Повышение надежности и эксплуатационного ресурса энергетического оборудования, работающего в двухфазных и многокомпонентных потоках

Повышение надежности и эксплуатационного ресурса энергетического оборудования, работающего в двухфазных и многокомпонентных потоках

Автор: Томаров, Григорий Валентинович

Шифр специальности: 05.14.14

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2003

Место защиты: Москва

Количество страниц: 344 с. ил.

Артикул: 2614911

Автор: Томаров, Григорий Валентинович

Стоимость: 250 руб.

СОДЕРЖАНИЕ
Условные обозначения.
ВВЕДЕНИЕ
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИИ И ЗРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В ВОДЕ И
ВЛАЖНОМ ПАРЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
1.1. Классификация механизмов эрозии металлов энергетического оборудования
1.2. Анализ повреждаемости элементов рабочего контура энергоблоков
1.3. Физикохимические процессы эрозиикоррозии металлов в одно и двухфазном потоках
1.4. Особенности воздействия многокомпонентных потоков на конструкционные металлы.
1.5. Проблемы взаимодействия тепломассообмена и воднохимического режима с эрозионнокоррозионными процессами в энергетическом оборудовании электростанций.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКИХ ПЛЕНОК В ДВУХФАЗНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ.
2.1. Определение критериев массопереноса в двухфазном потоке
2.2. Исследования режимов течения жидких пленок при различных параметрах влажного пара.
2.3. Особенности течения жидких пленок при добавках поверхностно активных веществ.
2.4. Влияние вибраций твердой стенки на локальные характеристики течения жидкой пленки и гидравлическое сопротивление при расслоенном газожидкостном потоке.
2.5. Исследования вибрационного воздействия на волновую структуру и осредненные характеристики течения жидкой пленки в двухфазном дисперсном потоке
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЭРОЗИИКОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В ДВУХФАЗНЫХ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПОТОКАХ
3.1. Основные критерии подобия и приближенное моделирование эрозиикоррозии металлов в двухфазных потоках.
3.2. Влияние температурного фактора на процессы эрозиикоррозии металлов
3.3. Зависимость эрозиикоррозии металлов от режимов течения влажного
пара и воды
3.4. Эрозионнокоррозионная стойкость конструкционных металлов при различных воднохимических режимах.
3.5. Влияние легирования сталей на интенсивность эрозиикоррозии.
3.6. Роль геометрического фактора и шероховатости поверхности металлов в эрозионнокоррозионных процессах.
3.7. Натурные исследования эрозионнокоррозионной стойкости металлов оборудования энергетических объектов.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭРОЗИИКОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ.
4.1.Физикохимическая модель эрозиикоррозии металлов в двухфазных
потоках.
4.2. Методология определения значения жидкой фазы при
кондиционировании двухфазных потоков аминами
4.3. Математическая модель эрозиикоррозии металлов в двухфазном потоке. 8 4.4. Расчетные исследования влияния основных факторов на эрозиюкоррозию
металлов
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭРОЗИИ КОРРОЗИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
5.1. Межфазовое распределение железа и примесей при сепарации влаги и фазовых превращениях в двухфазных потоках.
5.2. Определение эрозионнокоррозионного ресурса теплоэнергетического оборудования электростанций.
5.3. Оптимизация выбора металлов энергетического оборудования работающего в двухфазных потоках
5.4. Баланс и межфазовое распределение железосодержащих продуктов эрозиикоррозии и примесей в пароводяном контуре энергоблоков.
ГЛАВА 6. ПОВЫШЕНИЕ ЭРОЗИОННОКОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
6.1. Основные принципы и методы управления процессами эрозиикоррозии металлов в двухфазных потоках.
6.2. Ингибирование эрозиикоррозии металлов в двухфазных потоках
6.3. Эффективность применения октадециламина для защиты от стояночной коррозии металлов энергетического оборудования
6.4. Рекомендации по выбору металлов энергетического оборудования, работающего в многокомпонентных средах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
число Рейнольдса жидкой пленки число Рейнольдса парового потока число Рейнольдса водяного потока число Рейнольдса газового потока число Шмидта число Шервуда число Вебера
, , скорость движения пара, жидкой пленки и воды соответственно, мс
скорость движения капельной влаги, мс х степень сухости пара, сухость у степень влажности пара, влажность
