автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Научные принципы диагностирования и разработка методов снижения интенсивности образования отложений в теплообменном оборудовании тепловых и атомных электростанций

На правах рукописи

БУБЛИКОВ ИГОРЬ АЛЬБЕРТОВИЧ

НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В ТЕПЛООБМЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ И АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

05.14.14 «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новочеркасск2004

Работа выполнена на кафедре «Теплоэнергетические технологии и оборудование» в Волгодонском институте (филиале) Южно-Российского государственного технического университета (НПИ)

Официальные оппоненты - д.т.н., проф. Горбатых В.П.,

д.т.н., проф., Гапоненко А.М., д.т.н., проф., Бараненко В.И.,

Ведущая организация — Всероссийский научно-исследовательский и

проектноконструкторский институт атомного машиностроения (ВНИИАМ) г.Москва

Защита диссертации состоится " " февраля 2004г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета ДР 212.304.17 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук в Южно-Российском государственном техническом университете (НПИ).

Отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 346428 г.Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, 132, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮРГТУ(НПИ). Автореферат разослан" " 2004 г.

Ученый секретарь д. т. н., проф.

Н. Н. Ефимов

2004-4 I ТВ <г4

26408

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Теплообменные процессы являются неотъемлемой частью технологических процессов электростанций. Теплопередача в поверхностных теплообменниках часто происходит между средами не только с различными технологическими параметрами, но имеющих различное качество по составу. Как правило, общим холодным источником термодинамического цикла электростанции является окружающая среда и активно контактирующие с ней водные объемы: естественные (реки, озера, моря) и искусственные (пруды-охладители, брызгательные бассейны, градирни).

При скорости роста отложений из воды природного качества от 0,5 до 3,0 мм/год, образование отложений на теплообменных поверхностях конденсаторов турбин влечет за собой снижение КПД, в результате чего в энергетике США, например, имеет место недовыработка электроэнергии на сумму 1,36 млрд. дол. в год. Экономический расчет по России в тарифах начала ХХЬго века показывает, что при средней скорости роста отложений 0,6 мм/год энергоблок электрической мощностью 1000 МВт за счет отложений теряет до 4% КПД за год, что составляет потери в виде недовыработанной электроэнергии на сумму 175 млн руб. или 175 руб. на 1 кВт установленной мощности. В целом же по энергетике страны потери составляют около 30 млрд. руб. в год.

Эффективность методов предотвращения образования отложений, используемых при работе теплообменного оборудования во многих случаях несоответствует технико-экономическим требованиям. Часто это наблюдается из-за неправильного выбора методов или режимов. В результате скорость образования отложений снижается лишь на 10-30 %. Экономический эффект от внедрения рекомендаций, способов и устройств, способствующих снижению скорости образования отложений в оборудовании систем технической воды на 10, 20 и 30 %, может составить в целом по энергетике страны соответственно 3, 6 и 9 млрд. руб. в год.

Вышеприведенное обосновывает актуальность научных исследований, в результате которых могут быть получены принципиально новые взаимосвязи природных явлений и технологических параметров в механизме образования отложений, разработаны методики диагностирования и модели прогнозирования динамики процесса образования отложений. Представления о механизме и свойствах отложений позволят выбирать наиболее эффективные методы воздействия на процесс с целью снижения скорости образования отложений, оптимизировать способы их разрушения.

Целью научной работы является повышение эффективности и надежности работы ТЭС и АЭС путем разработки теоретических положений механизма образования отложений, принципов диагностирования и методов борьбы с образованием отложений в теплообменном оборудовании.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

- установить закономерности влияния природных и технологических параметров на механизм образования отложений в различных охлаждающих системах ТЭС и АЭС;

- на основании анализа теоретических и экспериментальных исследований оценить уровень влияния динамики процессов кристаллизации солей на образование дисперсной фазы в потоке охлаждающей воды в оборудовании ТЭС и АЭС;

- установить взаимосвязи между структурными особенностями и теп-лофизическими свойствами отложений, образованных на различных тепло-обменных материалах в различных системах технического водоснабжения ТЭС и АЭС;

- на основе регрессионного анализа эксплуатационных и экспериментальных данных разработать эмпирическую модель процесса образования отложений;

- установить взаимосвязи между электростатическими зарядами дисперсных частиц в потоке воды, электродным потенциалом поверхности теплообмена и интенсивностью образования отложений;

- создать математическую модель процесса образования отложений и подвергнуть ее проверке на адекватность эксплуатационным и экспериментальным результатам;

- на основании анализа существующих методов борьбы с отложениями разработать новые, наиболее эффективные методы снижения скорости образования отложений.

Положения диссертации, выносимые на защиту и их научная новизна: 1. Впервые сформулированы основы теории формирования отложений на различных теплообменных поверхностях оборудования ТЭС и АЭС.

2. Эмпирическая модель процесса загрязнения, построенная на основании регрессивного анализа экспериментальных и эксплуатационных данных, которая в сравнении с существующими является более универсальной.

3. Математическая модель процесса образования отложений не имеющая аналогов.

4. Впервые произведена классификация факторов, влияющих на уровень энергии адгезии отложений к различным теплообменным материалам, используемым в оборудовании ТЭС и АЭС.

5. Закономерности воздействия поверхностных процессов и ионной активности теплообменной поверхности на уровень электродных потенциалов различных теплообменных материалов, на удельное количество отложений и уровень энергии адгезии.

6. Разработана оригинальная методика прогнозирования теплопроводности многокомпонентных структур отложений в оборудовании систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС.

8. Критерии выбора низкотеплопроводных диэлектрических материалов в качестве покрытий теплообменных поверхностей с целью снижения интенсивности процессов загрязнения и оценка степени влияния ряда факторов на

формирование определенного уровня теплопроводности наполненных фторопластовых покрытий.

Степень достоверности результатов исследований подтверждается:

- применением современных, как оригинальных, так и стандартных, а также традиционных методов постановки, проведения и обработки результатов исследований;

- корректным использованием математического и экспериментального моделирования процессов;

- положительными результатами практического использования предложений и рекомендаций;

- идентичностью и сходимостью расчетных и экспериментальных данных (расхождение не превышает 20%).

Практическая значимость работы;

- разработаны эмпирическая и математическая модели процесса загрязнения теплообменных трубок оборудования систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС, позволяющие с точностью до 15-20% прогнозировать динамику загрязнения, планировать своевременные очистки с минимумом энергетических и экономических потерь;

-разработаны рекомендации по диагностированию толщины отложений образующихся в процессе эксплуатации оборудования ТЭС и АЭС;

- разработаны рекомендации по предотвращению срыва циркуляции и стремительному зарастанию теплообменных трубок при большом их количестве, включенных параллельно;

- предложены рекомендации по выбору на этапе проектирования материалов теплообменной поверхности, способствующие наименьшей скорости образования отложений;

- обоснована целесообразность использования на теплообменных поверхностях защитных полимерных покрытий, снижающих скорость образования отложений;

- разработаны рекомендации по технологии нанесения и составу наполненного фторопласта из условия наибольшего коэффициента теплопроводности покрытия и наименьшей адгезии отложений;

- предложен способ минимизации образования отложений в оборудовании ТЭС и АЭС, основанный на создании электростатического поля, направленного действия.

Реализация работы:

В период с 1984 по 1987 годы по заказу специализированного конструкторского бюро (СКБ) завода «Атоммаш», в рамках комплексных научно-технических программ Северо-Кавказского научного центра высшей школы «Атоммаш» и «Реактор» были выполнены ряд хоздоговорных работы по обоснованию возможности снижения диаметра теплообменных трубок в оборудовании АЭС, работающего в системе технического водоснабжения с морской водой. Результаты экспериментальных исследований были внедрены в виде рекомендаций по скорости образования отложений в трубах из стали типа 08Х18Н10Т.

В период с 1987 по 1989 годы по заказу ВНИИАМ (г.Москва) на базе Волгодонской ТЭЦ-2 выполнены комплексные исследования влияния конструктивных и технологических факторов на процесс загрязнения теплообмен-ного оборудования ТЭС и АЭС. Внедренные рекомендации позволили осуществлять выбор конструктивных и технологических параметров проектируемого оборудования, обеспечивающих минимум образования отложений.

В период 1990 - 1997гг. на Волгодонской ТЭЦ-2 проведены комплексные исследования по оптимизации схемы включения и режимов работы сетевых подогревателей. Предложенные рекомендации повысили надежность работы и тепловые показатели ПСГ.

Результаты научных исследований использованы в учебных курсах для студентов энергетических специальностей по дисциплинам «Моделирование и проектирование энергоустановок», «Испытание и наладка энергоустановок» (указаны в перечне публикаций).

В выполнении отдельных разделов работы принимали участие сотрудники Волгодонского института ЮРГТУ(НПИ), специалисты завода «Атом-маш», Волгодонской ТЭЦ-2, ВФ ВНИИАМ, а так же аспиранты кафедры, руководимые соискателем. По тематике научных исследований защищена кандидатская диссертация.

Апробация работы. Отдельные результаты были защищены в кандидатской диссертации «Исследование процессов загрязнения теплообменных поверхностей в системах технической воды и разработка методов уменьшения термического сопротивления отложений» (г. Москва, ЭНИН, 1990 г.). Основные результаты по отдельным разделам докторской диссертации докладывались и обсуждались на семинарах кафедры "Теплоэнергетических технологий и оборудования" и на научно-практических конференциях ВИ ЮРГТУ (НПИ) ежегодно, с 1990 по 2002 гг., на 1 и 2 международной научно-технической конференции "Повышение эффективности теплообменных процессов и систем" (г. Вологда, 1998, 2000 гг.), на международных научно-технических конференциях "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" (г. Донецк, 1996, 1997,1998 гг.), на IV Сибирском семинаре (г. Новосибирск, 1997г.), на Всероссийской конференции "Приоритетные направления развития энергетики на пороге XXI века и пути их решения" (г. Новочеркасск, 2000.), на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Смоленск, 2001г., г. Ростов-на-Дону, 2003г.), на межрегиональной конференции "Молодые ученые России - теплоэнергетике" (г. Новочеркасск, 2001), на научно-практической конференции «Проблемы развития атомной энергетики на Дону» (г. Ростов-на-Дону, 2000г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано более 42 печатных работ, в том числе 1 монография, 2 авторских свидетельства на изобретения.

Объем работы и ее структура. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и заключения, содержит 360 страниц машинописного текста, 113 рисунков и 63 фотографий, 49 таблиц и 6-и приложений. Список используемых источников включает 174 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой темы, сформулирована цель диссертационной работы и перечислены решаемые задачи, представлена научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Анализ особенностей структур отложений и механизмов их образования». Рассматриваются структуры и механизмы образования отложений, источники формирования, а также свойства воды, как природного вещества, наиболее широко используемого в тепловой энергетике в качестве теплоносителя и рабочего тела.

Источником формирования отложений в теплообменном оборудовании тепловых и атомных электростанций являются: растворенные в воде соли; взвешенные вещества (частицы размером от 1 до 15 мкм, содержащиеся в воде песок, ил и т.д.); микроорганизмы, размеры которых колеблются от 1мкм до 1 мм, характеризуются общим микробным числом; продукты коррозии металла оборудования и систем.

Основу отложений в системах с очищенной водой составляют соединения железа (50-80 %), т.е. продукты коррозии, а для системы технической воды -соединения Са+2 (30-90 %), дисперсные частицы или продукты коррозии конструкционных материалов теплообменной поверхности.

Карбонаты, являясь основным компонентом отложений в теплообменниках системах технической воды, кристаллизуются более чем в 30 модификаций, но чаще и виде кальцита и арагонита. При этом в основной массе отложений содержится арагонита 7-52 %, кальцита - 10-35 %, оксида кальция- 10 % и сложных комплексов таких, как: сидерита - 2-10, серпентенита - 4-9, оксалата -1-6, магнезита - 4-6, фосфорита - 1-3, магнетита - до 1% и др.

В исследованиях микроструктуры образцов поперечное сечение представляло собой излом отложений. На образцах отложений было выявлено два типа структур:

- комкового типа, характерного для образцов из конденсаторов турбин Ровен-ской АЭС, градирен, работающих на воде с высоким солесодержанием;

- отложения слоистого типа, характерные для образцов теплообменных трубок подогревателей сырой воды и конденсаторов турбин, работающих на воде с низким солесодержанием.

Детальное исследование слоистых структур отложений показало, что плотные кольца состоят из стекловидных образований, растущих непосредственно на теплообменной стенке. Они напоминают «монолит» и имеют прозрачность в глубину до 10 мкм и более. Менее плотные кольца отложений представляют собой слой хаотично расположенных образований, осевших на поверхность, как дисперсные частицы. Они обладают прозрачностью в глубину на толщину одного кристалла порядка 3-5 мкм.

Вода, содержащая мелкодисперсные частицы, не может считаться ньютоновской, поскольку структурирована этими частицами и в зависимости от их размера имеет переменную вязкость. Закономерно предположить, что в разряженных дисперсных составах сила сопротивления или вязкость, действующая

на отдельную частицу, тем выше, чем меньше размеры частицы. Это вызвано значительным снижением влияния собственной силы тяжести (mg) и возрастанием роли комплекса коллоидных взаимодействий: броуновское движение, ми-целлообразование и другие.

Для концентрированных дисперсий в воде Эйнштейн предложил при расчете динамической вязкости (Цо) состава следующую зависимость от объемной доли дисперсий

ц=Ио(1+кгЧ>),

где ф=Уд/Уо (Уд, У0- объемы соответственно дисперсий и состава в целом); кр константа формулы, установленная для частиц сферической формы =2,5.

Логично было бы расширить границы этой зависимости Эйнштейна в область разряженных дисперсных составов. В этом случае вязкость, вызывающая силу сопротивления среды на отдельную частицу, должна зависеть от её размеров. В диапазоне размеров частиц от микрокристаллов 0,5 мкм, фактически подверженных броуновскому движению, или более реальных частиц 1 мкм до частиц размером 100 мкм и более, она должна быть описана в

где К4 — коэффициент, который определяется из условия решения К, (Ы<1Ж< 1 и принимает значение Кн= 3,6.

Расчет показывает, что при ¿Л, = 1 мкм, сила сопротивления в 100 раз больше, чем рассчитанная по закону Стокса. Учет этих сил при расчете осаждения дисперсных частиц из потока существенно повышает точность прогнозирования динамики загрязнения.

Исследования сезонных изменений дисперсного состава природной воды Цимлянского водохранилища, используемой, в частности, на Волгодонской ТЭЦ-2 в подогревателях сырой воды и на Волгодонской атомной станции, показали, что в холодное время года дисперсная фаза имеет преимущественно размеры частиц 10-20 мкм. Летом преобладают частицы размером 20—40мкм. Осенью преобладают частицы размером 15-70 мкм.

Рассмотренный в главе материал указывает на пути решения поставленных задач. Их решение может быть достигнуто путем более углубленного изучения взаимосвязи структурных параметров и теплофизических свойств отложений, поведения дисперсных частиц в динамических условиях потока под действием различных сил.

