ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ С ВНУТРИТРУБНЫМИ ОТЛОЖЕНИЯМИ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power210301Ключевые слова:
теплообменные аппараты, профилированные трубки, накипеобразование, эффективность работы.Аннотация
Статья посвящена исследованию влияния накипеобразования на эффективность работы теплообменных аппаратов применительно к конденсаторам паровых турбин, пароводяным подогревателям и бойлерам котельных установок. Цель исследования состояла в получении рекомендаций по повышению эффективности конденсаторов паротурбинных установок (ПТУ), для чего изучались химико-физические свойства слоя неорганических отложений и их структуры; были получены зависимости для расчета термического сопротивления слоя отложений на поверхностях гладких и профилированных труб; проводился анализ разнообразных способов очистки поверхностей и были разработаны рекомендации по периодичности чистки конденсаторов. Описаны результаты физико-химического анализа неорганических солеотложений. Термическое сопротивление отложений определялось по толщине слоя накипи и ее коэффициенту теплопроводности. Толщина слоя измерялась на шлифах микроскопом и профилографом-профилометром. Получена зависимость, устанавливающая взаимосвязь между интенсивностью солеотложений и основными определяющими процесс факторами: скоростью воды, ее средней температурой и жесткостью, геометрией канала, продолжительностью работы; на ее основе возможно прогнозирование снижения тепловой нагрузки теплообменника в эксплуатации. Получена зависимость влияния температуры теплоносителя и пористости накипи на теплопроводность. Показано, что в профилированных трубках интенсивность солеотложений ниже, чем в гладких. С уменьшением относительной глубины и шага накатки наблюдается рост неорганических отложений. Высота выступов накатки оказывает большее влияние, чем шаг между ними. Разработаны рекомендации к расчету относительной загрязняемости гладких и винтообразно профилированных трубок. Применение профилированных трубок вместо гладких в энергетических установках является эффективным средством повышения экономичности энергооборудования. Рассмотрены различные способы очистки поверхностей. Предложена методика оптимизации и выполнено технико-экономическое обоснование периодичности чисток теплообменных аппаратов. Для различного календарного времени начала эксплуатации теплообменника получены рациональные сроки проведения чисток.
Библиографические ссылки
Лаптев, А.Г. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов: учеб.-справ. пос. / А.Г. Лаптев, Н.А. Николаев, М.М. Башаров. – М.: Теплотехник. – 2011. – 335 с.
Лаптева, Е.А. Математические модели и расчет теплообменных характеристик аппаратов /
Е.А. Лаптева, Т.М. Фарахов; под. ред. А.Г. Лаптева. – Казань: Отечество, 2013. – 182 с.
Телин, Н.В. Кинетика накипеобразования на поверхности теплообмена / Н.В. Телин // Вестник Череповецкого государственного университета. – 2015. – № 8. – С. 35–37.
Готовский, В.А. Повышение эффективности теплообменных аппаратов при применении олуне-нных теплообменных труб / В.А. Готовский, К.В. Пермяков, Г.А. Курмелев // Новости теплоснабжения. – 2012. – № 08 (144). – С. 19–27.
Глухарев, А.С. Повышение эффективности теплообменных аппаратов за счет оребрения внут-ритрубного пространства / А.С. Глухарев // Молодежный научно-технический вестник МГТУ. – 2017. – № 1. – Эл No. ФС77-51038.
Зимняков, А.М. Анализ химических отложений теплового оборудования и способы их очистки /
А.М. Зимняков, Р.В. Наумов // Известия Пензенского государственного педагогического университета имени В.Г. Белинского. Естественные науки. – 2010. – № 17. – С. 104–108.
Фесак, Д.В. Проблема засорения трубопроводов теплообменника и методы её решения / Д.В. Фесак, А.А. Литвиненко // Современные научные исследования и инновации. – 2012. – № 4. – https://web.snauka.ru/issues/2012/04/11077 (дата обращения: 21.05.2021).
Галковский, В.А. Анализ снижения коэффициента теплопередачи теплообменных аппаратов вследствие загрязнения поверхности / В.А. Галковский, М.В. Чупова // Интернет-журнал «Науковеде-ние». – 2017. – Т. 9, № 2. – http://naukovedenie.ru/PDF/41TVN217.pdf.
Леонтьев, А.И. Анализ эффективности пристенных закручивателей потока (обзор) / А.И. Леонтьев, В.В. Олимпиев // Теплоэнергетика. – 2013. – № 1. – С. 68–78.
Бродов, Ю.М. Исследование ряда методов интенсификации теплообмена в энергетических теплообменных аппаратах / Ю.М. Бродов, А.Ю. Рябчиков, К.Э. Аронсон // Труды РНКТ-3. Т. 6. Интен-сификация теплообмена. – М.: МЭИ, 2002. – С. 49.
Повышение эффективности теплообменных аппаратов паротурбинных установок за счет применения профильных витых трубок / Ю.М. Бродов, К.Э. Аронсон, А.Ю. Рябчиков и др. // Проблемы энергетики. – 2016. – № 7–8. – С. 3–13.
Давидзон, М.И. Образование накипи внутри трубок теплообменных устройств в условиях по-стоянной температуры стенки / М.И. Давидзон // Теплоэнергетика. – М.: МЭИ, 2007. – № 9. – С. 61–64.
Повышение эффективности работы теплообменников компрессоров и технологического обо-рудования / С.В. Корнеев, А.М. Дёмин, М.А. Дёмин и др. // Вестник СибАДИ. – 2012. – № 3. – С. 18–21.
Шелепов, И.Г. Оптимизация режимов эксплуатации конденсаторов паровых турбин с учетом характеристик отложений в трубных пучках / И.Г. Шелепов, М.А. Сафронюк // Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. – 2006. – № 5. – С. 88–95.
Исследование эффективности ультразвукового метода снижения скорости образования накипи в паяных пластинчатых теплообменниках / Г.М. Волк, В.З. Галутин, В.П. Мелихова и др. // Энер-госбережение. – 2003. – № 2. – С. 14–18.
Кошоридзе, С.И. Физическая модель снижения накипеобразования при магнитной обработке воды в теплоэнергетических устройствах / С.И. Кошоридзе, Ю.К. Левин // Теплоэнергетика. – 2009. – № 4. –
С. 66–68.
Кошоридзе, С.И. Механизм снижения накипи при магнитной обработке водного потока / С.И. Кошоридзе, Ю.К. Левин // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9. – С. 33–39.
Тумановский, А.Г. Эффективность использования системы шариковой очистки конденсатора паровой турбины / А.Г. Тумановский, Ю.Г. Иванов, Н.В. Болдырев // Новости теплоснабжения. – 2011. –
№ 7. – С. 29–32.
Миндрин, В.Н. Гидропневматический способ очистки трубок конденсаторов паровых турбин / В.Н. Миндрин, Г.В. Пачурин, Н.А. Кузьмин // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 6, ч. 1 – С. 42–47.
Патент РФ № 2366881. Гидродинамический способ очистки трубчатых теплообменников систем охлаждения энергетических установок / В.Т. Данковец, В.А. Николаев, А.М. Сидорук; заявитель и патентообладатель Омский государственный университет путей сообщения; заявл. 10.12.2007; опубл. 10.09.2009.
