Главная Новости

Где выгодно обменять криптовалюту

Опубликовано: 25.07.2022

Загрязнение теплообменников

Образование нежелательных отложений на поверхностях теплообменников препятствует передаче тепла и увеличивает сопротивление потоку жидкости, что, в свою очередь, приводит к большему падению давления, смотрите где выгодно обменять криптовалюту. Промышленные теплообменники редко работают с экологически чистыми жидкостями.

Исключение составляют только низкотемпературные криогенные теплообменники. Образование увеличивающихся отложений со временем ухудшает теплогидравлические характеристики устройств. Загрязнение также влияет на потребление энергии в промышленных процессах.

Кроме того, при высоком тепловом потоке, например в парогенераторах, загрязнения могут вызвать сильный нагрев определенных частей теплообменника, что приведет к механическому повреждению поверхности теплопередачи.

Факторы, влияющие на загрязнение

Определен ряд рабочих параметров, влияющих на загрязнение теплообменников. Некоторые из них: свойства жидкостей и их склонность к образованию отложений; температура поверхности жидкости; скоростные и гидродинамические эффекты; материал, из которого изготовлены трубы; чистота жидкостей; шероховатость теплопередающей поверхности; наличие взвешенных частиц; тип теплообменника и др.

Как правило, при повышении температуры следует ожидать большего количества отложений. Это связано с образованием накипи, повышенной скоростью коррозии, более быстрыми реакциями, образованием кристаллов и полимеризацией, а также потерей активности средств защиты от загрязнения.

При более низких температурах отложения образуются медленнее, и их легче удалить. Однако есть некоторые технологические жидкости, в которых низкая температура поверхности способствует кристаллизации и затвердеванию. В таких случаях лучше поддерживать оптимальную температуру поверхности, чтобы избежать проблем. Для охлаждающей воды, склонной к образованию накипи, максимальная желаемая температура составляет около 60 ° C.

Температура важна для образования биологических загрязнителей. При более высоких температурах химические и ферментативные реакции протекают с большей скоростью, что ускоряет рост клеток.

Гидродинамические эффекты, такие как скорость потока и напряжение сдвига, также влияют на образование отложений. Чем выше скорость потока, тем лучше тепловые характеристики теплообменника и тем ниже вероятность загрязнения. Однородность и постоянство потоков жидкости также способствуют уменьшению отложений.

Загрязнения, взвешенные в технологических жидкостях, осаждаются в местах, где скорость низкая и быстро меняется. Более высокое напряжение сдвига помогает удалить отложения с поверхностей. Чтобы ограничить осаждение и накопление отложений, рекомендуется поддерживать постоянную скорость в теплообменнике.

Жидкости редко бывают полностью чистыми. Содержание небольшого количества примесей может инициировать или значительно увеличить вероятность загрязнения. Примеси могут осаждаться в виде слоя или действовать как катализатор образования загрязнений. Например, химическое загрязнение или полимеризация углеводородных потоков на нефтеперерабатывающих заводах происходит из-за проникновения кислорода и / или микроконцентрации Va и Mo.

Химические вещества, не загрязняющие окружающую среду, в теплообменниках часто разрабатываются на основе свойств примесей. Иногда примеси, такие как песок или другие взвешенные частицы в охлаждающей воде, могут иметь очищающий эффект, ограничивая или удаляя отложения.

Шероховатость поверхностей теплопередачи обеспечивает наличие активных центров, которые предрасполагают к образованию отложений и создают турбулентные эффекты в потоке и нестабильности в вязком подслое. Доказано, что покрытие с гладкой поверхностью замедляет образование отложений и облегчает очистку.

Однако даже гладкие поверхности могут стать шероховатыми в результате образования накипи, продуктов коррозии или эрозии. Взвешенные частицы также могут загрязнять теплообменники, оседая на теплопередающих поверхностях.

Предотвращения этого типа загрязнения можно достичь, избегая зон застойного потока и поддерживая высокие скорости (например, для воды - более 1 м / с). Перед теплообменником рекомендуется установить фильтр для удаления взвешенных частиц.

Механизмы загрязнения

Важно понимать принцип механизма загрязнения, поскольку он является индикатором причины и условий загрязнения и дает рекомендации о том, как его можно минимизировать. В зависимости от механизма различают шесть типов загрязнения из-за: содержания частиц в жидкости; ход реакций; коррозия; осадки; закаливание; биологическое загрязнение.

Загрязнение твердыми частицами можно определить как накопление взвешенных в технологических потоках частиц на поверхностях теплопередачи. Этот тип загрязнения вызван осаждением коллоидных частиц, осажденных под действием силы тяжести, на стенках теплообменника.

Различные формы загрязнения из-за частиц, содержащихся в жидкости:

• в системах охлаждения с однократным проходом морской, речной или плотинной воды, содержащей ил, ил и отложения. Они откладываются в областях с низкой скоростью потока, образуя физический барьер для его прохождения. Скопление отложений способствует появлению локальной коррозии;

• от газа - от потоков загрязненного газа, загрязнителей воздуха, утечек и смешения одного технологического потока с другим. Степень загрязнения этого типа зависит от расположения трубок теплообменника, расстояния между его ребрами и характеристик их поверхности;

• от коррозии алюминиевых поверхностей с последующим отложением нерастворимых солей алюминия. Процесс коррозии можно предотвратить, включив в состав хладагента силикатные ингибиторы.

