2.7. Розрахунок інтенсивності накипоутворення у теплообмінниках

6.1 Спрощений розрахунок інтенсивності накипоутворення

Він дозволяє розрахувати швидкість накипоутворення кальцієвих сполук в залежності від температури процесу.

Наприклад, для мережних підігрівачі:

j_від =0,013 exp(0,0047Ж_Саt_ср)= 0,013 exp(0,0047∙11,98∙84,9)=1,549 г/(м²год);

де j_від – швидкість відкладень, г/(м²год); Ж_Са – кальцієва жорсткість, мг-екв/дм³; t_ср- середня температура води у підігрівачі, ^оС.

6.2 Розрахунок на основі узагальнень ВТІ

6.2.1 Загальні відомості

ВТІ узагальнило відомості про інтенсивність відкладень солей жорсткості, окислів заліза та міді.

Головними чинниками розглядаються концентрація вказаних накипоутворювачів та густина теплового потоку (теплове навантаження поверхні теплообміну). Розрахункова формула в узагальненому вигляді:

jвід = А Сіq2

(6.24)

- основний підігрівач:

jвід = А Сіq2=1,3·*(165776)2 *205,3=7335 мг/(м2год);

- допоміжний підігрівач:

jвід = А Сіq2=1,3∙∙205,3=5046 мг/(м2год);

де j_від – швидкість відкладень , мг/(м²год); А-коефіцієнт, який для Са і Mg дорівнює 1,3∙10^-9, для заліза 5,7∙10^-10; С_і – середня концентрація домішок, мг/кг; q – середня густина теплового потоку , Вт/м².

6.2.2 Основний та допоміжний підігрівач

Розглянемо послідовність розрахунку двосходинкового підігрівача тепломережі рис. 5.

Рис. 5 Схема підключення підігрівачів тепломережі

Використовуючи графік температурного режиму рис. 3. 1 для температури навколишнього середовища, що відповідає t ≥ t_ср , знаходимо t_о1 та t_о2 , а по цих температурах та відомому тискові Р_отдоп та Р_отосн- величину підігріву води в окремих підігрівачах та теплові потужності кожного з підігрівачів, що дозволить розрахувати питому теплове навантаження q кожного з підігрівачів, нехтуючи зміною концентрації – швидкість відкладень Са та Mg.

6.2.3 Піковий котел

Працює тільки у найбільш несприятливий період.

qт7 = Qт7/Fт7 = 122149/127=961,8 Вт/ м2;

(6.25)

Швидкість відкладень:

j_від = А С_іq²=1,3∙∙205,3·(961,8)²= 0,247 мг/(м²год);

2.8.. Розрахунок корозійних процесів

7.1 Вихідні дані

Вони включають для підігрівачів розміри поверхні та метал(частіше всього- мідь), з якого вона виготовлена.

Розміри поверхні та метал(мідь) водо-водяного підігрівача центрального теплопункту при незалежній схемі підключення.

Дані про теплові мережі: матеріал труб – сталь , діаметр труб:

, d==0,422м

(7.26)

де m₁- витрати води у тепломережі кг/с; w - швидкість води в трубах приблизно 2 м/с; ρ – густина води приблизно 1000 кг/м³, довжина труб L оціночна у км , звідки бокова поверхня труб F_тр = πdL .

F_тр=3,14*0,422*4000=5300,32 м²

7.2 Інтенсивність корозії сталі

Вважаючи, що видалення кисню досить якісне, а також, що система замкнута, розрахунок виконаєм, використовуючи узагальнені дані Акользіна.

- основний підігрівач

jкст = 3,3∙10-3t + 0,02=3,3∙10-359,95 + 0,02=0,218 г/(м2год) - допоміжний підігрівач jкст = 3,3∙10-3t + 0,02=3,3∙10-3∙84,95+0,02=0,300 г/(м2год) піковий котел jкст = 3,3∙10-3t + 0,02=3,3∙10-3*109,95+0,02=0,383 г/(м2год)

(7.27)

7.3 Інтенсивність корозії міді

Із міді виготовляються трубки, які утворюють поверхню нагріву усіх підігрівачів, які використовуються у тепломережах.

Вони вважаються стійкими проти корозії навіть при наявності кисню.

Матеріал ЛО 70-1, вміст О₂₌200 мкг/кг; j_к η_к=511∙10^-4 г/(м²год).

7.4 Відкладення продуктів корозії

7.4.1 Відкладення продуктів корозії сталі на поверхні нагріву підігрівачів

Продукти корозії частково залишаються на поверхні труб, де вони утворились, інша їх частина переходить у розчин. Цей процес характеризують коефіцієнтом виносу продуктів корозії у воду η_кр. Його величина змінюється від 0 до 1 і залежить від стану розчину та продуктів корозії. Наприклад, у сильно лужному та сильно кислотному розчині більша частина продуктів корозії переходить у воду, тобто η_кр→1. При рН близьких до нейтральних цей коефіцієнт складає η_кр=0,5. Концентрацію заліза у воді можна знайти наступним чином:

основний підігрівач СFe. = jкстηкрFтр/( 3,6m1)= 0,218 ∙0,55∙5300,32 /(3,6∙279,9)= 0,631 мг/дм3 - допоміжний підігрівач	(7.28)
СFe. = jкстηкрFтр/( 3,6m1)= 0,300∙0,55∙5300,32 /(3,6∙279,9)= 0,868 мг/дм3 піковий котел СFe. = jкстηкрFтр/( 3,6m1)= 0,383 ∙0,55∙5300,32/(3,6∙279,9)= 1,108 мг/л

Тут швидкість корозії у мг/(м²год), витрати води в кг/с.

Знаючи концентрацію та густину теплового потоку розраховують швидкість відкладень окислів заліза:

-для основного підігрівача

j_від = А С_іq²= 5,7·10^-10·0,631 ·(165776)²=9,88 мг/(м² год);

-для додаткового підігрівача

j_від = А С_іq²=5,7*10^-10*0,868 *()²=9,35 мг/(м² год);

-для пікового підігрівача

j_від = А С_іq²=5,7*10^-10*1,108 *(961,8)²=0,000584 мг/(м² год).

7.4.2 Відкладення продуктів корозії міді на поверхні нагріву підігрівачів

Відкладення продуктів корозії міді можливі, коли теплове навантаження поверхні нагріву (q) перевищує 200 кВт/м². Такі теплові навантаження у теплових мережах не зустрічаються, невелика вірогідність таких умов може появитись тільки у піковому котлі. Тому продукти корозії міді у воді тепломереж знаходяться у вигляді грубодиспергованих домішок (ГДД) , та у вигляді шламу.