頭的16#膠塞蓋在玻璃下口瓶上，設(shè)定控制溫度為55'C;用乳膠管連接插在玻璃下口瓶中和塑料量筒中的(()7mm玻璃管；待玻璃下口瓶?jī)?nèi)油樣溫度降低到55"C時(shí)打開玻璃下口瓶的開關(guān)，等毛細(xì)管末端有油滴下落后調(diào)節(jié)膠塞上玻璃管的插入深度并使其末端緊帖在下口瓶壁面上，使玻璃管下端與不銹鋼毛細(xì)管末端的高度差為140mm;待玻璃管下端開始釋放氣泡后，開始計(jì)時(shí)并記錄塑料量筒中的初始油量，每隔5min記錄一次塑料量筒中的油量。按上述步驟測(cè)試的毛細(xì)管瞬時(shí)出油速率隨出油體積增加的衰減情況見表3。表3:空白油樣在毛細(xì)管中的瞬時(shí)流量隨油樣流出體積增加的衰減情況累積出量瞬時(shí)出油速率瞬時(shí)出油速mlml/min率衰減幅度%0.00.330.01.70.330.03.30.323.04.90.2815.26.30.2039.4<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表3中可見，經(jīng)過80°C熱處理的原油在其國(guó)標(biāo)凝固點(diǎn)溫度36°C下的結(jié)蠟速率很快，在())2.0mmX215mm毛細(xì)管中的通過量?jī)H為8.5ml的情況下，其瞬時(shí)流出速率的衰減幅度就達(dá)到81.8%。實(shí)施例4將2460ml實(shí)施例3所述的脫水脫氣原油置于水溫為80°C的水浴中密閉加熱48h后置于60。C水浴中靜置12h;將容量為2500ml的玻璃下口瓶出口閥后接管上安裝硅膠管，在硅膠管上插上尺寸為(J)2.0mmX215mm的不銹鋼毛細(xì)管；將玻璃下口瓶置于溫度為36。C空氣浴中的帶有加熱功能的磁力攪拌器上，在其中加入尺寸為(()8mmX50mm的磁力攪拌子，將不銹鋼毛細(xì)管末端穿過一容量為250ml的塑料量筒的上部，將插有(j)7mm玻璃管的膠塞蓋在塑料量筒上；將油樣倒入玻璃下口瓶中，再加入40ml濃度為1%(m/v)的聚醋酸-醋酸乙烯酯(EVA，牌號(hào)為28/3)的二甲苯溶液；啟動(dòng)磁力攪拌器開始攪拌；將插有f7mmX400mm玻璃管和磁力攪拌器測(cè)溫探頭的16#膠塞蓋在玻璃下口瓶上，設(shè)定控制溫度為55°C;用乳膠管連接插在玻璃下口瓶和塑料量筒中的(t)7mm玻璃管；待玻璃下口瓶?jī)?nèi)油樣溫度降低到55t:時(shí)打開玻璃下口瓶的開關(guān)，等毛細(xì)管末端有油滴下落后調(diào)節(jié)膠塞上玻璃管的插入深度并使其末端緊帖在下口瓶壁面上，使玻璃管下端與不銹鋼毛細(xì)管末端的高度差為140mm;待玻璃管下端開始釋放氣泡后，開始計(jì)時(shí)并記錄塑料量筒中的初始油量，每隔5min記錄一次塑料量筒中的油量。按上述步驟測(cè)試的毛細(xì)管瞬時(shí)出油速率隨出油體積增加的衰減情況見表4。表4:加劑油樣在毛細(xì)管中的瞬時(shí)流量隨油樣流出體積增加的衰減情況<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由表4和表3中的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比可見，在經(jīng)過80°C熱處理的原油中投加200mg/l聚醋酸-醋酸乙烯酯(EVA，牌號(hào)為28/3)可顯著減弱其結(jié)蠟趨勢(shì)，實(shí)施例3中不加劑試樣在流出量?jī)H為8.5ml時(shí)的瞬時(shí)速率衰減幅度為81.8%，而實(shí)施例4中加劑試樣在流出量達(dá)到88.4ml時(shí)的瞬時(shí)速率衰減幅度只有4.24%，表明在試樣中投加160mg/l防蠟劑聚醋酸-醋酸乙烯酯(EVA，牌號(hào)為28/3)可使其通過毛細(xì)管的瞬時(shí)速率衰減幅度為80%時(shí)的累積流出量達(dá)到空白試樣的IO倍以上。實(shí)施例3和實(shí)施例4中的測(cè)試數(shù)據(jù)及其對(duì)比表明本發(fā)明中給出的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法適用于有機(jī)垢預(yù)測(cè)及阻垢效果的評(píng)價(jià)。綜上所述，本發(fā)明提供了一種適合無機(jī)垢和有機(jī)垢預(yù)測(cè)和阻垢效果評(píng)價(jià)的簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)裝置及其測(cè)試方法，通過對(duì)兩端施加恒定壓差的毛細(xì)管的液體累計(jì)流量和瞬間流速的測(cè)量，能夠可靠地預(yù)測(cè)出多種液體介質(zhì)的結(jié)垢趨勢(shì)，及物理措施和藥劑的阻垢性能，在不損害評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性的前提下，使測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)大幅度簡(jiǎn)化，可應(yīng)用范圍更廣。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，包括液體提供容器，提供試樣液體；液體接收和計(jì)量容器，接收并測(cè)量試樣液體的體積和/或重量；至少一毛細(xì)管，其進(jìn)口端連通該液體提供容器，其出口端連通該液體接收和計(jì)量容器，以在一恒定壓差下從該液體提供容器向該液體接收和計(jì)量容器輸送液體。2.