Вторая глава «Исследование теплофизических свойств отложений». Экспериментально исследованы теплофизические свойства отложений. На основе теории общей проводимости, для структуры отложений наиболее приемлемыми являются статистические смеси. В этих структурах зерна компонентов расположены в пространстве неупорядочено, хаотически. Теплопроводность этих смесей должна находится между значениями определенными

параллельной и последовательной моделями теплопроводности, ограниченной неравенствами Винера

(2)

Образующиеся в отложениях поры могут быть заполнены водой, паром или газами, растворенными в воде, они являются трехкомпонентной структурой. Коэффициент теплопроводности такой структуры предлагается определять при помощи преобразованной формулы Р.Цвиклера:

где П' - пористость водяная; П г - пористость газовая; П0 = ПВ + ПГ; 1—П°\ Ущо — объем монолитных отложений.

Взаимосвязь пористости и теплопроводности отложений представлена на рис.1. Характер кривых показывает, что на их перегибе имеет место рекристаллизация и образование более плотных кристаллических форм. В основном теплообменном оборудовании энергетических объектов (в паровыхкотлах, парогенераторах и др.), качество используемой воды в сравнении с охлаждающей водой открытой циркуляционной системы значительно выше. Однако уровень температур, давлений, удельных тепловых потоков, а самое главное - имеющие место фазовые превращения воды, выделению пара, приводят к концентрированию солей и образованию на теплообменных поверхностях твердых, низкопористых отложений.

Рис 1. Связь обшей пористости и теплопроводности отложений • - по замоченному образцу, о - расчетная пористость; □ -суммарная пористость

Расчетные исследования различных методов определения теплопроводности многокомпонентных структур показывают (рис.2), что наилучшее схождение с экспериментальными данными имеет формула, предложенная Цвикле-ром для котлов СКД.

Рис. 2. Расчетные зависимости теплопроводности от пористости отложений с учетом па-ро-газовой пористости; 1- Ландау-Лифшиц; 2 - Бир; 3 - Лорентц-Лоренц; 4 - Цвиклер Качественно энергия адгезии кристаллов солей к теплообменной поверхности была определена в виде безразмерного относительного коэффициента адгезии: - соответственно сила сопротивления при / Г ы

движении резца по поверхности с кристаллами и сила сопротивления при движении резца по той же поверхности без кристаллов.

Относительный коэффициент адгезии (рис.3) показывает во сколько раз сила, затрачиваемая на сдвиг кристалла вдоль теплообменной поверхности, превосходит силу трения резца по той же поверхности, т. е., определяет увеличение силы сопротивления за счет сил сцепления кристаллов с поверхностью.

В результате дисперсионного анализа был определен разброс полученных значений. Он не превышает ±12 % среднее отклонение экспериментальных данных от среднего арифметического значения не превышает 14 %.

Рис.3. Диаграмма изменения среднего значения относительного коэффициента адгезии кристаллов солей Ас, на исследуемых материалах: И - ЫаС1; П -морская соль; О - СаСОз

Результаты эксперимента в зависимости от электродного потенциала поверхности представлены на рис.4 в виде квадратичной регрессии с отклонением не больше 10%.

Аошм,а = -2,1345-Е2 - 1,5047-Е + 1,0609; А,,™ Морс"= -0,7556-Е2 - 0,5456-Е + 1,0655; А™ с,с0з= -0,2751-Е2 - 0,2663-Е + 1,042.

'Отн

(4)

Анализ сходимости регрессионной зависимости подтверждает, что экспериментальные данные удовлетворительно описываются полученными регрессионными моделями.

Рис. 4. Зависимость относительного коэффициента адгезии от значения электродного потенциала материалов теплообменной поверхности: 0 - ЫаС1; □ - морская соль;А- СаСОз

Напряжение отрыва образующихся на поверхности кристаллов существенно зависит от состава соли, который в свою очередь влияет на образование определенного уровня химических связей с материалом теплообменной поверхности.

Следует отметить, что полученные значения напряжения отрыва значительно меньше допускаемых напряжений разрушения материалов теплообмен-ных поверхностей на порядок и более (рис.5). В результате анализа экспериментальных результатов были получены расчетные уравнения напряжения адгезии кристаллов №0 и СаСОз в зависимости от электродного потенциала материалов теплообменной поверхности:

Аотн 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00

О

<>

0,1 0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8 Е,В

ст.№С1 = -22,9-Е2 - 15,5-Е + 1,2; 0.с,со3 = -45,0 -Е2 - 49,2-Е + 0,2.

N»01 _

а, Па 14 12 10 8 б 4 2 0

0,00 -0,10 -ОДО -0,30 -0,40 -0,50 -0,60 -0,70 -0,80 Е,В

Рис. 5. Зависимость напряжения отрыва (а,) от величины электродного потенциала материала теплообменной поверхности (Е): 0 - ЫаС1; □ - СаСОз

Сопоставление полученных экспериментальных результатов с результатами расчета поверхностной энергии по уравнению Гилмана показывает их совпадение.

Третья глава «Методы моделирования процессов образования отложений и проведения экспериментальных исследований». Рассмотрены методы моделирования процессов образования отложений, приведены описания лабораторных, промышленных экспериментальных установок, используемых в работе. Представлены результаты исследования змеевикового теплообменника охладителя проб Ровенской АЭС и результаты тепловых и гидродинамических испытаний подогревателя сетевой воды на Волгодонской ТЭЦ-2.

Процесс накипеобразования исследовался в 3 этапа:

- на лабораторных установках с искусственным солевым раствором в качестве накипеобразующей среды изучался процесс образования отложений из искусственной морской воды и насыщенного раствора солей СаСОз И СаСЬ;

- на экспериментальной установке, смонтированной на Волгодонской ТЭЦ-2, использующей в качестве охлаждающей среды природную воду Цимлянского водохранилища;

- на штатных теплообменниках типа ПСГ и конденсаторах турбин Волгодонской ТЭЦ-2.

Лабораторные исследования с искусственной морской водой и растворами солей проводились с целью определения удельного количества отложений в трубках различного диаметра, а также влияния удельного теплового потока на процесс образования отложений.

Экспериментальная установка на Волгодонской ТЭЦ-2 представляет собой четыре модуля, подключенных параллельно к системам технической воды и греющей среды (сетевая вода) (рис.6). Все четыре модуля имеют одинаковую конструкцию. Три из них предназначены для работы с гладкими трубами соответственно каждый для определенного типоразмера: 25; 16; 10 мм. Четвертый модуль предназначен для работы с профилированными трубами различных исполнений, типоразмеров и материалов. Модуль, показан на рис.8, представляет

собой трехходовой теплообменник, имеющий по технической воде два встречных потока: ускоряющийся, с последовательным возрастанием скорости воды по ходам со = 0,5; 1,0 и 2,0 м/с и замедляющийся с последовательностью снижения скорости воды по ходам Сй'= 2,0; 1,0 и 0,5 м/с. Модуль набран из 12 микромодулей, каждый из которых включает в себя трубки из трех различных материалов: сталь 20, 08Х18Н10Т, 08Х14МФ, заключенных в кожух. Кожухи микромодулей расположены между двумя блоками коллекторов: верхним и нижним.

Рис 6 Экспериментальная установка на Волгодонской ТЭЦ-2 а) - схема установки; б) - конструкция модуля

Прогнозирование отложений предполагает расчет толщины внутритруб-ных образований и оценку их воздействия на теплообмен и гидродинамику в различные периоды эксплуатации оборудования и поэтому имеет важное значение для эксплуатационного персонала, так как позволяет оптимизировать режимы очисток.

Основной целью испытаний подогревателя сетевой воды являлось - определение перепадов давления по ходам. Увеличение этих перепадов вызвано образованием внутритрубных отложений. Это приводит к повышению эксплуатационных затрат на электроэнергию, потребляемую насосами, перекачивающими сетевую воду.

Показано что, используя полученную в работе зависимость при эксплуатации теплообменного оборудования в системах технического водоснабжения можно с приемлемой точностью прогнозировать толщину образующихся в трубах отложений. Для этого достаточно с максимальной точностью измерить перепад давлений ДРмгр на теплообменном аппарате, наработавшем определённый ресурс.

Для упрощения расчётов можно использовать график, представленный на рис.7. Множитель, заключённый в скобки, в формуле (5) можно обозначить, как параметр 2, характеризующий долю радиуса теплообменной трубы, занятой отложениями.

Рис. 7. Зависимость доли радиуса трубы, занятой отложениями, от отношения перепадов давления загрязненного и чистого теплообменного аппарата Четвертая глава «Исследование влияния на образование отложений конструктивных особенностей оборудования и условий его эксплуатации». В результате анализа многолетнего опыта эксплуатации оборудования ТЭС и АЭС установлено, что на механизм и интенсивность образования отложений существенное влияние оказывают: материал теплообменной поверхности, электродный потенциал материалов теплообменной поверхности оказывает существенное воздействие на процесс образования отложений, их структуру и уровень энергии сцепления с поверхностью (адгезия).

При изучении характера распределения отложений в гладких теплооб-менных трубах выявлены следующие закономерности:

- в трубах из стали 20 большая интенсивность отложений, причем характер этих отложений зависит от режима течения: при ламинарном режиме образование отложений происходит продольными рядами, при турбулентном оно бессистемное;

- для труб из стали 08Х18Н10Т характерно значительно меньшее количество отложений и распределение их в виде поперечных чешуек.

Влияние режима течения воды в трубах на характер распределения иловых и солевых отложений имеет ряд своеобразных закономерностей. Во всем диапазоне исследованных чисел Рейнольдса 2500-50000 удельное количество иловых отложений с ростом скорости снижается, причем отношение максимальных значений к минимальным составляет 2-2,5 (рис.8). Солевые отложения имеют более сложную зависимость. Так, если в области турбулентных режимов, она аналогична иловым, то при ламинарном и переходном режимах течения Ке=4000-7000 имеет место локальный всплеск значений и дальнейшее снижение (Яе) ведет к уменьшению удельного количества отложений.

Рис. 8. Зависимость удельного количества отложений при различном значении удельного теплового потока; а- от времени; б - от значения числа Рейнольдса. 1 - иловые отложения при д= 200 кВт/м ; 2,3,4 - солевые отложения при д= 200,100 и 30-40 кВт/м2

При исследовании процесса осаждения дисперсных частиц использовались: мел с размером частиц 3-10 мкм, тальк (10 мкм), кристаллический СаСОз (30-50 мкм). Изменяя расход в трубке, регистрировалось длина осаждения ¡ж, на которой происходило выпадение частиц по ходу потока от начала трубы. Результаты исследований представлены на рис.9.

0,30 0,20

0,10

-£Г лЛчА д

эЖ

3 Ьс-а 1 ■ * ■ 0037Г&' 1 ■ ■ ' ■ 1 я

0 1 2 3 4 5 б 7 НеМ

Рис. 9. Длина, на которой происходит осаждение частиц в зависимости от скорости потока воды :

Удельное количество отложений на теплообменной поверхности определяется отношением массы загрязнений к площади поверхности теплообмена, на которой они образованы. В результате подстановки и преобразований получим следующее выражение:

Анализ полученных формул позволяет сделать вывод, что количество осевших частиц и их диаметр представляет параметр (п (¡н3), который характеризует объем осаждений и их упаковку (структуру) по длине трубы.

(п (!ч3) = б йтр 1ос g/pч. (7)

Существующие теории кристаллизации показывают, что методики расчета скорости кристаллизации для практических инженерных расчетов не приемлемы. Для прогнозирования динамики роста отложений бывает достаточно ограниченных данных для известных условий и известных солей. Для получения. этих данных были проведены экспериментальные исследования. Они заключались в наблюдении за динамикой роста кристаллов солей под микроскопом, фиксировании процесса на видеокамеру с последующей обработкой видеоинформации на ЭВМ с целью определения скорости роста кристаллов. В результате получены данные по скорости роста кристаллов различных солей. Полученные экспериментально значения скорости роста кристаллов солей совпадают с результатами, полученными другими авторами с использованием других методов.

Пятая глава «Исследование воздействия электродных процессов и электростатических взаимодействий на механизм образования отложений». Рассматривается влияние электродных процессов и электростатических взаимодействий на механизм формирования отложений.

В лабораторных условиях экспериментально исследовалось влияние материала на удельное количество образующихся на нем солей. В качестве образцов были выбраны характерные для теплообменного оборудования материалы: медь М, латунь Л60, сталь нержавеющая марки 08Х18Н10Т, сталь углеродистая типа сталь 20, а также материалы: алюминий технический и техническое стекло. Кроме этого, были исследованы стальные образцы, покрытые наполненным фторопластом марки Ф-4Д и Ф-4ДМ, краской и лаком ПФ-283. В результате проведенных экспериментальных исследований при одинаковых условиях были получены значения удельного количества отложений для различных материалов теплообменных поверхностей (рис. 10,11).

Рис.11. Зависимость удельного количества осаждений от электродного потенциала материала поверхности

Экспериментально установлено, что в основе осаждения и закрепления существенную роль играет электростатическое взаимодействие частиц с поверхностью и электрохимические связи между ними. Эти процессы характеризуются отношением ионной активности поверхности а0 к ионной активности раствора ар и взаимосвязаны между собой следующим соотношением

(8)

В случае, если стандартный электродный потенциал близок или равен измеренному, активности раствора и поверхности также близки, поверхностные реакции (процессы) сведены к нулю. Критерий минимума отложений ограничивается значениями отношения ионных активностей близким к единице.

В экспериментальных исследованиях определялась также плотность поверхностного заряда частиц различных размеров и материалов, как при свободном осаждении в неподвижном объёме воды (статика), так и при движении воды в трубе (динамика). Полученные данные (рис. 12) могут быть использованы в расчетной модели процесса осаждения дисперсных частиц для получения более достоверных результатов по скорости осаждения и удельному количеству отложений.

2 -4

Кж/мх 10 20

15

10

5

80 160 240 320 400 <Цмкм

Рис.12. Экспериментальные значения плотности поверхностного заряда свободно оседающих дисперсных частиц

Сравнение полученного в экспериментах уровня плотности поверхностного заряда с рассчитанным ранее показывает, что экспериментальное значение всего лишь в 5 раз выше расчётного; из этого следует, что принятое допущение о толщине ионного слоя вокруг дисперсной частицы порядка размеров молекулы воды нм является не верным; реальная толщина ионных слоев примерно в 5 раз больше, т.е. достигает 100 нм.

Шестая глава «Методы прогнозирования процесса образования отложений». На основе эксплуатационных, экспериментальных и расчетных данных построена эмпирическая и математическая модели процесса загрязнения, которые с достаточной степенью точности можно использовать для прогнозирования.

