Бубликов Игорь Альбертович. Научные принципы диагностирования и разработка методов снижения интенсивности образования отложений в теплообменном оборудовании тепловых и атомных электростанций

Краткое описание

Бубликов Игорь Альбертович. Научные принципы диагностирования и разработка методов снижения интенсивности образования отложений в теплообменном оборудовании тепловых и атомных электростанций : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.14.14 : Новочеркасск, 2004 363 c. РГБ ОД, 71:04-5/527

Министерство образования Российской Федерации Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
На правах рукописи
Бубликов Игорь Альбертович
НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В ТЕПЛООБМЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ И АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
' ' М ' ■
. 1 ' ' : ' і * ■
• і
05.14.14
Тепловые электрические станции, их энергетические
системы и агрегаты
Диссертация
на соискание ученой степени доктора технических наук

Президиум БАК Рс ;
(решение от" IL-QL-Ш присудил ученую степень ДО і
Начальник управления БАК

Новочеркасск 2004
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУР ОТЛОЖЕНИЙ И МЕХА¬НИЗМОВ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ 18
1.1. Систематизация характера структур отложений 18
1.2. Механизм образования отложений 28
1.3. Вода, как теплоноситель, ее характеристика и свойства 37
ВЫВОД. 43
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОТЛОЖЕНИЙ 43
2.1. Пористость отложений и ее влияние на теплопроводность 43
2.2. Анализ расчетных зависимостей по определению теплопроводности многокомпонентных структур отложений ...... 57
2.3. Исследование влияния материала поверхности на энергию адгезии отложений 67
ВЫВОДЫ 80
3. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 82
3.1. Обзор используемых ранее методов 82
3.2. Обоснование выбора методов моделирования условий формирования отложений 84
3.3. Описание экспериментальных установок 86
3.4. Анализ работы подогревателей сетевой воды по результатам испытаний '. 98
ВЫВОДЫ 110
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ И УСЛОВИЙ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ 112
4.1. Распределение отложений в трубах 112
(•>
4.2. Анализ адекватности экспериментальных данных с расчетными результатами по существующим методикам 125
4.3. Анализ динамики процессов кристаллизации солей в потоке 136
ВЫВОДЫ 151
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ 154
5.1. Анализ влияния материала теплообменной поверхности 154
5.2. Электродный потенциал теплообменной поверхности 161
5.3. Электростатические силы, действующие в коллоидных системах 167
5.4. Использование поляризации для предотвращения отложений 176
ВЫВОДЫ 188
6. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ 189
6.1. Обзор эмпирических зависимостей 189
6.2. Построение эмпирической зависимости для прогнозирования процесса загрязнения 194
6.3. Диагностика ресурса работы теплообменного оборудования 198
6.4. Построение математической модели процесса загрязнения 202
6.5. Влияние ламинарного слоя на динамику осаждения дисперсных частиц 217
6.6. Закрепление и смыв частиц 226
6.7. Адекватность зависимостей экспериментальным и эксплуатационным данным 229
ВЫВОДЫ 232
7. СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ОБРАЗОВАНИЕМ ОТЛОЖЕНИЙ 236
7.1. Обзор существующих методов 236
7.1.1. Химические способы обработки воды 237
г
7.1.2. Физические способы 239
%
7.1.3. Механические способы 243
7.2. Оптимизация работы циркуляционной охлаждающей системы с градирней 253
7.3. Использование полимерных покрытий 258
7.4. Исследование теплофизических свойств покрытий из наполненных фторопластов 256
ВЫВОДЫ 277
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 279
Список использованной литературы 285
Приложение 1. Результаты измерения и расчета экспериментальных 303
данных
Приложение 2. Коэффициент теплопроводности некоторых образцов
отложений при температурах от 75 до 200°С 311
Приложение 3. Хронологические данные о работе некоторых станций 313 Приложение 4. Блок-схема программы расчета образования отложений
по математической модели (обобщенная) ^25
Приложение 5. Блок-схема программы расчета образования отложений
по математической модели (развернутая) 326
Приложение 6. Листинг программы расчета образования отложений
по математической модели 334
ЭНИН - энергетический институт им. Г.М. Кржижановского.
МЭИ - Московский энергетический институт (технический уни
верситет).
ВНИИАМ - Всероссийский научно-исследовательский и проектно конструкторский институт атомного машиностроения. ЦКТИ - центральный котлотурбинный институт им. И.И. Ползуно
ва.
ВТИ - Всероссийский теплотехнический институт.
Принятые сокращения
ТЭС - тепловая электрическая станция.
АЭС - атомная электрическая станция.
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор.
РБМК - реактор большой мощности канальный (кипящий).
БН - реактор на быстрых нейтронах.
КПД - коэффициент полезного действия.
ГЦН - главный циркулярный насос.
ПСГ - подогреватель сетевой воды горизонтальный.
ПСВ - подогреватель сырой воды.
СКД - сверхкритического давления (котлы).
НРЧ - нижняя радиационная часть (в котлах).
В настоящее время в большинстве стран мира в основу выработки электроэнергии положен принцип паросилового цикла. Так в бывшем СССР, в 80-ые годы на тепловых станциях вырабатывалось до 75% всего количест¬ва электроэнергии, а в США до 70-73% [1,2]. Широкое использование тепло¬вой энергетики чаще всего обосновывается географическим положением стран, необходимостью отопления, а также хорошо отработанными техноло¬гиями преобразования тепловой энергии в электрическую. До настоящего времени тепловая энергетика (ТЭС и АЭС) позволяют получить наиболее дешевую электроэнергию.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Изучение структур различных отложений в оборудовании ТЭС и АЭС, эволюции в процессе старения, экспериментальные исследования пористости и теплопроводности этих структур позволяют получить соотношения между этими параметрами. Эти данные становятся ключевыми при диагностирова¬нии степени загрязненности теплообменного оборудования, при расчетном определении толщины отложений и уровня их влияния на теплообмен в це¬лом. При низких рабочих температурах, характерных, например, конденсато¬рам турбин ТЭС и АЭС, а также теплообменному оборудованию, функцио¬нирующему в системе технического водоснабжения, соответствуют низкоте¬плопроводные отложения (лотл