如權(quán)利要求l所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，還包括一恒定壓差維持裝置，用以使所述液體提供容器內(nèi)試樣液面下某處的第一壓力恒等于所述液體接收和計(jì)量容器的第二壓力，其中該第一壓力小于所述至少一毛細(xì)管的進(jìn)口端處的第三壓力，從而在所述至少一毛細(xì)管的兩端之間維持一等于第三壓力與第一壓力之差的恒定壓差。3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，所述恒定壓差維持裝置包括一氣體平衡管，其一端插入所述液體提供容器的試樣液面下且高于所述毛細(xì)管的進(jìn)口端，其另一端連通所述液體接收和計(jì)量容器，其中所述液體提供容器以及所述液體接收和計(jì)量容器均為密閉容器。4.如權(quán)利要求3所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，所述氣體平衡管與大氣、氣源和真空系統(tǒng)其中之一連通。5.如權(quán)利要求2所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，所述恒定壓差維持裝置包括一氣體連通管，其一端插入所述液體提供容器的試樣液面下且高于所述毛細(xì)管的進(jìn)口端，其另一端與大氣連通，其中所述液體提供容器為密閉容器，所述液體接收和計(jì)量容器與大氣連通。6.如權(quán)利要求l所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，還包括一第一控溫裝置，用以保持所述液體提供容器內(nèi)的液體溫度為恒溫。7.如權(quán)利要求l所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，還包括一攪拌裝置，用以對(duì)所述液體提供容器內(nèi)的試樣液體進(jìn)行攪拌。8.如權(quán)利要求l所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，還包括一第二控溫裝置，用以保持所述毛細(xì)管內(nèi)的液體溫度為恒溫。9.一種結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法，使用權(quán)利要求1所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行測(cè)量，該方法包括使所述毛細(xì)管兩端建立恒定壓差；以及當(dāng)所述毛細(xì)管兩端達(dá)到恒定壓差時(shí)，開始測(cè)試和記錄不同時(shí)間毛細(xì)管流向液體接收和計(jì)量容器的試樣量，并計(jì)算各不同試樣量所對(duì)應(yīng)的流出速率；其中，以不同累計(jì)試樣流出量下的瞬時(shí)流出速率衰減情況來表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以相同瞬時(shí)流出速率衰減幅度下化學(xué)或物理改性試樣累計(jì)流出量與一參考試樣累積流出量的比值表征物理措施和藥劑的阻垢性能。10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，使所述毛細(xì)管兩端達(dá)到恒定壓差的方法包括利用一氣體平衡管一端插入所述液體提供容器的試樣液面下且高于所述毛細(xì)管的進(jìn)口端，另一端連通所述液體接收和計(jì)量容器，并在所述液體提供容器以及所述液體接收和計(jì)量容器密封的條件下，使試樣液體從所述液體提供容器通過所述毛細(xì)管流入所述液體接收和計(jì)量容器，直到所述氣體平衡管插入所述液體提供容器的試樣液體下的一端冒出氣泡。11.如權(quán)利要求9所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，使所述毛細(xì)管兩端達(dá)到恒定壓差的方法包括利用一氣體連通管一端插入所述液體提供容器的試樣液體下且高于所述毛細(xì)管在所述液體提供容器內(nèi)的進(jìn)口端，氣體連通管另一端連通大氣，并在所述液體提供容器密封且所述液體接收和計(jì)量容器與大氣連通的條件下，使試樣液體從所述液體提供容器通過所述毛細(xì)管流入所述液體接收和計(jì)量容器，直到所述氣體連通管插入所述液體提供容器的試樣液體下的一端冒出氣泡。12.如權(quán)利要求9所述的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，還包括在測(cè)量過程中保持所述液體提供裝置和所述毛細(xì)管為恒溫。全文摘要本發(fā)明公開了一種結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢性能評(píng)價(jià)裝置及其評(píng)價(jià)方法，其原理為使試樣以恒定壓差流過毛細(xì)管，通過監(jiān)測(cè)毛細(xì)管中試樣流量的衰減所反映的毛細(xì)管堵塞情況表征試樣的結(jié)垢趨勢(shì)，以相同瞬時(shí)流出速率衰減幅度下化學(xué)或物理改性試樣累計(jì)流出量與空白試樣累積流出量的比值表征物理措施和藥劑的阻垢性能。本發(fā)明中的結(jié)垢趨勢(shì)和阻垢性能評(píng)價(jià)裝置及其評(píng)價(jià)方法適用于水處理、石油開采、海水淡化、石油加工和化工生產(chǎn)中多種液體介質(zhì)的結(jié)垢預(yù)測(cè)，以及各種物理和化學(xué)阻垢措施的阻垢性能評(píng)價(jià)和篩選。文檔編號(hào)G01N33/00GK101576550SQ20081003699公開日2009年11月11日申請(qǐng)日期2008年5月6日優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日發(fā)明者譽(yù)吳申請(qǐng)人:譽(yù)吳