Удельное количество, как величина результирующая, не линейна по времени, поэтому наиболее верным является представление результатов в виде массовой скорости образования отложений (1^), характеризующей удельное количество отложений в единицу времени. Откликом эмпирической зависимости могут быть: g - удельное количество отложений, (кг/м2); - массовая скорость образования отложений кг/м2/с;

Выбор наиболее существенных факторов осуществлялся корреляционным анализом. При этом определялся коэффициент корреляции каждого фактора с откликом. Чем ближе коэффициент корреляции к единице, тем существеннее фактор.

Расчетами установлено, что Яе, д, Ст рН, Ж имеют коэффициент корреляции больше 0,6. Рассматривая коэффициент загрязнения, автором предложено использовать безразмерный критерий загрязнения, названный автором по имени известного теплотехника 3. Л. Миропольского:

1

/| > 1

Г 1 1

■ , 1 1 ( ■Й

где Со - параметр, характеризующий концентрацию в протекающей воде веществ, образующих отложения, кг/кг.

Критерий Мг является отношением массовой скорости отложений на теп-лообменную стенку к массовой скорости всех загрязнений в потоке.

Таким образом, автором получена следующая эмпирическая зависимость:

\ 0,64

( V

М, [1+5-ехр(-3-1^°Я0)].

(И)

Чгшп — в диссертации установлено, что при значении q < qmш тепловой поток на образование отложений не влияет; qmlл =10 кВт/м2 ( в конденсаторах турбин действующий удельный тепловой поток от 0,1 до 0,4 МВт/м2, в парогенераторах АЭС от 100 до 400 кВт/м2); Н0- критерий гомохронности, определенный по Но^ю-т-сГ1.

Таблица 1

соотношению:

Материал сталь 20 08Х18Н10Т 08Х14МФ

Множитель (М) 10"" 261 29 19

Погрешность зависимости, описывающей экспериментальные данные по основным факторам в исследуемом диапазоне, не превышает 20%. Коэффициент детерминации R=0,5371, а критерий Фишера, равный 16,086, указывает на доверительный интервал зависимости не ниже ±0,95. Доверительный интервал зависимости, характеризующий динамику изменения (к) с использованием полученных коэффициентов, исходя из значения критерия Фишера, не ниже ±95%. Коэффициент детерминации или квадрат множественного коэффициента корреляции для многих зависимостей не ниже 0,8-0,9.

На основании разработанной в диссертационной работе эмпирической модели, автором предложена формула для определения критического количества отложений в параллельно включенных трубах, при значительном уровне гидравлической разверки.

(12)

Время до накопления критического уровня отложений в трубке определяется из уравнения предложенного автором:

(13)

где С - константа.

Таким образом, загрязнение в трубке происходит по установленной экспоненциальной кривой до после чего в одной или нескольких теплооб-

менных трубках сопротивление выходит за пределы рабочей точки системы. В результате этого в трубках происходит срыв циркуляции, и в них возникает условие для стремительного нарастания отложений вплоть до полного перекрытия сечения трубки.

Автором выявлено, что схему процесса загрязнения целесообразно представить в прямоугольной системе координат, где высота У е [0, (!,„]> длина X € [О, Ь,р], ширина ъ 6 [0, (!„,] (см. рис.13.)

Рис.13. Схема распределения частиц по сечению трубы и сил, действующих на частицу

Рис. 14. Зависимость электростатической силы от расстояния частицы от центра трубы

В объеме жидкости внутри трубы произвольно на длине Ьюч распределены коллоидные частицы и микрокристаллы солей (далее частицы), имеющие нулевые начальные скорости и представляющие собой шары разного диаметра. Движение частиц в потоке жидкости в трубе с учетом вероятности их соударения описывается в соответствии со 2-ым законом Ньютона, законами сохранения импульса и энергии:

(14)

Зависимость величины электростатической силы от расстояния частицы от центра трубы будет иметь вид (рис.14).

На основании анализа установлено, что толщины динамического, температурного и диффузионного пограничных слоев равны между собой и представляют ни что иное, как ламинарный слой потока, толщина которого определяется из выражения (рис.15,16)

Яе

(15)

Толщина ламинарного слоя определяется

^=45,27^^, (16)

где п - константа, характеризующая форму поля скоростей, для всех исследуемых режимов, в нашем случае п&7.

Поскольку, в зависимости от действующего значения q температуры в слое могут изменяться в значительном диапазоне, то и плотность р, динамическая вязкость и теплопроводность жидкости могут так же существенно изменяться (рис.15, 16). Средний уровень этих параметров зависит от уровня температур в слое. А эта температура в свою очередь зависит от температуры греющей среды Ц , значение которой при тонкостенных теплообменных трубках фактически имеют пристеночные слои.

Рис.15. Профиль поля скорости при турбулентном режиме течения

Рис 16. Силы, действующие на частицу, находящуюся в ламинарном слое, при воздействии внешнего теплового потока

При постоянно действующем через боковую поверхность трубки удельном тепловом потоке д, температура потока 1„от будет изменяться по длине трубки I, и для некоторого участка i при нагреве воды может быть определена зависимостью:

(17)

Из зависимости (17) следует, что при разогреве по длине трубопровода толщина ламинарного слоя уменьшается на незначительную величину, имеющую порядок 10"5/, метров, т.е. на каждый метр длины теплообменной тр>бы толщина ламинарного слоя может снижаться до 10 %.

Если считать, что плотность воды изменяется не существенно, то выражение для толщины ламинарного слоя примет вид:

(18)

График зависимости 5лс=ДчЛр) при постоянной входной температуре для условий эксплуатации теплообменного оборудования ТЭС и АЭС в системах технического водоснабжения представлен на рис.17.

Рис 17. Зависимость толщины ламинарного слоя от удельного теплового потока при различных температурах

Учитывая силы, действующие на дисперсную частицу в ламинарном слое, путь ее по продольной оси трубы составит:

(19)

Закрепление осевших частиц на поверхности может происходить в основном за счет низкоэнергетических взаимодействий. Этот процесс можно представить как упаривание (слипание) коллоидных комков, дополнительно связанных между собой полидисперсными частицами, имеющих размеры от микрокристаллов (0,2-0,5 мкм), образующихся непосредственно на поверхности, до более крупных (от 5 до 20 мкм).

Проведенный в работе расчет показал, что турбулентный поток воды оказывает на стенку "смывное" напряжение в несколько десятков Паскалей (при СО = 1 м/с; £=0,15...0,3; 0"с„ = 19-38 Па). Прочность коллоидной "желеобразной" структуры существенно зависит от размеров частиц дисперсной фазы. Чем меньше частицы, тем выше прочность. Для частиц размерами порядка 100 мкм значение Сто незначительно, (порядка 10"4 Па). Для мелкодисперсных частиц (с/, = 1 мкм) значение Сто становится соизмеримо с стсм. Результаты расчета, представленные на рис. 18, показывают, что наибольшая вероятность закрепления на стенке частиц от 1 до 4 мкм в области, ограниченной кривыми Сто и СТСИ. Смыву подвержены частицы диаметром свыше 10-20 мкм в зависимости от режима течения жидкости.

Рис. 18. График напряжений смыва и прочности закрепляющихся отложений, со- прочность отложений; <уе„1, <тс>12, <гСмЗ - напряжение смыва оседающих частиц при скорости потока соответственно 1.5,1 и 0.5 м/с.

Результатами решения системы уравнений (14) при заданном шаге вдоль оси х являются: скорость частицы в заданной точке по длине и высоте трубы; расстояние, пройденное частицей до столкновения со стенкой трубы; время, за которое пройдено это расстояние. Получены кривые, характеризующие долю ф оседающих из потока взвешенных частиц. При этом дисперсность частиц в потоке принята близкой к реальным размерам в исходной воде Цимлянского водохранилища и р. Дон (в привязке к Волгодонской АЭС). Массовая скорость отложений на стенку:

1 "

гЕ™.«»., (20)

О т>

где - площадь поверхности теплообмена, - время работы теплообменника.

Удельное количество отложений определено путем интегрирования преобразованного выражения (20):

Е„=\

и* -

(1 СОСТ ¿и

= _а-

тр 1=1

4/,

(21)

где с - концентрация частиц, кг/кг.

Сравнительный анализ действующих сил показывает, что наибольший вклад в результирующую силу вносит электростатическая сила (табл.2), обеспечивая равномерное по сечению заполнение верхней и нижней части трубы при горизонтальном расположении.

Решение системы уравнений (14) с использованием изложенных ранее соображений позволяет получить зависимость распределения отложений по длине трубы теплообменника (рис.19). Рост удельного количества отложений на первых 2 м длины обусловлен выпадением из потока основной массы частиц диаметром 5-10 мкм, относительная стабилизация процесса до длины 4 м - выпадением более мелких фракций и появлением крупных кристаллов (диаметром 3-5 мкм), дальнейший рост на длине свыше 4 м возможен благодаря увеличению числа крупных кристаллов и их выпадению.

Таблица 2

Порядок действующих сил

Сила,Н Отношение а/Я

0 0,01 0,03 0,33 0,95

Рпот -10 -10 -10 -10 -11

^сопр -11 -11 -И -11 -12

Ртурб -11 -11 -11 -11 -12

Р«рх -12 -12 -12 -12 -12

п^ -12 -12 -12 -12 -12

Рэтстат 0 -10 -9 -8 -7

г™ -10 -10 -9 -8 -7

Рис. 19. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по распределению отложений по длине теплообменника: 1 - сталь 20; 2 - расчетные данные;

3-сталь 08Х14МФ; 4-(сталь 08X18Н10Т)

Седьмая глава «Способы борьбы с образованием отложений». Рассмотрены способы борьбы с образованием отложений. Все способы борьбы подразделяют на химические, физические и механические. Эффективность способов определяется по снижению скорости образования отложений;

где - скорости образования отложений без воздействия и с воздействи-

ем.

Наиболее подробно в диссертации рассмотрены способы, которые до настоящего времени не получили широкого распространения в энергетике. Это явление самоочистки и использования защитных покрытий.

При изучении опыта эксплуатации теплообменников АЭС, работающих в системе технического водоснабжения, как правило, с прудом-охладителем обнаружено явление самоочистки теплообменной поверхности. Оно выражается в увеличении коэффициента теплопередачи конденсаторов турбин в зимние-весенние месяцы (январь-апрель). Причем, на некоторых станциях скорость са-

моочистки - как параметр увеличения (к) в единицу времени - значительно выше, чем скорость загрязнения - как параметр снижения (к) в единицу времени -в летне-осение месяцы. Так, для Запорожской АЭС в 1985 г. средняя скорость самоочистки составила 28 (Вт/(м2К)/сутки, а загрязнения 8 (Вт/м2)/сутки; в 1987г. эти значения составили соответственно 12,5 и 6,5 (Вт/(м2-К)/сутки. Для Балаковской АЭС эти значения в 1988 г. составили соответственно 13,0 и 9,0 (Вт/(м2-К)/сутки.

Охлаждая теплообменную поверхность, техническая вода разогревается, при этом в ней происходит смещение насыщения растворимости по газу. Он выделяется в виде пузырьков на поверхности теплообмена, и в какой-то момент времени, достигая критических размеров, вызванных гидродинамикой воды, отрывается и уносится по трубке по ходу потока. При отрыве пузырька происходит изменение его поверхностной энергии: разница энергии пристеночного пузырька и пузырька в потоке идет на образование микроудара способного воздействовать на отложения.

Упрощенный прикидочный расчет показывает, что энергия процесса самоочистки значительно выше, чем излучаемая ультразвуковыми установками типа "Акустик" и другими аналогичными, которые широко рекламируются, но ограниченно используется в энергетике нашей страны.

Исследованиями механизма формирования отложений установлено существенное влияние на скорость их образования и энергию закрепления на тепло-обменной поверхности электростатических взаимодействий поверхности теплообмена и оседающих дисперсных и коллоидных частиц.

С целью снижения уровня электростатических сил, а также повышение коррозионной стойкости материала трубчатки практикуется нанесение на теп-лообменную поверхность тонких полимерных покрытий. Являясь электроизоляторами, они, с одной стороны в значительной степени снижают скорость образования отложений, а с другой оказывают отрицательное влияние на общий коэффициент теплопередачи аппарата. Доля снижения коэффициента теплопередачи за счет полимерных покрытий может быть определена соотношением:

где Кт — текущий коэффициент теплопередачи аппарата без покрытия, А,, ;5„ -коэффициент теплопроводности и толщина покрытия соответственно.

С увеличением общего коэффициента теплопередачи от 100 до 10 000 Вт/(м2К) эта доля увеличивается соответственно от 2 до 66.7 % (рис.20).

Однако, как это видно из рис.21, является величиной переменной и снижается с течением времени из-за образования загрязнений по зависимости, предложенной автором, которая с достаточной точностью описывает этот процесс

где D - параметр, зависящий от технологических (удельный тепловой поток, режим течения Re), конструкционных (материал трубчатки и ее положение,

вертикальное - горизонтальное) и химических факторов (общее солесодержа-ние, концентрация взвешенных частиц и СаСО^ в воде).

Рис.20. Доля полимерного покрытия толщиной 20 мкм Х„:=0,1 Вт/(мК) в общем коэффициенте теплопередачи в зависимости от его значения

Рис.21. Динамика изменения коэффициента при начальном значении теплопередачи Ко=1000 Вт/(м2К) в зависимости от времени (т^-время до пересечения)

Для внутриконтинентальных водоемов и рек с низким солесодержанием анализом эксплуатационных данных тепловых и атомных электрических станций установлено значение параметра Б в диапазоне от 0,85 до 2,18. Опыт эксплуатации теплообменных аппаратов с покрытыми полимерами трубками в основном в химической промышленности показал, что коэффициент теплопередачи в них с течением времени не снижается или снижается незначительно (в пределах 5 %).

В процессе эксплуатации аппарата наступает момент, когда Кт становится равным Кп. После этого теплообменник с покрытием будет выгоднее, поскольку К„> Кт. Для двух крайних значений Б при начальном коэффициенте теплопередачи Ко:=1000 Вт/(м2К) этот процесс представлен на рис.21.

Основные критерии целесообразности использования полимерных покрытий:

1. Эффективность использования поверхности теплообмена тем больше, чем больше тепла передано через нее за период эксплуатации. Из рис.21 следует, что это соответствует наибольшей площади фигуры, ограниченной верхней кривой и горизонтальной линией соответствующей Кп/Кт= 1.

2. Использование покрытий целесообразно, если стоимость тепла, переданного в аппарате сверх расчетного, выше затрат на изготовление покрытия за вычетом стоимости резервной поверхности теплообмена.

Для разработки рекомендаций по использованию полимерных покрытий в теплообменном оборудовании проведены экспериментальных исследования, целью которых являлось получение покрытий с наименьшим термическим сопротивлением. Эта проблема решается за счет наполнения полимера мелкодисперсными высокотеплопроводными включениями, а также за счет нанесения покрытия минимальной контролируемой толщиной (не более 90-100 мкм).

Кроме этого, теплопроводность покрытия из наполненного фторопласта повышается за счет увеличения плотности покрытия при использовании электрофореза при осаждении. Увеличение напряженности электрического поля при электрофорезе должно привести к более плотной упаковке молекул.

