Прогнозирование накипеобразования в пластинчатых водонагревателях для повышения надежности их работы

• Автор: Чернышев, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 180 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ НАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ В ПЛАСТИНЧАТЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯХ. МЕТОДЫ ЕГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ВЛИЯНИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ ИХ РАБОТЫ
1.1. Формирование накипеобразования и его влияние на надежность работы водонагревателей
1.2. Анализ моделирования процесса формирования накипеобразования и методов его прогнозирования

1.3. Цель и задачи исследования

1.4. Выводы.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ В ПЛАСТИНЧАТЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯХ
2.1 Математическое моделирование формирования процессов накипеобразования в пластинчатых водонагревателях

2.2 Методика прогнозирования накипеобразования .

2.3 Показатели надежности работы пластинчатых водонагревателей, технической диагностики, и, регламента технического обслуживания
2.4 Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ В ПЛАСТИНЧАТЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯХ
3.1 Планирование эксперимента.
3.2 Методика и средства проведения исследований.
3.3 Экспериментальные исследования эмпирических коэффициентов математической модели формирования накипеобразования и определение точности его прогнозирования.
3.4 Выводы.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПЛАСТИНЧАТЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИИ ФОРМИРОВАНИЯ НАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ
4.1 Методика определения оптимальных поверхности теплообмена и режимов работы пластинчатых водонагревателей
4.2 Определение оптимального регламента технического обслуживания пластинчатых водонагревателей.
4.3 Определение показателей надежности
4.4 Выводы,.
Заключение
ЛИТЕРАТУРА


Температура, являясь одним из основных факторов, определяющих процесс накипеобразования, может оказывать как количественное, так и качественное влияние на формирование отложений. Повышение температуры интенсифицирует процессы, способствующие образованию отложений, и увеличивает пересыщение раствора - основную движущую силу накипеобразования. Механизм влияния температуры весьма сложен, так как он затрагивает большинство процессов сопровождающих накипеобразованис. Согласно мнению ряда авторов Адамсона, Грега, Киреева, Матусевича [2, , , ), увеличение температуры уменьшает поверхностное натяжение, а соответственно и работу образования кристаллических зародышей, тем самым, повышая скорость образования центров кристаллизации. Увеличение температуры интенсифицирует процесс турбулентной диффузии (в результате уменьшения вязкости жидкости и увеличения коэффициента молекулярной диффузии), что значительно улучшает подвод вещества к поверхности кристаллизации [5,, ,). По мнению Брусакова В. П. [] и Найманова А Я. Разность потенциалов локализуется в пристенном слое, где под действием электрического поля и тока происходит образование из ассоциатов мнкрокристаллов карбоната кальция и адгезия * последних в макрокристаллы, которые осаждаются на поверхности теплообмена в виде накипи. Главными факторами, вызывающими накипеобразованнс, согласно большинству работ [, , , ] являются: скорость кристаллизации на поверхности теплообмена и пересыщение раствора в слоях, непосредственно соприкасающихся с поверхностью теплообмена, которое возникает при нагреве растворов солей с отрицательным температурным коэффициентом растворимости. Кр = А*е *'т=А*е~*, (1. А - постоянная для данных условий (природы кристаллизующегося вещества и состояния поверхности), м/с; Е и Я,- энергия активации и универсальная газовая постоянная кДж/моль и кДж/(моль К); Г - абсолютная температура, К. Принимая равномерным распределение теплового потока по пакету пластин водонагревателя, будем полагать идентичными температурные поля в каналах пластинчатого теплообменника. Р(1) = аМ„, (1. УЯ, - ширина и количество рабочих пластин; I - расстояние, пройденное теплоносителем до исследуемого сечения. После подстановки (1. Ж,-/,)-***, (1. N и К' - локальные значения коэффициента теплоотдачи нагреваемого теплоносителя, температурного напора и коэффициента теплопередачи. Для определения ах и К' необходимо иметь данные о локальных температурах теплоносителей. Локальная температура нагреваемого теплоносителя определяется по (1. Учитывая, что исследование накипеобразования проводилось с водой конкретного солесодержания, и что в составе отложений преобладает карбонат кальция, при анализе проходящих химических процессов первостепенное значение имеет состояние карбонатно-кальциевого равновесия системы. Степень насыщения растворов СаС является важной характеристикой карбонатно-кальциевого равновесия, однако она не дает однозначного ответа на вопрос об образовании СаС. На основании исследовании карбонатно-кальциевого равновесия в поверхностных водах было установлено (, 6), . СаС свидетельствует лишь о возможности образования отложений, т. СаС. Установление связи между степенью пересыщения и растворов СаСО; и образованием накипи зависит от изученности тех физико-химических и биохимических процессов, которые стабильно удерживают выпадение СаС в течение длительного времени или значительно снижают интенсивность накипеобразования. Дгтох - максимальный температурный напор. Пересыщение теплоносителя Ас для большинства солей с обратным температурным коэффициентом растворимости определяется как разность между фактической концентрацией и концентрацией насыщения накипеобразователя при данных условиях. Пересыщение раствора карбонатом кальция в теплообменном оборудовании вызывается двумя причинами: термическим разложением гндрокарбонатов кальция с образованием карбоната и снижением растворимости самого карбоната кальция. Ц = [нсо3- ]- , (1. С,, С,, Ст - концентрация одно-, двух- и т-валентных ионов, г-ион/кг; 2„ г.