Химическое загрязнение теплообменников - это результат реакций без участия материала, из которого изготовлены теплопередающие поверхности. Чаще всего отложения накапливаются в результате полимеризации, крекинга и коксования углеводородов. Степень загрязнения в результате реакций зависит от температуры поверхности потока, проникновения кислорода, присутствия в жидкости соединений серы и азота и металлических примесей, таких как Mo и Va.

В случае коррозионного загрязнения материал поверхности теплопередачи вступает в реакцию с образованием продуктов, которые откладываются на стенках теплообменника. Этот тип загрязнения сильно зависит от выбора материала для конструкции теплообменника и условий окружающей среды. Для ограничения коррозионного загрязнения могут применяться такие меры, как использование ингибиторов, катодная защита и обработка поверхности теплопередачи (например, пассивация).

Загрязнение из-за кристаллизации или осаждения характерно в основном для систем водяного охлаждения, в которых водорастворимые соли, особенно карбонаты кальция, становятся перенасыщенными, кристаллизуются на стенках труб и образуют накипь.

Причина этого в том, что многие соли, растворенные в воде, имеют отрицательный температурный коэффициент растворимости, т.е. их растворимость уменьшается с повышением температуры. Это означает, что раствор таких солей кристаллизуется при нагревании. Кристаллизацию можно предотвратить с помощью химических добавок.

Биологическое загрязнение - это результат прикрепления микро- и макроорганизмов к теплопередающим поверхностям. Эти организмы также могут привести к задержке песка, что может вызвать полную закупорку каналов для жидкости. Технологии борьбы с биологическим загрязнением включают регулярную механическую очистку, использование биоцидов, таких как хлор, диоксид хлора, бром, озон и т. Д., Термический шок паром или горячей водой и ультрафиолетовое излучение.

Меры по борьбе с загрязнением

Не существует установленных правил проектирования теплообменников, которые следует учитывать в целях уменьшения загрязнения. Основной принцип заключается в том, что чем проще конструкция теплообменника, тем ниже вероятность образования отложений. Некоторые теплообменники имеют более низкий потенциал загрязнения, например, уплотненные пластинчатые и спиральные теплообменники, поскольку они обеспечивают более высокую турбулентность, повышенное напряжение сдвига и т. Д.

Перед вводом теплообменника в эксплуатацию рекомендуется провести испытания, чтобы убедиться, что все детали конструкции соответствуют спецификации. Образование отложений можно отсрочить, выбрав подходящие начальные условия. Они не должны включать более высокие температуры и более низкие скорости, чем расчетные.

Для удаления отложений скорость технологической жидкости должна быть максимальной. Однако он не должен быть настолько высоким, чтобы вызвать чрезмерное падение давления или вибрацию корпуса теплообменника. Скорость в трубах должна быть более 2 м / с и около 1 м / с в обсадной колонне.

Для предотвращения загрязнения теплообменники обычно проектируются с размерами на 20-40% больше, чем необходимо. Однако важно, чтобы размеры были оптимальными, потому что с более крупными установками получаются более низкие скорости, которые являются предпосылкой для образования отложений. Чтобы свести к минимуму вероятность загрязнения трубчатых или пластинчато-оребренных теплообменников, плотность ребер также должна быть оптимальной.

В противном случае в долгосрочной перспективе преимущества улучшенной теплопередачи будут нивелированы необходимостью частой чистки прибора. В основном это касается промышленных систем охлаждения, автомобильных радиаторов и тепловозов. Когда загрязняющая жидкость находится в трубах, меры по ограничению отложений включают использование труб большего диаметра, поддержание высоких скоростей (для охлаждающей воды не менее 1,5 м / с для труб из мягкой стали, 1,2 м / с для трубы из нержавеющих материалов и до 5 м / с для титановых труб), параллельное использование двух кожухов или применение методов прямой очистки.

В случаях, когда загрязняющая жидкость находится в обсадной колонне, следует использовать квадратное расположение труб, уменьшить мертвые зоны за счет оптимальной конструкции ребер и поддерживать высокую скорость. Если сильное загрязнение неизбежно, экономически выгодно установить дополнительный теплообменник, который позволит очищать один теплообменник во время работы другого.

avatar
Васко Тютюлев, Биело-Поле (Черногория)
Тютюлев Васко Валерьевич
Опубликовано: 25.07.2022 | Исправлено: 25.07.2022



Хана Оболенская
25.07.2022 в 20:00
Под лозунгом «теплообменники» понимается большая группа устройств с различным назначением и способом работы. Однако основная функция этого оборудования, независимо от типа, заключается в обмене теплом между двумя веществами (например, двумя жидкостями или газом и жидкостью). Чаще всего это понятие ассоциируется с системами отопления – в котлах или тепловых насосах именно теплообменник отвечает за сбор энергии – но теплообменники среди нас практически в любой ситуации. Мы попросили эксперта компании V-Serwis выяснить, какие устройства основаны на этом механизме.

Все комментарии