Экспериментальные исследования теплофизических свойств полимерных покрытий (ПК), проведены с использованием композиционного материала, содержащего фторопласт марки Ф-4Д и Ф-4МД в виде водной суспензии и минеральных наполнителей. В качестве наполнителей использовались высокотеплопроводные материалы: медь, бронза, алюминий, технический углерод (сажа) и ПК наносили на поверхность пластинок из стали марки 08КП размерами 30x20x0,6 мм, как с фосфатным (фт), так и без фосфатного слоя, методом электрофореза и автофореза. Электроосаждение осуществляли в режиме постоянного напряженности поля для различных образцов в диапазоне от 0,5 до 3 кВ/м2. Толщина полученных покрытий составляла от 2,5 до 100 мкм. Коэффициент теплопроводности покрытий определялся методом динамического калориметра на установке ИТ-Л.-400 в диапазоне температур от 25 до 125 °С с погрешностью не более 10 %.

Объемное содержание включений и определялось специализированными высокоточными приборами. Используя геометрические и весовые характеристики образцов, объемное содержание наполнителя определялось по следующей формуле:

К*«-'*»} (24)

и-

т

V фт . пок

где m - масса покрытия; Упо„ - объем покрытия; рфт , р,, - соответственно плотность фторопласта и плотность диспергированной фазы.

Погрешность измерения толщины составила от 10 до 12 %, что приемлемо для достоверных расчетов. Полученные расчетные данные согласуются с экспериментальными при условии, что

Покрытия, нанесенные способом электрофореза с изменением напряженности поля, показали плавный рост теплопроводности до некоторого значения концентрации сажи и коллоидного графита (около 6 %), после которого наблюдается снижение теплопроводности (рис.22).

Максимальный коэффициент теплопроводности на уровне 0,3 Вт/(мК) был достигнут при концентрации коллоидного графита 12 % и при напряженности поля 2,3 кВ/м. Толщина покрытия при этом составила 92 мкм.

Для расчета теплопроводности многокомпонентной структуры покрытия предлагается использовать усовершенствованную формулу Брюггемана. В случае, если зерна имеют коэффициент теплопроводности выше, чем наполнитель при и < 0,5; то

где п в отличии от классической формулы больше 3, он может быть описан как

функция от размера частиц включений d, и их объемного содержания и, частиц и толщины слоя покрытия 8«: п = а , где а — коэффициент, учиты-

вающий материал включения: для дисперсных частиц из меди а = 1/35; для частиц из бронзы а=1/50. Предлагаемый показатель степени (п) в формуле Брюггемана позволяет расширить ее границы, так как при мелкодисперсных включениях определенного размера он может принимать значение, равное 3.

X.

Вт/(мК) 0,25

0,20

0,15

0,10

0,05 0

0 500 1000 1500 2000 2500 Е, В/м

Рис. 22. Зависимость изменения теплопроводности от напряженности поля при различных концентрациях дисперсного графита

Кроме того, экспериментальные данные по теплопроводности фторопластового покрытия и его толщины были подвергнуты регрессионному анализу. В результате были получены зависимости от концентрации графита и на-

пряженности электростатического поля:

Ащ, = -1,579-10"3С - 2,434-10"9Е2 + 6,434-1О^С Е + 0,054; 5« =-2,353 С-4,673-10"6 Е2 + 5,447-Ю"3 С Е + 37,066, (26)

где Ящ, - теплопроводность слоя покрытия, Вт/(мК); бс - толщина покрытия, мкм; ai...ü4 — коэффициенты регрессии, С - концентрация графита в эмульсии, %; Е - напряженность электростатического поля, В/м.

Коэффициенты множественной детерминации и корреляции для зависимостей соответственно равны: R.2 = 0,724; R = 0,851; R2 = 0,467; R = 0,683. Коэффициенты корреляционного анализа показывают, что рассчитанная эмпирическая модель удовлетворительно описывает экспериментальные данные.

Кроме того, на исследуемых образцах, были проведены эксперименты по определению энергии сцепления с подложкой из стали 20. Результаты экспериментов по определению относительного коэффициента адгезии фторопласта показали, что при увеличении концентрации наполнителя и напряженности поля А,™ изменяется незначительно (в пределах 30%).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

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 диагностировании степени загрязненности теплообменного оборудования, при расчетном определении толщины отложений и уровня их влияния на теплообмен в целом. При низких рабочих температурах, характерных, например, конденсаторам турбин ТЭС и АЭС, а также теплообменному оборудованию, функционирующему в системе технического водоснабжения, соответствуют низкотеплопроводные отложения (Аотл<1,0 Вт/(м К)) с высокой пористостью (до 25%). Пустоты (поры) в структуре отложений заполнены как пропитывающей их водой, так и выделяющимися из воды газами и водяным паром. Отложения в основе своей являются трехкомпонентной структурой, причем, паро-газовая составляющая (до 35% объема) оказывает существенное влияние на общий коэффициент теплопроводности структуры отложений. Расчетные исследования моделей теплопроводности много-компонентных статистических смесей, к которым могут быть отнесены отложения в теплообменном оборудовании, показывает, что наилучшее схождение с экспериментальными результатами показывает преобразованная модель Р. Цвиклера, предложенная ранее для котлов СКД.

2. Впервые осуществлено качественное определение уровня энергии сцепления (адгезии) отложений к различным материалам. Установлена взаимосвязь этой энергии с электродным потенциалом поверхности материала. Расчетные значения энергии адгезии кристаллов солей с поверхностью, сопоставленные с уровнем поверхностной энергии установленной ранее Гилманом, показывает их совпадение. Это свидетельствует о достоверности результатов, полученных по предложенной в диссертации методике.

3. В результате проделанной научно-исследовательской работы определены критерии для достоверного диагностирования степени загрязненности теплообменного оборудования ТЭС и АЭС. Тепловые и гидродинамические испытания, проведённые на Волгодонской ТЭЦ-2, на ПСГ-2300, показали, что существенную роль на результаты диагностирования толщины отложений оказывает точность измерения давления и перепада давлений. Используя полученную в работе зависимость можно с достаточной точностью прогнозировать толщину образующихся в трубах отложений по значению перепада давления на теплообменном аппарате.

4. Массовая скорость образования отложений не является величиной постоянной. Её уровень зависит в первую очередь от условий эксплуатации (качество воды, режим течения, удельный тепловой поток и т.д.). С течением времени уровень скорости снижается. В теплообменных трубах оборудования ТЭС и АЭС отложения распределяются неравномерно, как по длине, так и на различных теплообменных материалах. В трубах из нержавеющих высоколегированных сталей типа 08Х18Н10Т, а так же в трубах из медноникелеевых сплавов типа МНЖ после эксплуатации наблюдается наименьший уровень удельного

количества загрязнений. В трубах из стали 20 загрязнений в 8-10 раз больше, причём половину из них составляет продукты коррозии.

5. Шероховатость теплообменной поверхности оказывает влияние на уровень удельного количества отложений. Просматривается практически прямо-пропорциональная зависимость. Сравнение гладких теплообменных труб с трубами, имеющими интенсификаторы теплообмена в виде кольцевой накатки и продольной навивки, показало, что интенсификаторы сохраняют свои положительные свойства и не заносятся загрязнениями лишь при определенном отношение шага к диаметру трубы. Снижение этого отношения ниже оптимального приводит к полному заносу впадин интенсификаторов. При этом все усилия по интенсификации теплообмена сводятся к нулю.

6. Удельный тепловой поток, действующий через теплообменную стенку, оказывает существенное влияние на процесс образования отложений. Как установлено, увеличение теплового потока в 5-6 раз приводит к увеличению удельного количества отложений в 1,5-2 раза. Однако, существует уровень теплового потока (менее 10 кВт/м2), при котором его влияние практически отсутствует. Как показывают результаты экспериментальных исследований, процесс кристаллизации солей в потоке играет существенную роль в формировании новых дисперсных частиц потока, в образовании отложений, как правило, на выходных участках трубопроводов. При установленной различными способами скорости роста конечные размеры кристаллов и их конгломератов могут достичь 34 мкм.

7. Математическую модель процесса загрязнения в строгом теоретическом виде построить невозможно. Задача эта с большой степенью достоверности может быть решена с использованием некоторых допущений. Система уравнений законов сохранения импульса и энергии для частицы в потоке воды с использованием ЭВМ позволяет рассчитать траекторию частицы по длине те-плообменной трубы. Задавшись концентрацией дисперсных частиц в воде и рассчитав траекторию движения каждой из них, можно определить количество этих частиц, оставшихся в трубе. В результате проведенных расчетных и экспериментальных исследований получена математическая модель процесса загрязнения оборудования систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС, обладающая достаточной точностью для прогнозирования. Полученные уравнения реализованы в программных средствах, позволяющих оперативно диагностировать находящееся в эксплуатации оборудование, как циркуляционные трубопроводы, так и теплообменники.

8. При некоторых условиях теплообмена и течения ламинарный слой оказывает существенное влияние на механизм осаждения в пристеночной области, на формирование коллоидных «шаров», определенных структур отложений. При формировании отложений образуется высокопрочные пристеночные связи в структурах до уровня прочности единичного контакта 1000 Н и поверхностные коагуляционные связи коллоидных частиц на уровне Ю"10 Н. В рассматриваемых режимах течения воды и скорости её в трубах в диапазоне от 0,5 до 1,5 м/с смыву подвержены частицы, имеющие размеры более 10-20 мкм. Дис-

персные частицы меньших размеров, как правило, закрепляются на теплооб-менной поверхности.

9. Из всех сил действующих на дисперсную частицу в потоке, электростатическая обеспечивает равномерное осаждение по поперечному сечению при горизонтальном расположении трубы. Эта сила взаимодействия мицеллы дисперсной частицы в потоке, и заряда поверхности теплообмена, имеющей свой определенный для каждого материала электродный потенциал. Анализ уровня действующих на дисперсную частицу сил показывает, что электростатическая сила вблизи поверхности трубки при отношении её координаты от оси трубки к радиусу трубки равном 0,95, принимает значения на 4-5 порядков больше, чем все остальные силы, т.е. эта сила становится превалирующей.

10. Результаты экспериментально полученного уровня плотности поверхностного заряда имеют удовлетворительное совпадение с результатами расчёта, выполненного на основе теоретических зависимостей. Экспериментальные результаты уточняют теорию и могут иметь практическое применение в расчёте динамики осаждения дисперсных частиц. Механизм действия электродного потенциала на процесс образования отложений теплообменных поверхностей позволяет предположить возможность воздействия на механизм загрязнения путем создания поверхностного электродного потенциала, соответствующего минимуму отложений.

11. Для описания процессов загрязнения предложено использовать безразмерный критерий загрязнения, названный по имени известного теплотехника ЗЛ. Миропольского. Он представляет собой отношение массы загрязнений, оседающих на теплообменную стенку, к массе загрязнений содержащихся в потоке воды.

12. Наиболее эффективным способом борьбы традиционно является механическая очистка, в частности, широко используемая в настоящее время на АЭС система шарикоочистки. Она обеспечивает очистку внутренних поверхностей теплообменных трубок без останова оборудования. Общеизвестными являются разработки фирмы Тапроге (Германия), хотя в этом направлении имеют место и отечественные разработки. В частности - опыт работы системы шари-коочистки на Курской АЭС.

13. Обнаруженный и изученный автором на некоторых АЭС эффект самоочистки - является естественным природным процессом и поэтому его использование не требует практически никаких дополнительных затрат. По уровню энергетического воздействия на отложения этот метод значительно превосходит все известные физические методы.

14. Полимерные защитные покрытия за счет диэлектрических свойств способствуют меньшей скорости осаждения, а также формированию энергии адгезии отложений к стенке значительно меньшего уровня. Использование полимерных покрытий на теплообменных трубах может быть экономически выгодным уже через несколько часов эксплуатации оборудования. Однако, целесообразность использования полимерных покрытий может быть обоснована Полимерные покрытия, используемые в оборудовании ТЭС и АЭС должны обладать определенными теплофизическими свойствами. Наилучшим покрытием

признается фторопластовое покрытие, имеющее в своей структуре высокотеплопроводные наполнители. Однако, размеры и концентрация наполнителя отрицательно сказываются на прочности покрытия, его сцепления с теплообмен-ной поверхностью (адгезии) и диэлектрических свойствах. В погоне за высоким коэффициентом теплопроводности теряются механические свойства.

15. На основании экспериментальных исследований, как в лабораторных условиях, так и на натурном оборудовании Волгодонской ТЭЦ-2 установлены факторы, разработаны наиболее эффективные способы, установлены параметры внешних воздействий, позволяющие снижать скорость образования отложений на теплообменных поверхностях оборудования ТЭС и АЭС.

Поставленная в диссертационной работе цель и сформулированные для ее решения задачи реализованы в полной мере.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

1. Бубликов И.А. Загрязнение теплообменного оборудования ТЭС и АЭС (структуры, механизм образования, способы борьбы). - Ростов/Дон: СКНЦ ВШ. 2003.-234 с.

2. Миропольский ЗЛ., Бубликов И.А., Новиков Б.Е. Исследование термического сопротивления отложений в теплообменниках, охлаждаемых технической водой. / Теплоэнергетика. 1992,№ 5.С.71-74.

3. Бубликов И.А., Структурные особенности и теплофизические свойства внутритрубных отложений на теплообменных поверхностях в системах технической воды. Теплоэнергетика. - 1998,- №2.-С.30-34.

4. Влияние материала поверхности на отложения в теплообменном оборудовании систем технической водыУ А.Н. Шевейко, И.А. Бубликов, ИЛ. Шкондин, С.А. Леонтьев //Теплоэнергетика. - 2002. - № 7. - С.62-66.

5. Механизм образования и способы предотвращения отложений в теплообменниках систем технической воды./ И.А.Бубликов, A.M. Беседин, А.А. Лукьянцев, В.М. Мазаев, В.И. Хренков: Обзор. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990.-32с.

6. Бубликов И.А., Шкондин ИЛ., Беседин А.М. Устройство для вывода дисперсных частиц из потока воды Пат.1722539 Р.Ф., МКИ ВО1Д 45/08-4868428/26-Заяв.12.07.90; Опубл.30.03.92, Бюл.№12.

7. Бубликов И.А., Способ очистки теплообменных поверхностей от загрязнений А.с.1781527 Р.Ф., МКИ Г-28С 9/00.-4851141/12 -Заяв. 12.07.90; Опубл. 12.15..92,Бюл №46.

8. Влияние технологических факторов на образование отложений в трубах подогревательной воды. / И.А. Бубликов, A.M. Беседин, С.А.Леонтьев и др.// Изв. вузов СКНЦ. Техн.науки.-1995.- №3-4.-С.164-171.

9. Бубликов И.А., Середкин В.В. Повышение точности расчетной модели загрязнения оборудования в системах технического водоснабжения. Изв.вузов СКНЦ. Техн. науки.-2000.-№1.-С.49-53.