Сс равновесная растворимость магнетита, гсм3, мгкг
Сс равновесная растворимость магнетита при парциальном давлении водорода 5 Па, гсм3, мгкг
0 концентрация растворенных железосодержащих соединений на границе раздела оксиджидкая фаза вода, жидкая пленка, гсм3, мгкг
концентрация растворенных железосодержащих соединений на границе раздела металлоксид, гсм3, мгкг
концентрация железосодержащих соединений в жидкой пленке, гсм3, мгкг
концентрация железосодержащих соединений в воде, гсм3, мгкг
концентрация железосодержащих соединений в двухфазном влажнопаровом потоке, гсм3, мгкг
Си., Сон концентрация ионов и ОН в воде жидкой пленке, молькг , V, значение пара, жидкой пленки и воды при температуре , , или , , то же при температуре
ш5ат, шГ, тат содержание амина в паре, жидкой пленке и общее содержание в двухфазном влажнопаровом потоке, мг
С5ат, Ст, Сзгп концентрация амина в паре, жидкой пленке и средняя его концентрация в двухфазном влажнопаровом потоке, мгкг, молькг
Н2 концентрация молекулярного водорода, гкг
концентрация кислорода, гкг
К коэффициент массопереноса железосодержащих соединений в жидкой фазе, смс
К0 коэффициент массопереноса кислорода, смс
КСя постояная скорости химической реакции, смс ге электропроводность, мкСмсм
коэффициент диффузии продуктов коррозии в жидкой фазе, см2с
Э его среднее значение, см2с
Х толщина оксидного слоя, см
8Э толщина эпитактического слоя оксида, см бт толщина топотактического слоя оксида, см
безразмерный модальный размер шероховатости оксидного слоя модальный размер шероховатости оксидного слоя, мкм
8с толщина жидкой пленки, см
5гтах максимальная амплитуда волн жидкой пленки, мкм
Ег степень турбулентности жидкой пленки Бг коэффициент местного трения в пленке сг коэффициент трения Блазиуса 5а толщина диффузионного слоя, мкм б, толщина стенки трубопровода, см г радиус поворота трубопровода, см
О пористость магнетита, измеренная в см2 площади пор к площади поверхности оксида см
Гдоля окисленного железа, превращающегося в магнетит
1С длина канала 3С длина канала Ьс высота канала, мм
А диаметр трубы, мм
бг гидравлический диаметр, мм
Сг процентное содержание в металле хрома Мо процентное содержание в металле молибдена
Кем коэффициент, учитывающий влияние химического состава стали на интенсивность ЭК
К коэффициент, учитывающий геометрию канала
К константа диссоциации воды жидкой фазы, пленки, моль кг
Кь константа диссоциации основания К1 коэффициент межфазового распределения Кт молекулярный коэффициент разложения Кадс коэффициент ДССОрбцИИ, 1с
Кдсс коэффициент десорбции, 1с
Кт молекулярный коэффициент разложения, 1с удельная сорбция, мкгсм
число циклов нагружения
р, р динамическая вязкость воды жидкой пленки и пара, кгм с р, р плотность воды жидкой пленки и пара, кгм
V, V кинематическая вязкость воды жидкой пленки и пара, м2с рох плотность оксидного слоя продуктов коррозии, гсм3 рте плотность металла, гсм
ЛЬ глубина ЭК износа, мкм
Ат потеря массы металла, вследствие ЭК износа, мкг
Дц удельная потеря массы металла, вследствие ЭК износа, мкг
8 интенсивность ЭК, гсм2 с, ммгод
5 нормализованное значение интенсивности ЭК
С растворимость ОДА в воде при данной температуре
Я удельная сорбция, мкгсм
еат эффективность применения амина,
а0 2 условный предел текучести, МПа сг временное сопротивление, МПа
а допускаемое напряжение, МПа г температура, С
Т температура, К р давление, МПа т время, с
К константы равновесия реакций образования различных форм соединений железа, таких как РеОН, РеОН2, РеОН
А, калмоль Вь калмольК Э,, калмольК аппроксимирующие константы аналитического выражения для констант равновесия Я универсальная газовая постоянная, ДжмольК
А постоянная, определяющая скорость химической реакции, смс
Е энергия активации, калмоль
Р константа Фарадея, Клмоль
С расход воды, кгч
С5 расход пара, кгч
вс расход жидкой пленки, кгч
Введение
Надежность и эффективность современных отечественных и зарубежных электростанций в значительной степени зависит от эрозионнокоррозионной стойкости энергетического оборудования, работающего в однофазных конденсатнопитательный тракт и двухфазных влажнопаровой тракт потоках. Наряду с экономическими потерями коррозионные и эрозионные повреждения металла энергетического оборудования способны приводить к аварийным ситуациям, и
влиять на безопасность эксплуатации электростанций. Так, например, ежегодный
ущерб в энергетике США изза эрозии и коррозии металла составляет несколько десятков миллионов долларов на один энергоблок или недовыработка мощности в размере 0.
Актуальность


