WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

~ 40,0

0,17

2,90826E-14

150

8,0

6,0

1,00010-6

5,0-10,0

0,19

0,0028

6,13946E-14

~ 40,0

0,60

6,12245E-13

300

8,1

5,9

1,25910-6

5,0-10,0

0,535

0,00316

3,82184E-13

~ 40,0

0,60

4,80692E-13

АВР

50

9,11

4,89

1,28810-5

5,0-10,0

0,16

0,00924

3,99793E-15

~ 40,0

0,465

3,37676E-14

150

9,2

4,8

1,58510-5

5,0-10,0

0,315

0,00944

1,48462E-14

~ 40,0

0,40

2,39395E-14

300

9,17

4,83

1,47910-5

5,0-10,0

0,64

0,00936

6,23372E-14

~ 40,0

1,48

3,33358E-13

ВВР

50

8,77

5,23

5,88810-6

5,0-10,0

0,1755

0,00708

8,19269E-15

~ 40,0

0,220

1,28741E-14

150

8,9

5,11

7,76310-6

5,0-10,0

0,250

0,00824

1,22734E-14

~ 40,0

0,214

8,99315E-15

300

8,78

5,22

6,02610-6

5,0-10,0

0,956

0,00722

2,33765E-13

~ 40,0

0,977

2,44148E-13

Для моделирования процесса образования внешнего слоя отложений были учтены не только теплотехнические параметры и тип ВХР, но и физико-химические свойства соединений продуктов коррозии железа в теплоносителе. Если рассматривать процесс образования отложений продуктов коррозии железа как процесс, протекающий с изменением химических потенциалов продуктов коррозии железа, которые отлагаются на поверхности металла, то этот процесс наиболее активно будет протекать для соединений, разность химических потенциалов которых в теплоносителе и на поверхности металла больше.

С этой целью, основываясь на фазовом составе продуктов коррозии железа во внешнем слое отложений, определенном экспериментально, были рассчитаны значения свободной энергии продуктов коррозии железа в теплоносителе и внешнем слое отложений при двух ВХР (АВР и КАВР) и тепловых потоках 50 и 300 кВт/м2 (табл. 5).

Таблица 5

Значения свободных энергий продуктов коррозии железа в теплоносителе и внешнем слое отложений (при t ~ 330°С)

Тип ВХР

Форма существования продуктов коррозии железа в теплоносителе

Fтн, кДж/моль

Формула для расчета свободной энергии продуктов коррозии железа во внешнем слое

Fвнеш,

кДж/моль

АВР

(q=50 кВт/м2)

Fe(ОН)2, Fe3O4

-190,24

0,26FFe2O3+0,74FFe3O4

-850,20

АВР

(q=300 кВт/м2)

Fe(ОН)2, Fe3O4

-190,24

0,21FFe2O3+0,79FFe3O4

-862,93

КАВР

(q = 50 кВт/м2)

Fe(ОН)3

-110,50

0,25FFe2O3+0,75FFe3O4

-852,74

КАВР

(q=300 кВт/м2)

Fe(ОН)3

-110,50

0,27FFe2O3+0,73FFe3O4

-847,65

Примечание. Fтн свободная энергия продуктов коррозии железа в теплоносителе; Fвнеш свободная энергия продуктов коррозии железа во внешнем слое отложений.

На основании вышесказанного, в уравнение для расчета скорости образования внешнего слоя отложений продуктов коррозии железа были включены факторы, определяющие кинетику процесса образования внешнего слоя (тепловой поток, время пребывания примеси в объеме теплоносителя, концентрация продуктов коррозии железа в воде) и термодинамические параметры системы теплоноситель - поверхность слоя отложений. Для расчета скорости образования внешнего слоя отложений продуктов коррозии железа предложено использовать следующее уравнение:

(6)

где AвнешFe – скорость образования внешнего слоя отложений продуктов коррозии железа, мг/(см2ч); k – эмпирический коэффициент, (дм3моль)/(чкДж2); СFe – концентрация железа в воде, мг/дм3; Fсист – свободная энергия системы, кДж/моль; q – тепловой поток, кВт/м2; – время пребывания, с.

Были рассчитаны также значения эмпирического коэффициента k для АВР и КАВР (табл. 6); при проведении расчетов были использованы данные, полученные на экспериментальной установке (табл. 1).