10. Бубликов И.А., Бударин П.А. Механизм осаждения мелкодисперсных частиц в трубе из потока воды в зависимости от режима течения. // Известия

высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион, 2002-№4.,с. 90-92.

11. Бубликов И.А. Испытание и наладка энергоустановок./ Волгодонский ин-т ЮРГТУ. - Новочеркасск: 2001.97 с.

12. Бубликов И.А., Кузин С.А. Моделирование и проектирование энергоустановок./ Волгодонский ин-т ЮРГТУ. - Новочеркасск: 2002.163 с.

13. Бубликов И.А., Шевейко А.Н. Исследование дисперсного состава природной воды и его влияние на вязкость при осаждении частиц. Новые материалы, приборы и технологии: Сб. науч. тр. — Новочеркасск: 1998.-С.39-42.

14. Бубликов И.А., Кудрявцев В.Н. Эффективность физических воздействий на отложения в системах технической воды. - Новочеркасск 1989. - 22 с. - Рукопись представлена Новочеркаск. политехи, ин-том. Деп. в Информэнерго 30.11.89, №3144-эн.

15. Исследование интенсивности образования отложений на теплообменных поверхностях. И.А. Бубликов, A.M. Беседин, А.А. Лукьянцев и др. - Новочеркасск: 1987. -7 с. - Рукопись представлена Новочеркаск. политехн. ин-том. Деп. в Информэнерго 1сентебря 1988, №2756-эн 88.

16. Бубликов И.А. Вывод дисперсных частиц из турбулентного потока. Современные проблемы машиностроения и технический прогресс: Труды Ме-ждунар.науч.-техн. конф.,10-13сент. 1996 г., г.Севастополь. - Донецк: ДонГТУ, 1996.-С.31-32.

17. Бубликов И.А., Середкин В.В. Анализ физических методов снижения жесткости воды охлаждающей технологические системы Прогрессивные технологии машиностроения и современность: Сб.тр.междунар. науч.-техн.конф., 9-12 сент. 1997г., г. Севастополь -Донецк: Дон ГТУ, 1997.-С.37-38.

18. Бубликов И.А., Шевейко А.Н. Целесообразность использования полимерных покрытий в теплообменных аппаратах. Повышение эффективности те-плообменных процессов и систем: Труды Междунар.науч.-техн. конф., 24-27 июня 1998г.-Вологда:ВоПИ, 1998.-С.8-11.

19. Бубликов И.А., Середкин В.В., Шевченко А.Г. Прогнозирование образования загрязнений в охлаждающих технологических системах Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века: Материалы V науч.-техн. конф., 8-11 сент. 1998г., г. Севастополь. - Донецк: ДонГТУ, 1998.- Т.1 - С.116-119.

20. Теплопроводность много компонентных композиционных материалов на основе фторопластов. Бубликов И.А., Шевейко А.Н., Беспалова Ж.И., Мирошниченко Л.Г. Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Между-нар. сб. науч. тр. /Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века: Материалы V междунар. науч.-техн.конф., 8-11 сент. 1998 г., г.Севастополь. - Донецк: Дон ГТУ, 1998.-Т.1, вып. 6. - С.116-119.

21. Бубликов И.А., Середкин В.В. Уточнение механизма формирования отложений на теплообменных поверхностях Повышение эффективности тепло-обменных процессов и систем: Материалы II Междунар.науч.-техн.конф., 19-22 апреля 2000г. -Вологда: Во ГТУ, 2000.- 4.1. - С.91-95.

22. Исследование влияния напряженности электростатического поля и содержания коллоидного графита на теплопроводность фторопласта. Бубликов

ИА., Бударин ПА., Шевейко А.Н., Беспалова Ж.И. и др. Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Материалы II Междунар.науч.-техн.конф., 19-22 апреля 2000г . -Вологда: Во ГТУ, 2000.- 4.1. - С.139-142.

23. Бубликов И.А., Шевейко А.Н., Шалимов В.Н. Влияние материала тепло-обменной поверхности на удельное количество и энергию адгезии отложений. Приоритетные направления развития энергетики на пороге XXI века и пути их решения: Материалы Всерос. конф.,25-27 окт. 2000г.- Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ),2000.-С.89-91.

24. Бубликов И.А., Шевейко А.Н., Бударин ПА. Исследование теплопроводности полимерных покрытий и интенсивности образования отложений на различных материалах. Современные проблемы тепловой энергетики и машиностроения: Сб.науч.тр. -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000.-С.20-24.

25. Бубликов И.А., Середкин В.В. Построение расчетной модели механизма загрязнения оборудования в системах технического водоснабжения. Математические методы в технике и технологиях.-ММТТ-14: Сб. Трудов Междунар. науч. конф. В 6-и т. Т.З. Секция 3. Смоленский филиал Московского энергетич. института (техн.ун-та).Смоленск, 2001. С.114-117.

26. Бубликов И.А., Бударин ПА. Моделирование процессов теплопроводности многокомпонентных структур отложений. Математические методы в технике и технологии. - ММТТ- 16: Сб трудов междунар. науч. конф. В 10 т. Т.5. Секция 5, Ростов-на-Дону, 2003. С. 24-26.

Бубликов Игорь Альбертович

НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В ТЕПЛООБМЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ И АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Автореферат

Подписано в печать 17.12.2003. Формат60х84.1/6. Бумага офсетная Печ. л.2. Уч.-изд. л. 2,03. Тираж 100 экз. Заказ1507.

Типография Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

346428, г.Новочеркасск Ростовской области, ул.Просвещения, 132

' -88 2

РНБ Русский фонд

2004-4 26408

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУР ОТЛОЖЕНИЙ И МЕХАНИЗМОВ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ.

1.1. Систематизация характера структур отложений.

1.2. Механизм образования отложений.

1.3. Вода, как теплоноситель, ее характеристика и свойства.

ВЫВОД.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОТЛОЖЕНИЙ

2.1. Пористость отложений и ее влияние на теплопроводность.

2.2. Анализ расчетных зависимостей по определению теплопроводности многокомпонентных структур отложений.

2.3. Исследование влияния материала поверхности на энергию адгезии отложений.

ВЫВОДЫ.

3. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Обзор используемых ранее методов.

3.2. Обоснование выбора методов моделирования условий формирования отложений.

3.3. Описание экспериментальных установок.

3.4. Анализ работы подогревателей сетевой воды по результатам испытаний.

ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ И УСЛОВИЙ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ.

4.1. Распределение отложений в трубах.

4.2. Анализ адекватности экспериментальных данных с расчетными результатами по существующим методикам.

4.3. Анализ динамики процессов кристаллизации солей в потоке.

ВЫВОДЫ.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ.

5.1. Анализ влияния материала теплообменной поверхности.

5.2. Электродный потенциал теплообменной поверхности.

5.3. Электростатические силы, действующие в коллоидных системах

5.4. Использование поляризации для предотвращения отложений.

ВЫВОДЫ.

6. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ.

6.1. Обзор эмпирических зависимостей.

6.2. Построение эмпирической зависимости для прогнозирования процесса загрязнения.

6.3. Диагностика ресурса работы теплообменного оборудования.

6.4. Построение математической модели процесса загрязнения.

6.5. Влияние ламинарного слоя на динамику осаждения дисперсных частиц.

6.6. Закрепление и смыв частиц.

6.7. Адекватность зависимостей экспериментальным и эксплуатационным данным.

ВЫВОДЫ.

7. СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ОБРАЗОВАНИЕМ ОТЛОЖЕНИЙ.

7.1. Обзор существующих методов.

7.1.1. Химические способы обработки воды.

7.1.2. Физические способы.

7.1.3. Механические способы.

7.2. Оптимизация работы циркуляционной охлаждающей системы с градирней.

7.3. Использование полимерных покрытий.

7.4. Исследование теплофизических свойств покрытий из наполненных фторопластов.

ВЫВОДЫ.

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 количества электроэнергии, а в США до 70-73% [1,2]. Широкое использование тепловой энергетики чаще всего обосновывается географическим положением стран, необходимостью отопления, а также хорошо отработанными технологиями преобразования тепловой энергии в электрическую. До настоящего времени тепловая энергетика (ТЭС и АЭС) позволяют получить наиболее дешевую электроэнергию.

Теплообменные процессы являются неотъемлемой частью технологических процессов тепловой энергетики. Теплопередача в поверхностных теплообменниках часто происходит между средами не только с различными технологическими параметрами, но имеющих различное качество по составу. Как правило, общим холодным источником термодинамического цикла тепловой станции является окружающая среда и активно контактирующие с ней водные объемы: естественные (реки, озера, моря) и искусственные (пруды-охладители, брызгательные бассейны, градирни) (табл.В.1, В.2).

Таблица В.1

Требования к химическому составу технической воды для энергоблоков с реактором ВВЭР-1000

Значение РН 6,5 - 8,5

Жесткость: общая карбонатная 5-7 мг-экв/л карбонатная 1,5 — 2,5 мг-экв/л

Хлориды, не более 150 мг/л

Сульфаты, не более 400 мг/л

Нитраты, не более 10 мг/л

Фосфаты, не более 2 мг/л

Окисляемость, не более 20 мг/л

Взвешенные вещества, не более 50 мг/л

Общее солесодержание, не более 800 мг/л

Непосредственный контакт с окружающей средой не позволяет использовать в этих системах воду необходимой чистоты, а с экслсгиче^кой точки зрения невозможно производить химическую обработку этих вод. Поэтому на технологические нужды приходится использовать воду природного качества, содержащую в себе взвешенные вещества, растворенные соли, живые микроорганизмы, способные загрязнять теплообменную поверхность отложениями и тем самым снижать ее эффективность за счет уменьшения коэффициента теплопередачи.

Таблица В.2

АЭС в Европейской части бывшего СССР

Название АЭС Река, водоем, система ох- Район,город Реактор п/п лаждения

Россия

1. Волгодонская АЭС р.Дон,пруд, Цимлянское водохр. г. Волгодонск ВВЭР-1000

2. Нововоронежская АЭС р.Дон, пруд, градирни г. Нововоронеж ВВЭР-440 ВВЭР-1000

3. Балаковская АЭС р.Волга,Саратовское водохр г. Балаково ВВЭР-1000

4. Курская АЭС Р-Дон г. Курчатов РБМК-1000

5. Смоленская АЭС р. Десна г. Десногорск РБМК-1000

6. Ленинградская АЭС Балтийское море г. Сосновый бор РБМК-1000

7. Калининская АЭС оз. Удомля, оз.Песьво г. Удомля ВВЭР-1000

8. Кольская АЭС р. Имантра п.Полярные зори ВВЭР-440

9. Белоярская АЭС р. Пышма пос. Заречный БН-600

Украина

10. Ровенская АЭС р. Стырь, градирни г. Кузнецовск ВВЭР-1000

И. Южно-Укранская АЭС р.Днепр г. Константиновка ВВЭР-1000

12. Запорожская АЭС р.Днепр,Каховское водохр г. Энергодар ВВЭР-1000

13. Хмельницкая АЭС р. Горынь г. Славута ВВЭР-1000

Казахстан

14. Шевченковская АЭС Каспийское море г. Шевченко БН-350

Литва

15. Игналинская АЭС оз.Дрисвяты (Друкшаи) г. Снечкус РБМК-1500

Армения

16. Армянская АЭС градирни Армения ВВЭР-440

В сложившихся условиях снижение скорости образования отложений возможно только путем воздействия на процесс их формирования. При этом с экологической точки зрения в воде не должны обнаруживаться существенные физические и химические изменения. Однако, до настоящего времени из-за многообразия процессов формирования отложений, общего механизма не разработано. Поэтому эффективное воздействие на процесс образования отложений и прогнозирование снижения коэффициента теплопередачи оборудования невозможно.

Состояние проблемы, изученность процессов и механизмов образования отложений представлено на рис.В. 1 в виде матрицы Эпстейна [2]. Типы загрязнений

Процессы Растворение 1 1 i Ш

Доставка I

Прикр епление i i i

Удаление i; чХ /Ч/V 3

Старение

Рис.В. 1 Матрица Эпстейна: 1-данные о процессе имеются; 2-единичные публикации; 3 — данные отсутствуют

Отложения на теплообменных поверхностях, даже при небольшой толщине (5=0,2- 1,0мм), приводят к существенному снижению коэффициента теплопередачи (до 30-60%). Это вызвано тем, что они имеют очень малые значения коэффициента теплопроводности (0,2-1,5) Вт/(м К), в сравнении с теплопроводностью материала теплообменных. труб (А, = 20-100 Вт/(м К). Причем, падение до 30% при работе в различных системах технического водоснабжения может происходить, например, на морской воде за первые 1040 часов или, внутри континентальных водоемов, за 60-200 часов. При этом скорость роста отложений из пресной воды может достигать от 0,5 до 3,0 мм/год.

Образование отложений на теплообменных поверхностях конденсаторов турбин влечет за собой снижение КПД, в результате чего в энергетике США имеет место недовыработка электроэнергии на сумму 1,36 млрд дол. в год. Экономический расчет по России в тарифах начала 21-го века показывает, что при средней скорости роста отложений 0,6 мм/год энергоблок электрической мощностью 1 ООО МВт за счет отложений теряет до 4% КПД за год, что составляет потери в виде недовыработанной электроэнергии на сумму 175 млн.руб. или 175 руб. на 1 кВт установленной мощности. В целом же по тепловой энергетике страны потери составляют величину около 30 млрд. руб. в год.

Несмотря на это, многими специалистами проблема признается не решаемой в комплексе всех процессов. Для каждой системы охлаждения предполагается уникальность процессов загрязнения. Лабораторные исследования часто сводятся к получению частных зависимостей, причем на столько упрощенных, что результаты их не могут быть адекватно использованы в те-плообменном оборудовании промышленного масштаба. В результате, в настоящее время практически отсутствуют какие-либо хотя бы приближенные рекомендации по прогнозированию отложений.

Основные параметры теплообменного оборудования, широко используемого в системах технического водоснабжения, представлены в табл.В.3.

Эффективность методов предотвращения образования отложений, используемых при работе теплообменного оборудования во многих случаях незначительна. Часто это наблюдается из-за неправильного выбора методов или режимов. В результате скорость образования отложений снижается лишь на 10-30%.

Методы очистки теплообменных поверхностей, используемые на практике примитивны, трудоемки и часто сводятся к обычной механической очистке. Для этих целей используют синтетические щетки, высоконапорные установки типа «Хаммельман» и «Вома». Методы шарикоочистки начали внедряться еще в конце 70-х годов (20-го века). Однако из-за плохо отработанных технологий не получили широкого применения.

При существующей безвыходной ситуации службы эксплуатации иногда вынуждены прибегать к наиболее простой, но рискованной операции -кислотной отмывке, Однако этот способ очистки (отмывки) за счет коррозии основного металла теплообменной поверхности существенно снижает общий ресурс работы оборудования.