Анализ повреждений элементов ЦВД К0 показывает, что зона максимальной ЭК наблюдается в диапазоне температур С и при повышенных степенях влажности пара более 5, что отражено на рис. В тех же условиях работают отборы ЦВД, что является одной из основных причин их повышенного эрозионнокоррозионного повреждения. Одним из наиболее ответственных узлов турбоустановок влажного пара является сепараторпароперегреватель СПП. На рис. ЭК элементов СПП0, среди которых корпус, входные участки пакетов жалюзи, трубные доски, кассеты пароперегревателей и др. Значительные повреждения металла отмечаются в верхней части корпуса СПП по ходу поступающего из ЦВД влажного пара рис. АА, где ЭК сочетается с каплеударной эрозией. Существенный износ наблюдается в трубных досках и трубопроводах подачи греющего пара, особенно на входных участках трубок кассет рис. В. Причем степень износа элементов первой ступени перегрева пара со стороны нагреваемого пара практически соизмерима с ЭК металла со стороны греющего пара. Во второй ступени перегрева ЭК в большей степени отмечается со стороны нагреваемого пара. Рис. Рис. Типичные места реализации механизма ЭК элементов сепаратораперегревателя СПП обозначения аналогично рис. Локальное эрозионнокоррозионное воздействие, способное приводить к полному разрушению и образованию свищей показано на примере выхлопа ЦВД турбины мощностью МВт на рис. Ликвидация столь серьезного разрушения может потребовать останова энергоблока для замены поврежденного элемента, что наносит существенный экономический ущерб. Рис 1. ЦВД к СПП турбин АЭС мощностью МВт. Подобные аварийноопасные локальные эрозионнокоррозионные разрушения, имеют место в ресивере влажного пара между ЦВД и СПП см. Причиной этого интенсивного эрозионнокоррозионного повреждения может быть сочетание высокой степени влажности пара у и локальной турбулентности вызванной местной геометрической неоднородностью возмущающей течение пристенной жидкой пленки. Примеры эрозионнокоррозионных повреждений регулирующего клапана и разъема обоймы диафрагмы турбин насыщенного пара представлены на рис. В отличие от рассмотренных примеров ЭК, где в качестве рабочего тела двухфазный поток, для подогревателей высокого и низкого давления турбоустановок влажного пара ЭК наблюдается со стороны как однофазного водного, так и двухфазного влажнопарового потоков. Рис. Вид снаружи а и изнутри б локального эрозионнокоррозионного разрушения ресивера влажного пара между ЦВД и СПП турбины АЭС мощностью МВт. Интенсивность ЭК элементов ПВД чрезвычайно высока и может достигать более 2 мм в год. В значительной степени это обусловлено тем, что подогреватель высокого давления, как и ЦВД, работает в условиях температурного режима, соответствующего максимальному эрозионнокоррозионному воздействию, т. Рис 1. Типичный вид эрозионнокоррозионного повреждения регулирующего клапана а и поверхности разъема обоймы диафрагм турбин насыщенного пара б. Износу подвержены корпус ПВД, линии подвода и отвода питательной воды см. Наиболее сильный износ отмечается на входных участках теплообменных трубных спиралей см. Такие повреждения приводят к образованию свищей и разрыву трубок ПВД. Рис. На рис. ПВД однофазного водного потока изнутри и ЭК с внешней стороны, обтекаемой двухфазным влажнопаровым потоком. Практика свидетельствует о том, что локальная интенсивная ЭК трубопроводов влажного пара и питательной воды может стать причиной серьезной аварии. На рис. АЭС Сарри США, включающей два реактора фирмы Вестингауз мощностью по 2 МВт каждый. Практически все трубопроводы влажного пара подвержены ЭК. В большей степени ЭК металла наблюдается в гибах трубопроводов, работающих в диапазоне температур С, т е. ЦВД турбин, перепускные трубопроводы между ЦВД и ЦНД. Трубопроводы конденсата греющего пара также имеют эрозионнокоррозионные повреждения. Значительные эрозионнокоррозионные повреждения отмечаются, как правило, в поворотах трубопроводов влажного пара, где наличие вторичных течений и ударного воздействия капельного потока приводит к турбулезации пристенной жидкой пленки и как следствие росту интенсивности ЭК.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.239, запросов: 237