Таблица 6

Значения эмпирического коэффициента k для АВР и КАВР

Тип ВХР

q, кВт/м2

СFe, мкг/дм3

k,

(дм3моль)/(чкДж2)

АВР

50

5,0-10,0

3,367·10-7

~ 40,0

2,210·10-7

300

5,0-10,0

4,198·10-7

~ 40,0

1,116·10-7

КАВР

50

5,0-10,0

1,372·10-7

~ 40,0

0,437·10-7

300

5,0-10,0

1,361·10-7

~ 40,0

0,471·10-7

Проведенные расчеты показали, что значение эмпирического коэффициента k зависит от концентрации железа в воде: при увеличении концентрации железа в воде значение коэффициента k уменьшалось как при АВР, так и при КАВР (табл. 6).

При КАВР увеличение теплового потока с 50 кВт/м2 до 300 кВт/м2 при фиксированной концентрации железа в воде практически не изменяло значение коэффициента k. Следует отметить, что значение коэффициента k зависит от типа ВХР: для КАВР оно в несколько раз меньше, чем для АВР.

Для расчета скорости образования отложений продуктов коррозии железа во внутреннем и внешнем слоях (, мг/(см2ч)) предложено использовать следующее уравнение:

(7)

Из анализа уравнения (7) следует, что на скорость образования отложений продуктов коррозии железа влияют не только физико-химические процессы, протекающие на поверхности металла, но и термодинамические параметры системы, содержащей продукты коррозии железа, и временной фактор.

ВЫВОДЫ

1. Предложена физическая модель образования отложений продуктов коррозии железа, учитывающая основные факторы, определяющие процесс образования отложений на различных стадиях.

2. Анализ существующих моделей, приведенных в литературных данных и описывающих процесс образования внутритрубных отложений продуктов коррозии железа, показал, что основными факторами, влияющими на процесс образования отложений, являются тепловой поток и концентрация продуктов коррозии железа в воде.

3. Дана оценка влияния отдельных параметров (теплового потока, времени, pH, концентрации продуктов коррозии железа в воде, ОВП и др.) на скорость образования отложений продуктов коррозии железа при трех ВХР: АВР, КАВР и ВВР. Установлено, что при всех ВХР наибольшее влияние на процесс образования отложений оказывает тепловой поток; влияние других параметров определяется типом ВХР.

4. Представлены физико-химические процессы, протекающие при формировании внутреннего и внешнего слоев отложений продуктов коррозии железа. Показано, что образование внутреннего слоя отложений продуктов коррозии железа определяется преимущественно процессом коррозии металла.

5. Получено уравнение для расчета скорости образования внутреннего слоя отложений продуктов коррозии железа, показывающее, что основным влияющим фактором является коэффициент диффузии кислорода.

6. Рассчитаны коэффициенты диффузии кислорода при трех ВХР (АВР, КАВР и ВВР) и различных тепловых потоках. Установлено, что максимальное значение коэффициента диффузии кислорода соответствует КАВР.

7. Предложено уравнение для расчета скорости образования внешнего слоя отложений продуктов коррозии железа, в котором учитываются не только тепловой поток, время пребывания и концентрация продуктов коррозии железа в воде, но и термодинамические параметры тех форм соединений продуктов коррозии железа, которые содержатся в воде и внешнем слое отложений.

8. Определены значения эмпирического коэффициента k в уравнении для расчета скорости образования внешнего слоя отложений продуктов коррозии железа для двух ВХР: АВР и КАВР. Установлено, что значение коэффициента k снижалось с повышением концентрации продуктов коррозии железа в воде; при КАВР оно было ниже, чем при АВР при одних и тех же условиях проведения экспериментов.

9. Получено уравнение для расчета скорости образования отложений продуктов коррозии железа, в котором учитываются процессы, протекающие во внутреннем и внешнем слоях отложений.

10. Результаты работы могут быть использованы для прогнозирования скорости образования отложений продуктов коррозии железа на теплопередающих поверхностях с учетом условий эксплуатации оборудования.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Исянова А.Р., Петрова Т.И. Анализ расчетных зависимостей скорости образования отложений продуктов коррозии железа в водном теплоносителе // Вестник МЭИ. 2007. - №3. С. 63-66.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.