Таблица В.З

Параметры теплообменников систем техводы

Матер, т/о Тепло- Трубки т/о Удель. Скоро- Темпе- Дав

Режим поверх- вая поверх- тепл. сти воды рат.во- ление

Аппарат работы ность мощ- ность поток, в труб- ды на тех. ность, 0 х 8, мм кВт/м2 ках, м/с выходе, воды,

МВт °С МПа

Конденсаторы турбин

К-10120 непрер. МНЖ-5 250 028x1,5 24,7 2,26 20,4 0,2

К-45600 непрер. МНЖ-5 747 028x1,0 16,4 1,3 28,8 0,2

К-16100 непрер. МНЖ-5 375 028x1,0 23,3 1,9 25,5 0,2

Теплообменники АЭС с В ВЭР-1000

Теплообменник аварийного рас- холаживания

01800 прерыв. 08Х18Н10Т 175 25x1,4 186,7 2,29 70,0 0,5

Охладитель гидропяты ГЦН 0325 непрер. 08Х18Н10Т 2 16x1,0 87,9 1,047 43,2 3,06

Доохладитель питательном воды ПГ 0325 01200 непрер. непрер. 08Х18Н10Т 08Х18Н1Т 3 33 16x1,0 18x1,0 148,3 103,6 1,54 2,73 46,6 50,0 2,45 0,6

Технологический конденсатор 01800-ТК прерыв. 08Х18Н10Т 93 25x1,4 186,5 2,65 59,5 0,4

Подогреватель сырой воды непрер. Л0-70 6 19x1,0 30,0 0,6 40,0 1,0

Для морской воды 01400-02 01400-03 непрер. непрер. 08Х18Н10Т 08Х18Н10Т 87 87 25x1,4 25x1,4 89,1 59,4 0,6 1,2 70,0 70,0 0,69 0,69

При существующей ситуации службы эксплуатации иногда вынуждены прибегать к наиболее простой, но рискованной операции - кислотной отмывке, Однако этот способ очистки (отмывки) за счет коррозии основного металла теплообменной поверхности существенно снижает общий ресурс работы оборудования.

Экономический эффект от внедрения рекомендаций, способов, устройств, способствующих снижению скорости образования отложений в оборудовании систем технической воды на 10, 20, 30 %, может составить в целом по тепловой энергетике страны соответственно 3, 6, 9 млрд. руб. в год.

Обзорный материал, приведенный выше подчеркивает актуальность научных исследовавший, в результате которых могут быть получены принципиально новые сведения о свойствах отложений, о характере их распределения на теплообменных поверхностях различной формы, о влиянии режимов работы теплообменного оборудования и качества воды на интенсивность образования отложений. Общие представления о механизме и свойствах позволят правильно выбирать методы воздействия на процесс, оптимизировать способы разрушения отложений.

Целью научной работы является- повышение эффективности и надежности работы ТЭС и АЭС путем разработки теоретических положений механизма образования отложений, принципов диагностирования и методов борьбы с образованием отложений в теплообменном оборудовании.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

- установить закономерности влияния природных и технологических параметров на механизм образования отложений в различных охлаждающих системах ТЭС и АЭС;

- на основании анализа теоретических и экспериментальных исследований оценить уровень влияния динамики процессов кристаллизации солей на образование дисперсной фазы в потоке охлаждающей воды в оборудовании ТЭС и АЭС;

- установить взаимосвязи между структурными особенностями и теплофизическими свойствами отложений, образованных на различных те

11 плообменных материалах в различных системах технического водоснабжения ТЭС и АЭС;

- на основе регрессионного анализа эксплуатационных и экспериментальных данных разработать эмпирическую модель процесса образования отложений;

- установить взаимосвязи между электростатическими зарядами дисперсных частиц в потоке воды, электродным потенциалом поверхности теплообмена и интенсивностью образования отложений;

- создать математическую модель процесса образования отложений и: подвергнуть ее проверке на адекватность эксплуатационным и экспериментальным результатам;

- на основании анализа существующих методов борьбы с отложениями разработать новые, наиболее эффективные методы снижения скорости образования отложений.

Положения диссертации, выносимые на защиту и их научная новизна: 1. Впервые сформулированы основы теории формирования отложений на различных теплообменных поверхностях оборудования ТЭС и АЭС.

2. Эмпирическая модель процесса загрязнения, построенная на основании регрессивного анализа экспериментальных и эксплуатационных данных, которая в сравнении с существующими является более универсальной.

3. Математическая модель процесса образования отложений не имеющая аналогов.

4. Впервые произведена классификация факторов, влияющих на уровень энергии адгезии отложений к различным теплообменным материалам, используемым в оборудовании ТЭС и АЭС.

5. Закономерности воздействия поверхностных процессов и ионной активности теплообменной поверхности на уровень электродных потенциалов различных теплообменных материалов, на удельное количество отложений и уровень энергии адгезии.

6. Разработана оригинальная методика прогнозирования теплопроводности многокомпонентных структур отложений в оборудовании систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС.

8. Критерии выбора низкотеплопроводных диэлектрических материалов в качестве покрытий теплообменных поверхностей с целью снижения интенсивности процессов загрязнения и оценка степени влияния ряда факторов на формирование определенного уровня теплопроводности наполненных фторопластовых покрытий.

Степень достоверности результатов исследований подтверждается:

- применением современных, как оригинальных, так и стандартных, а также традиционных методов постановки, проведения и обработки результатов исследований;

- корректным использованием математического и экспериментального моделирования процессов;

- положительными результатами практического использования предложений и рекомендаций;

- идентичностью и сходимостью расчетных и экспериментальных данных (расхождение не превышает 20%).

Практическая значимость работы:

- разработаны эмпирическая и математическая модели процесса загрязнения теплообменных трубок оборудования систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС, позволяющие с точностью до 15-20% прогнозировать динамику загрязнения, планировать своевременные очистки с минимумом энергетических и экономических потерь;

- разработаны рекомендации по диагностированию толщины отложений образующихся в процессе эксплуатации оборудования ТЭС и АЭС;

- разработаны рекомендации по предотвращению срыва циркуляции и стремительному зарастанию теплообменных трубок при большом их количестве, включенных параллельно;

- предложены рекомендации по выбору на этапе проектирования материалов теплообменной поверхности, способствующие наименьшей скорости образования отложений;

- обоснована целесообразность использования на теплообменных поверхностях защитных полимерных покрытий, снижающих скорость образования отложений;

-разработаны рекомендации по технологии нанесения и составу наполненного фторопласта из условия наибольшего коэффициента теплопроводности покрытия и наименьшей адгезии отложений;

- предложен способ минимизации образования отложений в оборудовании ТЭС и АЭС, основанный на создании электростатического поля, направленного действия.

Реализация работы:

В период с 1984 по 1987 годы по заказу специализированного конструкторского бюро (СКБ) завода «Атоммаш», в рамках комплексных научно-технических программ Северо-Кавказского научного центра высшей школы «Атоммаш» и «Реактор» были выполнены ряд хоздоговорных работы по обоснованию возможности снижения диаметра теплообменных трубок в оборудовании АЭС, работающего в системе технического водоснабжения с морской водой. Результаты экспериментальных исследований были внедрены в виде рекомендаций по скорости образования отложений в трубах из стали типа 08Х18Н10Т.

В период с 1987 по 1989 годы по заказу ВНИИАМ (г.Москва) на базе Волгодонской ТЭЦ-2 выполнены комплексные исследования влияния конструктивных и технологических факторов на процесс загрязнения теплооб-менного оборудования ТЭС и АЭС. Внедренные рекомендации позволили осуществлять выбор конструктивных и технологических параметров проектируемого оборудования, обеспечивающих минимум образования отложений.

В период 1990 - 1997гг. на Волгодонской ТЭЦ-2 проведены комплексные исследования по оптимизации схемы включения и режимов работы сетевых подогревателей. Предложенные рекомендации повысили надежность работы и тепловые показатели ПСГ.

Результаты научных исследований использованы в учебных курсах для студентов энергетических специальностей по дисциплинам «Моделирование и проектирование энергоустановок», «Испытание и наладка энергоустановок» (указаны в перечне публикаций).

В выполнении; отдельных разделов работы принимали участие сотрудники Волгодонского института ЮРГТУ(НПИ), специалисты завода «Атоммаш», Волгодонской ТЭЦ-2, ВФ ВНИИАМ, а так же аспиранты кафедры, руководимые соискателем. По тематике научных исследований защищена кандидатская диссертация.

Апробация работы. Отдельные результаты были защищены в кандидатской диссертации «Исследование процессов загрязнения теплообменных поверхностей в системах технической воды и разработка методов уменьшения термического сопротивления отложений» (г. Москва, ЭНИН, 1990 г.). Основные результаты по отдельным разделам докторской диссертации докладывались и обсуждались на семинарах кафедры "Теплоэнергетических технологий и оборудования" и на научно-практических конференциях ВИ ЮРГТУ (НПИ) ежегодно, с 1990 по 2002 гг., на 1 и 2 международной научно-технической конференции "Повышение эффективности теплообменных процессов и систем" (г. Вологда, 1998, 2000 гг.), на международных научно-технических конференциях

Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" (г. Донецк, 1996, 1997,1998 гг.), на IV Сибирском семинаре (г. Новосибирск, 1997г.), на Всероссийской конференции "Приоритетные направления развития энергетики на пороге XXI века и пути их решения" (г. Новочеркасск, 2000.), на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Смоленск, 2001г., г. Ростов-на-Дону, 2003г.), на межрегиональной конференции (г. Новочеркасск, 2001), на научноно-практической конференции «Проблемы развития атомной энергетики на Дону» (г. Ростов-на-Дону, 2000г.).

Личное участие автора в получении результатов.

Основные результаты диссертационной работы автором получены самостоятельно. Непосредственно автором выполнено следующее:

1. Разработано и сформировано научное направление (в том числе кафедры теплоэнергетических технологий и оборудования Волгодонского института ЮРГТУ (НПИ)) по изучению процессов накипеобразования, структур отложений и эффективных способов борьбы с ними.

2. Разработаны конструкции экспериментальных стендов по исследованию процессов загрязнения, в том числе полупромышленная установка на Волгодонской ТЭЦ-2.

3. Предложен метод обработки показаний штатных приборов тепловых и атомных станций с целью диагностирования толщины отложений, динамики их образования.

4. На основе собранного лично автором массива эксплуатационных данных по различным тепловым и атомным станциям разработана эмпирическая модель процесса загрязнения.

5. Разработан алгоритм построения математической модели процесса загрязнения. Проведен анализ результатов расчетных исследований.

6. Произведен анализ всех процессов, участвующих в механизме формирования отложений. Разработаны методы воздействия на эти процессы.

7. Организовал и непосредственно участвовал в подготовке и проведении экспериментальных и аналитических исследований представленных в диссертации.

8. Подготовил большинство публикаций по результатам работы, а также доклады и выступления на научно-технических конференциях и семинарах.

ВЫВОДЫ

1. Из рассмотренных различных способов борьбы с загрязнением теп-лообменного оборудования тепловых и атомных электростанций не один из них не обладают 100% -ой эффективностью подавления образования отложений. У наиболее эффективных физических способов борьбы скорость образования отложений снижается до 30 %.

2. Наиболее эффективным способом борьбы традиционно является механическая очистка, в частности широко используемая в настоящее время на АЭС система шарикоочистки. Она обеспечивает очистку оборудования, внутренних поверхностей теплообменных трубок без останова. Общеизвестными являются разработки фирмы Тапроге (Германия), хотя в этом направлении имеют место и отечественные разработки. В частности — опыт работы системы шарикоочистки на Курской АЭС.

3. Разрушение отложений за счет термического стресса, не смотря на кажущуюся простоту и наглядность метода, технологически реализовать не просто. Кроме этого у специалистов остаются сомнения относительно плотности заделки труб в трубные доски после такого рода стресса. Тем более, что в конденсаторах турбин заделка труб, как правило, осуществляется вальцовкой.

4. Обнаруженный и изученный автором на некоторых АЭС эффект самоочистки - является естественным природным процессом и поэтому его использование не требует практически никаких дополнительных затрат. По уровню энергетического воздействия на отложения этот метод значительно превосходит все известные физические методы.

5. При использовании для охлаждения оборотной системы с градирней целесообразным является < подкисление подпиточной воды циркуляционной системы. Доля расхода циркуляционной волы на продувку, потери на испарение и восполняющая их подпитка определяются режимами работы блока, а точнее перепадом температур конденсатора на входе — выходе конденсатора турбины. Стабилизировать баланс карбонатов на определенном уровне, а так же минимизировать количество солевых отложений и коррозию в оборудовании возможно дозированием строго определенного количества серной кислоты.

6. Полимерные защитные покрытия на теплообменных поверхностях за счет диэлектрических свойств, способствуют снижению скорости осаждения, а также формированию энергии адгезии отложений к теплообменной стенке значительно меньшего уровня. Ожидаемое снижение коэффициента теплопередачи зависит от его уровня и при изменении его от 100 до 10 ООО Вт/(м2-К) может'составлять от 2 до 66,7 %. Таким образом, использование полимерных покрытий на теплообменных трубах может быть экономически выгодным уже через несколько часов эксплуатации оборудования.

7. Полимерные покрытия, используемые в оборудовании ТЭС и АЭС должны обладать определенными теплофизическими свойствами. Наилучшим покрытием признается фторопластовое покрытие, имеющее в своей структуре высокотеплопроводные наполнители. Однако, размеры и концентрация наполнителя отрицательно сказываются на прочности покрытия, его сцеплений с теплообменной поверхностью (адгезии) и диэлектрических свойствах. В погоне за высоким коэффициентом теплопроводности теряются основные свойства. Эти свойства могут быть оптимизированы, а прочность и теплопроводность покрытия могут быть увеличены за счет использования при осаждении покрытия электрофореза.

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 диагностировании степени загрязненности теплообменного оборудования, при расчетном определении толщины отложений и уровня их влияния на теплообмен в целом. При низких рабочих температурах, характерных, например, конденсаторам турбин ТЭС и АЭС, а также теплообменному оборудованию, функционирующему в системе технического водоснабжения, соответствуют низкотеплопроводные отложения (А,отл< 1,0 Вт/(м К)) с высокой пористостью (до 25%). Пустоты (поры) в структуре отложений заполнены как пропитывающей их водой, так и выделяющимися из воды газами и водяным паром. Отложения в основе своей являются трехкомпонентной структурой, причем, паро-газовая составляющая (до 3-5% объема) оказывает существенное влияние на общий коэффициент теплопроводности структуры отложений. Расчетные исследования моделей теплопроводности много-компонентных статистических смесей, к которым могут быть отнесены отложения в теплооб-менном оборудовании, показывает, что наилучшее схождение с экспериментальными результатами показывает преобразованная модель Р. Цвиклера, предложенная ранее для котлов СКД.

2. Впервые осуществлено качественное определение уровня энергии сцепления (адгезии) отложений к различным материалам. Установлена взаимосвязь этой энергии с электродным потенциалом поверхности материала. Расчетные значения энергии адгезии кристаллов солей с поверхностью, сопоставленные с уровнем поверхностной энергии установленной ранее Гилма-ном, показывает их совпадение. Это свидетельствует о достоверности результатов, полученных по предложенной в диссертации методике.

