ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Накипеобразование в испарителях морской воды и методы его предотвращения из "Судовые водоопреснительные установки " Повышенная жесткость морской воды (около 140 мг-экв/л), обусловленная значительным содержанием накипеобразующих ионов Са++, Mg++, SO , СО и НСО , приводит в процессе ее упаривания к интенсивному вЫпадению накипи. [c.70] О влиянии накипи на работу испарителя можно судить по важнейшей характеристике — производительности, которая при неизменном давлении греющего пара в испарителях избыточного давления понижается в два-три раза за 100—120 ч работы вследствие теплового сопротивления слоя накипи, удаление которого в подобных испарителях производится вручную. В связи с этим на многих старых судах такие испарители практически не использовались по прямому назначению, а служили лишь для получения добавочной котельной воды путем дистилляции пресной береговой воды. [c.70] Проблема накипеобразования менее остра для глубоковакуумных опреснителей, но здесь ее решение достигается достаточно дорогой ценой — путем усложнения состава установки и значительного увеличения поверхностей конденсатора и испарителя. [c.70] Попыткам уменьшить эти поверхности путем интенсификации теплообмена, предпринятым в последние годы, препятствует все возрастающая интенсивность отложения накипи по мере увеличения тепловых потоков. [c.70] Представление о процессе накипеобразования в основном сложилось на базе предположительной схемы его механизма, развитой Холлом, Партриджем и Отто, Эти авторы объясняли процесс образования накипи безостановочным испарением колечка воды, заключенного между пузырьком и поверхностью нагрева. [c.71] Дальнейшее развитие теория Холла получила в СССР в работах М. Я. Полянского, Ю. М. Кострикина, Д, А. Розенеля и др. Согласно этой теории пузырек пара, покидая поверхность, нагрева, оставляет на ней след от отложения всех загрязнений, находящихся в перегретой воде, превратившейся в пар. [c.71] Пытаясь объяснить механизм выпадения в твердый осадок таких легкорастворимых солей, как Na I, N32804 и даже Na(OH), Холл утверждал, что при выпаривании воды в кольцевой пленке на границе пар — жидкость — поверхность нагрева концентрация всех солей достигает предела насыщения. [c.71] Согласно современным представлениям о механизме процесса ядерного кипения существует ряд положений, противоречащих теории накипеобразования Холла. [c.71] В действительности в процессе контактного роста паровая ножка пузырька весьма тонка (доли мм), отрывной диаметр его мал (обычно меньше 1 мм), а частота генерации составляет 50 пузырьков в секунду. Примыкающее к паровому пузырьку колечко рассола на границе пар — жидкость — поверхность теплообмена за счет сброса теплоты перегрева жидкости внутрь пузырька при его контактном росте имеет наименьшую (а не наибольшую, как утверждал Холл) температуру в граничном слое. [c.71] Маловероятно также предположение Холла о перегреве участка поверхности теплообмена непосредственно под паровой ножкой пузырька из-за малого ее сечения, высокой теплопроводности металла поверхности теплообмена и высокой цикличности генерации паровых пузырьков. Не объясняет теория Холла и накипеобразования на необогреваемых поверхностях. [c.71] После опубликования в 1952 г. работы Хильера [67] представления о механизме процесса накипеобразования в испарителях морской воды несколько расширились. [c.71] Изменяющуюся интенсивность процесса накипеобразования с изменением тепловых условий работы испарителя Хильер объясняет тем, что при нагреве скорость движения ионов увеличивается, а значит возрастает и число ударов о поверхность за определенный промежуток времени, т. е. увеличивается скорость образования накипи. При испарении, когда образуются пузырьки пара, происходит концентрация накипеобразующих элементов по периметру контакта пузырьков пара с поверхностью нагрева. Это усиливает ионную активность окружающей жидкости и способствует дальнейшему ускорению роста накипи. [c.72] Теория смешанных зарядов на поверхности, выдвигаемая Хильером, не согласуется с современными представлениями об адсорбции на поверхности раздела. [c.72] Углекислый кальций СаСОз и гидроокись магния Mg (ОН) 2 образуются в результате разложения двууглекислого кальция Са(СОз)а с выделением Og. [c.72] Гидроокись магния при температурах до 82—83°С остается в рассоле в виде суспензии, интенсивно выпадая на всех поверхностях (обогреваемых и необогреваемых) при дальнейшем повышении температуры. Согласно исследованиям авторов накипеобразование в испарителях морской воды рассматривается не как цикличный процесс выпадения всего сухого состава из воды при образовании паровых пузырьков (по Холлу) и не как эффект электрического неравновесия поверхностей,, имеющих локальные положительные и отрицательные электрические заряды (по Хильеру), а как весьма сложный электрохимический процесс кристаллизации, обусловливаемый рядом физико-химических и тепломеханических факторов. [c.73] В определенном смысле накипеобразование можно уподобить процессу гальваностегии. Как при гальваностегии количество и структура металла покрытия — функция плотности тока, концентрации электролита и его температуры, так при накипеобра-зовании количество и структура образующейся накипи — функция величины теплового потока (или температурного напора), концентрации и температуры кипящего рассола. При ядерном кипении в перегретом граничном слое разрушаются сольваты и ионы солей соединяются в кристаллики накипи, которые затем укрупняются и разрастаются. Каждый из этих процессов протекает с определенной скоростью в зависимости от нескольких определяющих факторов. Преобладает тот или другой процесс и соответственно получается та или иная структура накипи (мелко-, средне- или крупнозернистая). Механизм этого процесса еще больше усложняется в связи с изменением химического состава образующейся накипи при изменении концентрации и температуры кипящего рассола морской воды. [c.73] Известно, что устойчивость работы судовых испарителей морской воды во многом зависит от накипеобразования, происходящего на их греющих поверхностях. [c.74] Характер и скорость нарастания накипи на греющих поверхностях определяют условия теплопередачи, изменение (уменьшение) коэффициента теплопередачи К в ккал м ч град) и соответственно производительности испарителя W2 в /сг/ч. [c.74] Общее термическое сопротивление накипи R, образующейся в судовых испарителях, зависит от ряда переменных факторов, что не позволяет нормировать его численные значения. Однако можно определить несколько величин, влияющих на R, и по этим величинам найти искомое термическое сопротивление. [c.74] Вернуться к основной статье