Моделирование процесса образования отложений в каналах энергетических установок с кольцевыми турбулизаторами

• Автор: Муравьев, Анатолий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ БОРЬБЫ С ОТЛОЖЕНИЯМИ.

1.1. Классификация методов борьбы с отложениями

1.2. Механизм образования отложений

1.3. Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В КАНАЛАХ С КОЛЬЦЕВЫМИ ТУРБУЛИЗАТОРАМИ

2.1. Описание экспериментальных установок и моделей

2.1.1. Экспериментальная установка

2.1.2. Опытнопромышлепная установка

2.2. Методики проведения экспериментов и обработка опытных

д а ы х5
2.3. Анализ результатов экспериментальных исследований
2.3.1. Структура отложений
2.3.2. Влияние геометрии турбулизаторов на гидродинамику и характер отложений
2.4. Практическое использование результатов диссертационной работы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
ОТЛОЖЕНИЙ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
3.1. Физикохимические процессы образования твердой фазы
3.1.1. Термодинамические движущие силы образования твердой фазы
3.1.2. Скорость образования зародышей
3.1.3. Диффузионнокинетический рост кристаллов
3.1.4. Скорость слияния частиц в потоке раствора
3.1.5. Осаждение частиц и формирование осадка
3.2. Математическая модель роста отложений
3.2.1. Модель пространственно распределенной реагирующей системы в потоке раствора
3.2.2. Распределение температуры вдоль канала теплообменной системы
3.2.3. Модель распределения частиц по размерам
3.2.4. Математическое описание процессов зарождения роста
3.2.5. Интеграл столкновений для механизма слияния частиц в потоке раствора
3.2.6. Модель процесса роста отложений
3.2.7. Полная формулировка математической модели
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ
4.1. Дискретизация уравнения модели
4.2. Алгоритм решения дискретной модели
4.3. Анализ решений и верификация
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Технология химического обессоливания воды предусматривает применение двух - трехступенчатых схем водоподго-товки, которые комплектуются большим количеством параллельнопоточных ионообменных фильтров с арматурой. Примеси из воды удаляются в два этапа: предварительная водоподготовка, включая умягчение известкованием, коагуляцию и фильтрацию, что позволяет удалить из воды взвешенные вещества и большую часть солей жесткости. Дальнейшее обессоливание производится с помощью ионообменных установок, что приводит к удалению из воды оставшихся солей в соответствии с требованиями, предъявляемыми к питательной воде. НС1, Н с целью смещения кальциевого равновесия к образованию хорошо растворимых соединений СаС,Са4 [,,,,,]. ОЭДФ или ингибиторов наки-необразования ПАФ - , ЫаРСЬ, ингибирующее действие которых объясняется адсорбцией органических молекул на кристаллических зародышах и растущих гранях кристалла, препятствуя их дальнейшему росту. Возможность ограничения накипеобразования с помощью антинакипинов существенно зависит от степени пресыщения водного расгвора [,, 5,6 ]. Металлы -"отравители" ряда: РЬ2*, Ре3+, Си+, и др. Использование других отравляющих веществ: медный купорос , марганцево-кислый калий КМпОд, бром и его соединения. ПАВ) эффективно увеличивают коа1у-ляциионную и седиментационную устойчивость дисперсных составов при низких концентрациях до 7-" моль/л []. Биоцидная обработка оказывает влияние на жизнедеятельность отдельных микроорганизмов и их колоний, и на энергию закрепления их на теплообменной поверхности. Эффективность обработки оценивается по степени подавления микроорганизмов от общего их числа. РЬ2"; Ре3"; Си'; Н§ ' и др. Все существующие химические методы применимы, как правило, для замкнутых оборотных систем с градирнями. Непосредственный контакт этих веществ с окружающей средой может привести к серьезным экологическим последствиям. Для борьбы с образовавшимися отложения используют химическую промывку поверхностей нагрева, используются реагенты, которые растворяют соли, образующиеся в процессе эксплуатации. Химическая очистка - растворение отложений растворами сильных минеральных кислот (соляной, серной, плавиковой, фосфорной), реже растворами органических кислот и комплек-сонами (ЭДТА, трилон Б, ОЭДФ, НТФ, дифалон и др. Химический реагент подается с помощью насоса в теплоэнергетическое оборудование (ТЭО), из которого необходимо удалить солевые отложения. Растворы минеральных кислот достаточно токсичны, неудобны в обращении, требуют индивидуальных средств защиты, а также способов нейтрализации и обезвреживания, большинство из них а1рессивны к конструкционным материалам. Предлагается в последнее время для проведения химической очистки применять технические моющие средства (ТМС) на основе сульфамалеинового ангидрида []. По своему химическому составу обычно токсичны, требуют индивидуальных средств защиты, а так же способов нейтрализации и обезвреживания. Их использование ограниченно как в технологическом процессе, так и в утилизации. Кроме того, при проведении химических очисток раствором ТМС, следует проводить химический контроль технологического процесса очистки, который позволяет определить его окончание. Физические . Физические способы в основном сводятся к предотвращению образования отложений, их подразделяют на следующие виды: гидромагнитный, ультразвуковой, ультрафиолетовый, каталитический, электромагнитный, электросга-тистический, термический. Конструктивно ГМС состоит, из корпуса на основе магнитного материала, служащего магнитопроводом, и магнитного элемента. Под действием магнитного поля в рабочем объеме изменяются физические свойства воды, протекающей через гидромагнитную систему: содержащиеся в воде силикаты, магниевые и кальциевые соли теряют способность кристаллизоваться и уносятся потоком воды. Данный способ обработки воды влияет на кальциевое равновесие в растворе за счет изменения свойств воды, а также на вывод магнитных продуктов коррозии и движущихся заряженных дисперсных частиц, взаимодействующих с магнитным полем. Все же при повышении температуры, на поверхностях нагрева, образуются отложения.