3. В результате проделанной научно-исследовательской работы определены критерии для достоверного диагностирования степени загрязненности теплообменного оборудования ТЭС и АЭС. Тепловые и гидродинамические испытания, проведённые на Волгодонской ТЭЦ-2, на ПСГ-2300, показали, что существенную роль на результаты диагностирования толщины отложений оказывает точность измерения давления и перепада давлений. Используя полученную в работе зависимость можно с достаточной точностью прогнозировать толщину образующихся в трубах отложений по значению перепада давления на теплообменном аппарате.

4. Массовая скорость образования отложений не является величиной постоянной. Её уровень зависит в первую очередь от условий эксплуатации (качество воды, режим течения, удельный тепловой поток и т.д.). С течением времени уровень скорости снижается. В теплообменных трубах оборудования ТЭС и АЭС отложения распределяются неравномерно, как по длине, так и на различных теплообменных материалах. В трубах из нержавеющих высоколегированных сталей типа 08Х18Н10Т, а так же в трубах из медноникелее-вых сплавов типа МНЖ после эксплуатации наблюдается наименьший уровень удельного количества загрязнений. В трубах из стали 20 загрязнений в 8-10 раз больше, причём половину из них составляет продукты коррозии.

5. Шероховатость теплообменной поверхности, оказывает влияние на уровень удельного количества отложений. Просматривается практически прямопропорциональная зависимость. Сравнение гладких теплообменных, труб с трубами, имеющими интенсификаторы теплообмена в виде кольцевой накатки и продольной навивки, показало, что интенсификаторы сохраняют свои положительные свойства и не заносятся загрязнениями лишь при определенном отношение шага к диаметру трубы. Снижение этого отношения ниже оптимального приводит к полному заносу впадин интенсификаторов. При этом все усилия по интенсификации теплообмена сводятся к нулю.

6. Удельный тепловой поток, действующий через теплообменную стенку, оказывает существенное влияние на процесс образования отложений. Как установлено, увеличение теплового потока в 1,5-2 раза приводит к увеличению удельного количества отложений в 5-6 раз. Однако, существует уровень теплового потока (менее 10 кВт/м ), при котором его влияние практически отсутствует. Как показывают результаты экспериментальных исследований, процесс кристаллизации солей в потоке играет существенную роль в формировании новых дисперсных частиц потока, в образовании отложений, как правило, на выходных участках трубопроводов. При установленной различными способами скорости роста конечные размеры кристаллов и их конгломератов могут достичь 3-4 мкм.

7. Математическую модель процесса загрязнения в строгом теоретическом виде построить невозможно. Задача эта с большой степенью достоверности может быть решена с использованием некоторых допущений. Система уравнений законов сохранения импульса и энергии для частицы в потоке воды с использованием ЭВМ позволяет рассчитать траекторию частицы по длине теплообменной трубы. Задавшись концентрацией дисперсных частиц в воде и рассчитав траекторию движения каждой из них, можно определить количество этих частиц, оставшихся в трубе. В результате проведенных расчетных и экспериментальных исследований получена математическая модель процесса загрязнения оборудования систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС, обладающая достаточной точностью для прогнозирования. Полученные уравнения реализованы в программных средствах, позволяющих оперативно диагностировать находящееся в эксплуатации оборудование, как циркуляционные трубопроводы, так и теплообменники.

8. При некоторых условиях теплообмена i и течения ламинарный слой оказывает существенное влияние на механизм осаждения в пристеночной области, на формирование коллоидных «шаров», определенных структур отложений. При формировании отложений образуется высокопрочные пристеночные связи в структурах до уровня прочности единичного контакта 1000 Н и поверхностные коагуляционные связи коллоидных частиц на уровне Ю"10 Н. В рассматриваемых режимах течения воды и скорости её в трубах в диапазоне от 0,5 до 1,5 м/с смыву подвержены частицы, имеющие размеры более 10-20 мкм. Дисперсные частицы меньших размеров, как правило, закрепляются на теплообменной поверхности.

9. Из всех сил действующих на дисперсную частицу в потоке, электростатическая обеспечивает равномерное осаждение по поперечному сечению при горизонтальном расположении трубы. Эта сила взаимодействия мицеллы дисперсной частицы в потоке, и заряда поверхности теплообмена, имеющей свой определенный для каждого материала электродный потенциал. Анализ уровня действующих на дисперсную частицу сил показывает, что электростатическая сила вблизи поверхности трубки при отношении её координаты от оси трубки к радиусу трубки равном 0,95, принимает значения на 4-5 порядков больше, чем все остальные силы, т.е. эта сила становится превалирующей.

10. Результаты экспериментально полученного уровня плотности поверхностного заряда имеют удовлетворительное совпадение с результатами расчёта, выполненного на основе теоретических зависимостей. Экспериментальные результаты уточняют теорию и могут иметь практическое применение в расчёте динамики осаждения дисперсных частиц. Механизм действия электродного потенциала на процесс образования отложений теплообменных поверхностей позволяет предположить возможность воздействия на механизм загрязнения путем создания поверхностного электродного потенциала, соответствующего минимуму отложений.

11. Для описания процессов загрязнения предложено использовать безразмерный критерий загрязнения, названный по имени известного теплотехника 3.JI. Миропольского. Он представляет собой отношение массы загрязнений, оседающих на теплообменную стенку, к массе загрязнений содержащихся в потоке воды.

12. Наиболее эффективным способом борьбы традиционно является механическая очистка, в частности, широко используемая в настоящее время на АЭС система шарикоочистки. Она обеспечивает очистку внутренних поверхностей теплообменных трубок без останова оборудования. Общеизвестными являются разработки фирмы Тапроге (Германия), хотя в этом направлении имеют место и отечественные разработки. В частности — опыт работы системы шарикоочистки на Курской АЭС.

13. Обнаруженный и изученный автором на некоторых АЭС эффект самоочистки — является естественным природным процессом и поэтому его использование не требует практически никаких дополнительных затрат. По уровню энергетического воздействия на отложения этот метод значительно превосходит все известные физические методы.

14. Полимерные защитные покрытия за счет диэлектрических свойств способствуют меньшей скорости осаждения, а также формированию энергии адгезии отложений к стенке значительно меньшего уровня. Использование полимерных покрытий на теплообменных трубах может быть экономически выгодным уже через несколько часов эксплуатации оборудования. Однако, целесообразность использования полимерных покрытий может быть обоснована. Полимерные покрытия, используемые в оборудовании ТЭС и АЭС должны обладать определенными теплофизическими свойствами. Наилучшим покрытием признается фторопластовое покрытие, имеющее в своей структуре высокотеплопроводные наполнители. Однако, размеры и концентрация наполнителя отрицательно сказываются на прочности покрытия, его сцепления с теплообменной поверхностью (адгезии) и диэлектрических свойствах. В погоне за высоким коэффициентом теплопроводности теряются механические свойства.

15. На основании экспериментальных исследований, как в лабораторных условиях, так и на натурном оборудовании Волгодонской ТЭЦ-2 установлены факторы, разработаны наиболее эффективные способы, установлены параметры внешних воздействий, указанных ранее, которые позволяют снижать скорость образования отложений на теплообменных поверхностях оборудования ТЭС и АЭС.

Поставленная в диссертационной работе цель и сформулированные для ее решения задачи реализованы в полной мере.

1. Теплотехника и теплоэнергетика. Справочная серия. Тепловые и атомные электрические станции/ Под ред. Григорьева В.А.,Зорина В.М.-М: Энергоиздат, 1982-624с.

2. Bohnet Matthias. Fouling von warmeubertragungsflachem // Chemie In-genieur Technik. 1985. vol.57. No. 1. p.24-36.

3. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структуры воды. 2-е изд., переработанное. - М.; Изд-во МГУ, 1987. - 171 с.

4. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации.—Изд. 2-е, перераб. и доп.—Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1978.— 424 с.

5. З.Л.Миропольский, И.А.Бубликов, Б.Е.Новиков Исследование термического сопротивления отложений в теплообменниках, охлаждаемых технической водой / Теплоэнергетика. 1992,№ 5,С.71-74.

6. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии (Поверхностные явления и дисперсные системы): учебник для ВУЗов. М.; Химия, 1984. - 400 с.

7. Бубликов И.А., Шевейко А.Н. Исследование дисперсного состава природной воды и его влияние на вязкость при осаждении частиц. Новые материалы, приборы и технологии: Сб. науч. тр. Новочеркасск, 1998.1. C.39-42.

8. Механизм образования и способы предотвращения отложений в теплообменниках систем технической воды. Бубликов И.А., БесединА.М., Лукьянцев А.А., Мазаев В.М., Хренков В.И.: Обзор. М.: ЦНИИТЭИ-тяжмаш, 1990. - 32с.

9. Mechanism of Calcium Carbonate scale deposition on Heattransfer surfaces /

10. D. Hasson, M.Avrial, W.Resnick, T.Rozenman, S.Windreich // I&EC Fuda-mentals. 1968. vol.7. N0l.p.59 65.

11. Маргулова T.X., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций: Учебник для вузов. М.: Высш. Школа, 1981. - 320 с.

12. Fouling: The Major Unresolved Problem in Heat Transfer /Tahorek J., Anki Т., Ritter R.B., Palen J.W., Knudsen J.G. //Chemical Fogineering Progress. 1977.vol.68.No.7.p.59-67.

13. Predictive methods for foulin behavior / Tahorek J., Anki Т., Ritter R.R., Palen J.W., Knudsen J.G. // Chemical Fogineering Progress. 1977.vol.68.No.7.p.69-78.

14. И.Ковачич JI. Склеивание металлов и пластмасс.-М: Химия, 1985.-740г.

15. В.А. Киреев. Курс физической химии. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., "Химия", 1975г., 776 с.

16. Лукин Г.Я., Шуманов Ю.Р. Условия и скорость кристаллизации арагонита и кальцита при опреснении океанской воды // Вопросы повышения эффективной эксплуатации энергетических установок на судах рыбопромыслового флота Калининград, 1984.-С.103-105.

17. НП1 R. A. total capability in water treatment // Water services. 1984. vol. 88. No.1059. p. 178-179.

18. Шакольская M. П. Кристаллография: Учебное пособие для втузов.- 2-е издание; переработанное и дополненное.-М.:Высшая школа., 1984.-376 с.

19. Шевейко А.Н. Регулирование процессов образования отложений в оборудовании ТЭС и АЭС с целью увеличения эффективности теплообмена. Автореф. Дис.канд. техн. Наук: 05.14.14. Новочеркасск, 2002. - 19 с.

20. Троян П. Экологическая биоклиматология: Пер. с пол./Предисл., заключение, коммент. и общ.ред. А.Г.Креславского. -М.: Высш. шк., 1988. — 207 с.

21. Герасименко А. А. Защита машин от биоповреждений. — М.: Машиностроение, 1984. — 112 с.

22. Бубликов И.А., Структурные особенности и теплофизические свойства внутритрубных отложений на теплообменных поверхностях в системах технической воды. Теплоэнергетика. 1998.- №2.-С.30-34.

23. Логвиненко Н.В Петрография осадочных пород (с основами методики исследования): учебник. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984.-416 с.

24. Стерман Л.С. и др. Тепловые и атомные электростанции: учебник для вузов / Л.С.Стерман, С.А.Тевлин, А.Т.Шарков; под ред. Л.С.Стермана.-2-е изд., испр. и доп.-М.: Энергоиздат, 1982. 456с.

25. Балабан-Ирменин Ю.В., Шереметьев О.Н. и др. Взаимосвязь между водно-химическим режимом, составом и структурой отложений на внутренней поверхности трубопроводов теплосети.// Теплоэнергетика. 1998. №7. С. 43-47.

26. Bedersen К., Brandstrom L., Olsson A. Gynnar vissa rorledningsmaterial vid-haftning och tillvaxt av bakterier i dricksvatten? // Vatten. 1986. vol.42. No.l p.21-24.

27. Анализ методов определения дисперсного состава твердой фазы суспензий. М.Г.Лагуткин, А.М.Кутепов, И.Г.Терновский, Д.А.Баранов./ Известия ВУЗов, 1985. Том 28, № 9, С. 105-108.

28. Бубликов И.А., БесединА.М., Лукьянцев А.А.и др. Исследование интенсивности образования отложений на теплообменных поверхностях.

29. Новочеркасск, 1987. -7с. Рукопись представлена Новочеркаск. политехи. ин-том. Деп. в Информэнерго 1сентебря 1988, №2756 -зн 88.

30. Mrowier Mieczyslaw, Malgorzata Strodulcka. Krawczyk wplyw+worzarego sip osadu w wymiennikach ciepla na wymiane ciepla // NAFTA. 1984.vol.40.No. 1 .p.3 3-37.

31. Химическая технология теплоносителей энергитичкских установок /Под ред. Седова В.М.- М: Энергоатомиздат, 1985.-317с.

32. Практикум по коллоидной химии: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов/ Баранова В.И., Бибик Е.Е., Кожевникова Н.М. и др.; под ред. Лаврова И.С. М.: Высш. шк., 1983 - 216 с.

33. Tang D., Shaap N. Scale and Deposit Control in Power Station Cooling water Systems// Australian Chemikal Engineering. 1981.vol.22.№l 1-I2.p.l3,15-17.

34. Dubin L., Dammeier R.L., Hart R.A. Deposit control in high silica water // Materials Perfomance.l985.vol.24.No.l0.p.27-33.

35. Girou A. Lutte contre 1 entartrage: asperts theorigues // Ecole d ete de Cada-rache: le Soleil en lau des pays arides 6-11 sept., Saint paul les Durance, Cent, etud. nucl. Cadarache. 1982. vol. 2. p. III/87-III-147.

36. Богорош A.T. Вопросы накипеобразования.-Киев:Выща шк.,1990.- 178 с.

37. Evaluation of crystal growth kinetics from a desupersaturation curve using initial derivatives. V.Garside, L.G.Gibilaro and N.S. Tavare Chemical Engineering Science. Vol.37, No. 11, p.p.1625-1628.

38. Лукин Г.Я. О расчёте скорости карбонатной накипи в кипящих испарителях на основе аналогии между тепло- и массообменом. // Энергетика. 1979. №12. с.40 — 46.

39. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии, изд. 2-е. -М.,Химия, 1976.-512 с.

40. Шафрановский И.И., Алявдин В.Ф. Краткий курс кристаллографии: Учебник для негеолог, спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1984. — 120 с.

41. Исследование влияния качества технической воды на выбор оптимального диаметра трубок теплообменников АЭС: Отчёт / Бубликов И.А.,

42. БесединА.М., Лукьянцев А.А и др. х/д4041/2; № грО 11860007395 Инв.№ 02870043173. Новочеркасск, 1986. - 87с.

43. Исследования процессов отложения загрязнений на теплообменных по-верностях: Отчёт/Бубликов И.А., Беседин A.M., Кудрявцев В.Н. х/д41832; № грО 1870053317 Инв.№ 02890059614-Новочеркасск, 1989.-147с.

