Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕКУПЕРАТОРОВ В ПРИСУТСТВИИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Авторы:
Город:
Москва
ВУЗ:
Дата:
29 мая 2016г.

В настоящее время поверхностно-активные вещества (ПАВ) находят все более широкое применение в теплоэнергетике в качестве добавок в теплоноситель с целью защиты от коррозии и образования отложений.

Образование отложений на поверхностях теплообмена увеличивает термическое сопротивление, может вызывать сужение каналов или даже их закупорку что влияет на распределение потоков по каналам, существенно снижая эффективность работы теплоэнергетического оборудования [7].

Последствия коррозии вызывают нарушение герметичности, связанное образованием сквозных отверстий в теплообменных поверхностях, а в результате общего утонения металла и потерю механической прочности. [2].

Как следует из результатов исследования различных авторов [3,4] добавки ПАВ позволяют произвести очистку поверхностей, уменьшить образование отложений и защитить от коррозии поверхности. В некоторых случаях само ПАВ является антикоррозионным средством, в других оно является лишь добавкой, способствующей улучшению адгезии, растворимости и распределению основного компонента [5].

В [3,4] авторы объясняют очищающее действие растворов в присутствии ПАВ тем, что происходит снижение поверхностного натяжения раствора, связанное с наличием в молекулах ПАВ гидрофобных и гидрофильных групп.

В результате снижения поверхностного натяжения, жидкость проникает в тонкие капилляры стенок каналов, по которым движется теплоноситель. Молекулы ПАВ адсорбируются на рабочих поверхностях и частицах загрязнения. По мнению [1] все неполярные гидрофобные поверхности должны хорошо адсорбировать ПАВ из полярных жидкостей (например из водных растворов), и наоборот полярные гидрофильные поверхности хорошо адсорбируют ПАВ из неполярных и слабополярных жидкостей.


Схема ориентации дифильных молекул на границе раздела фаз разной природы, обозначение дифильной молекулы, кружок обозначает полярную фазу, а черточка - неполярный радикал[1].

Возникающие расклинивающие силы способствуют отрыву этих частиц и переходу их в моющую жидкость.  Причем,  сами  частицы  загрязнения  покрываются  адсорбционными  пленками  ПАВ,  которые препятствуют их повторному прилипанию.

Защитное действие молекул ПАВ обычно связывают с гидрофобизацией поверхностей стенок каналов. По результатам исследований строения и свойств различных ПАВ, следует отметить влияние концентрации ПАВ на степень смачивания рабочих поверхностей.

Добавка ПАВ в поток теплоносителя оказывает не только существенное влияние на загрязнение поверхностей и коррозию, но может заметно влиять на интенсивность теплопередачи. Это относится не только случаю добавки ПАВ в поток жидкости, не изменяющей своего агрегатного состояния, но и когда происходит кипение или конденсация теплоносителя. Применительно к процессу конденсации, такой вывод справедлив, когда ПАВ обладает летучестью и его пары смешиваются с парами теплоносителя. В результате ПАВ может оказывать влияние на степень очистки поверхности теплообмена и условия самого процесса конденсации.

Следует отметить, что в некоторых случаях само ПАВ может разлагаться при повышении температуры, в результате чего в процессе эксплуатации теплотехнического оборудования концентрация ПАВ может изменяться. Также возможно изменение концентрации ПАВ вследствие адсорбции части его молекул на поверхностях. [4]

В настоящее время существуют различные ПАВ для очистки поверхностей теплообмена и защиты от коррозии теплотехнического оборудования, но, к сожалению, производители, как правило, не раскрывают состав и свойства ПАВ. Поэтому основные вопросы, связанные с использованием ПАВ в теплотехническом оборудовании рассмотрим на примере октадециламина (ОДА).

ОДА (С18Н37NH2) является одним из наиболее эффективных пленкообразующих аминов, представляет собой белое воскообразное вещество, температура плавления 52,50 °С, практически не растворимое в воде, но при повышении температуры и интенсивном перемешивании образует устойчивую эмульсию. ОДА [4].

При исследовании адсорбции ОДА на оксидированной поверхности можно сделать вывод, что адсорбция начинается с физической адсорбции, которая переходит в хемосорбцию. Причем было замечено, что при повышении температуры этот процесс ускоряется. Происходит ориентированная адсорбция ОДА на рабочих поверхностях, при  которой полярная группа направлена в сторону более полярной,  твердой фазы, а углеводородный радикал ориентирован в водную фазу. В результате на поверхности формируется адсорбционный слой, который благодаря своей поверхностной активности вытесняет с поверхности молекулы воды и предохраняет поверхность металла от воздействия кислорода, углекислоты и других агрессивных веществ [4].

В результате анализа исследований влияния ОДА на интенсивность теплообмена при кипении было замечено, что при определенной концентрации ОДА в некоторых случаях повышался коэффициент теплоотдачи [4].

При введении ОДА в паровой контур возможна интенсификация теплообмена путем получения на теплообменной поверхности капельной конденсации, при которой коэффициент теплоотдачи в несколько раз выше, чем при пленочной конденсации [4].

На основании исследования термостойкости ОДА в водных эмульсиях и распределению его между кипящей водой и паром установлено, что уже при температуре 95 °С начинается термолиз ОДА В результате анализа разницы между концентрацией ОДА в питательной воде и паре, было ориентировочно оценено, что разложение ОДА не превышает 10 % исходной концентрации [4].

Опыт промышленного применения ОДА, где он вводился в водяной пар турбин, отбираемый на нужды производства, показал существенное снижение концентрацию железа в питательной воде. Также отмечено значительное повышение эффективности отмывки рабочих поверхностей контура движения теплоносителя о отложений и продуктов коррозии. В результате анализа отбора проб доказано очищающее действие ОДА от оксидных отложений [4].

Выводы:

1.     Одним из вариантов защиты рабочих поверхностей теплотехнического оборудования от отложений и коррозии может являться использование ПАВ в качестве добавок в теплоноситель.

2.     В ряде случаев введение ПАВ в теплоноситель оказывает существенное влияние на характеристики теплообмена в рекуператоре.

3.     Степень указанного влияния зависит от вида теплоносителя, наличия изменения его агрегатного состояния, геометрии поверхности теплообмена и концентрации ПАВ.



Список литературы

1.     Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Химия», 1975. 512 с.

2.     Гаммер П., Джексон Д., Серстон И. Очистка воды для промышленных предприятий / Пер. с англ.М.«издательство литературы по строительству» 1968. 416 с.

3.     Файнгольд С. И., Кууск А. Э., Кийк Х. Э. Химия анионных и амфолитных азотсодержащих поверхностно- активных веществ. Таллин :Валгус, 1984. 292 с.

4.     Филиппов Г. А., Салтанов Г. А. Кукушкин  А. Н. Гидродинамика и тепломассообмен в присутствии поверхностно-активных веществ. М.: Энергоатомиздат 1988, 184 с.

5.     Шварц А., Перии Дж, Поверхностноактивные вещества их химия и технические применения. Пер. с англ.М.: Иностранной литературы 1953. 544 с.

6.     Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т. 1/ Пер. с англ., под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 560 с.

7.       Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т. 2/ Пер. с англ., под ред. О. Г. Мартыненко и др. – М. :Энергоатомиздат, 1987. – 352 с.