44. Лукин Г.Я. Об оптимальной скорости морской воды в адиабатных опреснителях при смешанной кинематике гетерогенной кристаллизации СаСОз//Энергетика. 1978. №10. с.137-141.

45. Х.Рачев, С.Стефанов Справочник по коррозии М.: "Мир", 1982 - 520с.

46. Дрейцер Г.А. Компактные теплообменные аппараты.-М:МАИ.1986.-200с.

47. Теплообмен и гидравлика в каналах сложной формы / Под редакцией В.М.Ивелева М: Машиностроение, 1986.-200с.

48. Дрейцер Г.А. Исследование солеотложений при течении воды с повышенной карбонатной жесткостью в каналах с дискретными турбулизато-рами. // Теплоэнергетика. 1996. №3. С.30-35.

49. Сравнительные исследования конденсатора 200 КЦС-2 с гладкими и накатанными трубами / Г. В. Николаев, В. В. Назаров, Г. В. Григорьев, Ю. Н. Боголюбов//Энергомашиностроение. 1987. №1. С.15-16.

50. Бубликов И.А., Исследование процессов образования отложений на тепло-обменных поверхностях, охлаждаемых технической водой, и разработка методов уменьшения термического сопротивления отложений Авто-реф.дис. канд.техн. наук:05.14.14.-М.,1991.-22с.

51. Kornbau R. W., Ruchard С. С., Lewis R. О. Seawater biofouling counter-measures for spirally enhanced condenser tubes // Condensers: Theory and Pract. Conf. Manchester. 1983. p.200-212.

52. Watkinson A.P., Louis L., Brent R. Scaling of Enhanced Heat Exchanger Tubes // The Canadian Journal of Chemikal Engineering. 1974. vol.52. Okto-ber. p.558-562.

53. В.И.Елманова К вопросу осаждения твердых частиц в жидкости /Сборник научных трудов Всесоюзного заочного института железнодорожного транспорта. 1983 г.- С. 134-146.

54. Бубликов И.А. Вывод дисперсных частиц из турбулентного потока. Современные проблемы машиностроения и технический прогресс: Тез.докл. Междунар.науч.-техн. конф.,10-13сент. 1996г., г.Севастополь. -Донецк: ДонГТУ, 1996.-С.31-32.

55. Огородников С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. — М.: Стройиз-дат, 1986.-256с.

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

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

58. И. А. Бубликов, П. А. Бударин Механизм осаждения мелкодисперсных частиц в трубе из потока воды в зависимости от режима течения. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион, 2002-№4.,С. 90-92.

59. Д.Мидгли, К. Торренс. Потенциометрический анализ воды./ Пер. с англ. под ред. С.Г.Майрановского. -М.: «Мир», 1980.- 518 с.

60. Алексеев В.Н. Количественный анализ. М.: Химия, 1972. — 504 с.

61. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия: Учеб. для вузов. М.: Энерго-атомиздат, 1991. 328с.

62. Краткий справочник физико- химических величин. Изд.8-е, перераб. / Под ред. А.А. Равделя и А.МЛономаревой. Л.: Химия, 1983. - 232 с.

63. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие / Пер. с англ. под ред. Б.И.Соколова. 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Химия, 1982.- 592 с.

64. Внутритрубные образования в паровых котлах сверкритического давления / В.П. Глебов, Н.Б. Эскин, В.М. Трубачёв, В.А. Таратута, Х.А. Кяар М.: Энергоиздат,1983 - 240с.

65. Тареев Б. М. Физика диалектических материалов: Учебное пособие вузов.- М.: Энергоиздат, 1982 320 с.

66. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. Учебник для вузов, Изд.З-е, перераб. и доп. М., "Энергия", 1975. 488 с.

67. Мискар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М.: Мир, 1968,464 с.

68. Дульнев Г. Н., Зарчиняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов.- М .: Энергия, 1974. 264 с.

69. Duddridge J. F., Kent С. A., Laws J. F. Bakterial adhesion to metallic surfaces // Progress in the Prevention of Fouling in Industrial Plant. Nottingham. 1981. p. 137-153.

70. H.Muller-Steinhagen. Control of heat exchanger fouling. Process & control engineering, №11, 1988.

71. В.Е.Басин. Адгезионная прочность. -M.: Химия, 1981. 208 е., ил.

72. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии / Пер. с англ. А.В. Белого, Н.К.Мышкина; под ред. А.И. Сви-риденка. -М.: Машиностроение, 1986.-360 с.

73. Бубликов И.А., Беседин A.M., Леонтьев С.А., Ватутин А.И. и др. Влияние технологических факторов на образование отложений в трубах подогревательной воды. Изв. вузов СКНЦ. Техн.науки.-1995.- №3-4.-С.164-171.

74. Государственный стандарт союза ССР. ГОСТ 15140-78, с изменениями. Издательство стандартов, 1985. -10 с.

75. Tantirige S., Trass О. Mass transfer at geometrically dissimilar rough surfaces. The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol. 62, 1984.

76. Laugier M.T. An energy approach to the adhesion of coatings using the scratch test. Thin solid films, 117 (1984) p.243-249.

77. С.В.Егоров. Сб."Обработка металлов резанием".М.,Машгиз,1955

78. А.С.Фрейдин, Р.А.Турусов. Свойства и расчет адгезионных соедине-ний.-М.; Химия, 1990.-256 с.

79. Драгун А.П. Режущий инструмент.-Л.:Лениздат, 1986.-271с.

80. Васильев Л. П., Танаева С. А. Теплофизические свойства пористых материалов. Минск: Наука и техника, 1971. 268 с.

81. Richardson D.S. Cooling-water system hiofouling // Chemical Fogineerig. US A. 1982. Vol.89.No.25 .p. 103-104

82. Van Rozmalen G.M. Scale prevention with special reference to threshold treatment// Chem.Fog.Commun.l983.Vol.20.No.3-4.p.209-233.

83. Scott J.M., Dawson D.M. Cristallisation of Calcium Carbonate at Heated Surfaces // Progress in the Prevention of fouling in Industrial Plant. Nottingham. 1981. p. 27-39.

84. V. Garside, L.G. Gibilaro and N.S. Tavare. Evaluation of crystal growth kinetics from a desuperstaturation curve using initial derivatives//Chemical Engineering Science. Vol. 37, No. 11. pp. 1625-1628.

85. Kraus S. Neuere Untersuchungen zum Fouling von warmeubertragungsfla-chem durch Sedimentbildung and Kristallisation // Chemie Ingenieur Tech-nik. 1986. vol.58. No.2. p.146-147.

86. Д.К.Монтгомерри Планирование эксперемента и апнализ данных — Л.: Судостроение: 1980. 387с.

87. Z. Adamczyk and T.G.M.Van de Ven. Kinetics of Particle Accumulation at Collector Surfaces. Approximate Analytical Solutions// Journal of Colloid and Interface Science, Vol.97, №1, January 1984, pp. 68-90.

88. Z. Adamczyk and T.G.M.Van de Ven. Kinetics of Particle Accumulation at Collector Surfaces. Exact Numerical Solutions// Journal of Colloid and Interface Science, Vol.97, №1, January 1984, pp. 91-104.

89. Бубликов И.А., Середкин В.В. Повышение точности расчетной модели загрязнения оборудования в системах технического водоснабжения. Изв.вузов СКНЦ. Техн. науки.-2000.-№1.-С.49-53.

90. Бубликов И.А., Середкин В.В. Проблемы точности в расчетной модели процесса осаждения дисперсных частиц из потока воды. Новые материалы, приборы и технологии: Сб.науч.тр. -Новочеркасск, 1998.-С.81-84.

91. Бубликов И.А., Середкин В.В. Построение расчетной модели механизма загрязнения оборудования в системах технического водоснабжения. Сборник трудов 14 международной научной конференции ММТТ. Смоленск. 2001 г. Т. 3. С.114 - 117.

92. Идельчик И.Е. Аэродинамика технологических аппаратов (Подвод, отвод и распределение потока по сечению аппаратов). М.: Машиностроение, 1983.-351 с.

93. Ревезенский В.М. К вопросу об определении прочности единичных контактов при разрушении дисперсных систем //Коллоидный журнал, 1984г.,т. 46, №5, стр. 941-945.

94. Zimmels Y. Theory of hindered sedimentation of polydisperse mixtures. AIChE Journal, Vol.29, №4,1983.

95. Предотвращение накипеобразования в системе оборотного водоснабжения на предприятиях азотной и содовой промышленности / И. . Б. Шендерович, С. П. Сукач, Ж. И. Антончук, JI. В.Дотц // Химия и технология воды. 1984. т.8. №2. С. 174-177, 192.

96. Schnell Н., Slipcevic В. Ursachen und Auswirkungen der Versehmutzung und Verkrustung von Warmeubertragungsflachen // Chemie Ingenieur Tech-nik. 1984.vol.56.No.6.p.441 -446.

97. Meijer J.A.M. Prevention of calcium sulfate scale pleposition hy a fluidized bed// Desalinantion. 1983. vol.47.p.3 -15.

98. Сагань И.Н., Разладин Ю.С. Борьба с накипеобразованием в теплообменниках. -Киев: Техшка, 1986. -132 с.

99. Лудянский М. Л. Новый реагент для борьбы с обрастанием в системах промышленного водоснабжения / Проблемы охраны природы. Тезисы докладов к конференции.Байкальск.1984.С.103-105.

100. Васина Л.Г., Гусева О.В. Предотвращение накипеобразования с помощью антинакипинов. // Теплоэнергетика. 1999. №7. С.35-38.

101. Weijnen М. Р. С., Marche W. G. J., Van Rosmalen G. M. A quantification of the effectiveness of an inhibitor on the growth process of a sealant // Desalination. 1983. vol.47, p.81-92.

102. Изучение эффективности применения некоторых биоцидов для подавления биообрастания в системе оборотного водоснабжения / Н. И. Павленко, О. В. Давыдова, 3. А. Раилко, В. Д. Гвоздяк // Химия и технология воды. 1983. т.5. №5. С.463-4654.

103. Roy D., Chian F. S.K., Engelbrecht R. S. Matematikal momel for enterovirus inactivation by ozone // Water Reseach. 1987. vol.16. №5. p.667-673.

104. Ю.Богорош A.T. Влияние акустических колебаний на изменение механических свойств карбонатов при кристаллизации / Химическая технология. Киев, 1986,N1, С. 45-49.

105. Мс Cullough М. Evalution of antifoulant materials June 1978 through November 1982 //Proc. OCEANS. San Francisco. 1983. vol.1, p.522-526.

106. Федоткин И. M. Выбор мощности ультрозвукового оборудования для снижения накипеобразования // Химическое машиностроение. 1983. №38. С.38-42.

107. Воздействие вибратора на взвешенные в воде частицы // Б.С.Коган, Ю.В.Нижник, В.В.Супрун, З.Р.Ульберг, Н.В.Чураев // Коллоидный журнал. 1985 .T.47.N4.C.841-842.

108. Бубликов И.А., Кудрявцев В.Н. Эффективность физических воздействий на отложеня в системах технической воды. Новочеркасск 1989.22с. Рукопись представлена Новочеркаск. политехи, ин-том. Деп. в Информэнерго 30.11.89, №3144 -зн

109. Новосельцева Л.В., Гавря Н.А., Компаниец В.И. Влияние магнитной обработки на уплотнение и обезвоживание осадков природных вод // Промышленная энергетика. 1985.N10.С30-32.

110. Hasson D., Bravson D. Effectiveness of Magnetic water Treatment in Suppressing CaCo3 scale Deposition 11 Industrial & Engineering Chemistry Process Desing and Development. 1985.vol.24.No.3.p.588-592.

111. Султанов Ю.И., Абдулаев А.И., Беламерзаев Н.М. О физических методах защиты оборудования и трубопроводов Гео ТЭС от отложения солей //Альтернативные источники энергии. Материалы Советско-Итальянского симпозиума. М.1983.-С.83-88.

112. Бубликов И.А., Лунин Л.С., Кочковая Н.В., Шевченко А.Г. Устойчивость гомогенизации в электромагнитном поле. Устойчивость течения гомогенных и гетерогенных жидкостей: Тез. докл. IV Сибирского семинара, (23-25 апр. 1997г.)-Новосибирск, 1997.-С.71.

113. Бубликов И.А., Белоусов А.П. Воздействие электростатического поля на физико-химические свойства воды. Современные проблемы тепловойэнергетики и машиностроения: Сб.науч. тр. -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000.-С.42-46.

114. Teubner Max. The motion of charged colloidal particles in electric fields. Journal of chemical physics, Vol. 76, №1 l,1982.-C.85-89.

115. Найманов А.Я., Никитина С.Б. Исследование работы антинакипного электрического аппарата. // Энергетика. №2, 1993.-С.70-72.

116. Шипилев С.Г., Богачев А.Ф. и др. Опыты по очистке, охлаждаемых морской водой конденсаторных трубок, пористыми резиновыми шариками, пропитанными ингибитором коррозии. // Теплоэнергетика. 1996. №6. С.47-50.

117. Ковалёв С. А., Соловьёв, С.Л.Оводков О.А. Кипение жидкости на пористых поверхностях 7 Процессы тепло-массообмена при фазовых превращениях и в двухфазных потоках. Материалы международной школы семинара. Минск. 1985. С.26 - 38.

118. Loo С.Е., Bridgwater J. Theory of thermal stresses and deposit removal. // Progr. Prev. Foul. Int. Plant. Conf. Nottingham. 1981.p. 154 173

119. Crozier R. A. Increase flow to cut fouling // Chemical Engineering. USA. 1982. vol.89. No.5. p.316-318.

120. Аоки К., Сакагуши И. Связь между скоростью морской воды в трубопроводе и обрастанием его поверхности морскими организмами // Кака-ку кокаку. 1983. Т.47. №.5. с.316-318.

121. Якубенко А.Р., Щербакова И.Б. Исследование обрастания судовых циркуляционных систем заборной водой//Судостроение.1981. №12. С.20-22.

122. Knudsen J.G., Libutti R.L., Mueller R.W. The effect of antiscalants on fouling by cooling water // Materials Performance. 1984. vol.23. №11. p.47-50.

123. Бубликов И.А., Способ очистки теплообменных поверхностей от загрязнений А.с. 1781527 Рос.Федерации, МКИ Г-28С 9/00.-4851141/12 -Заяв. 12.07.90; Опубл. 12.15.92, Бюл №46.

124. Современные тенденции конструирования, технологии изготовления и расчета теплообменного оборудования / Сборник научных трудов под редакцией В.В.Пугача. М. ВНИИ Нефтемаш, 1987. 143с.

125. Бубликов И.А., Шевейко А.Н. Целесообразность использования полимерных покрытий в теплообменных аппаратах. Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Тез.докл. Междунар.науч.-техн. конф., 24-27 июня 1998г.- Вологда:ВоПИ, 1998.-С.8-11.

126. В.А.Каргин. Структура и механические свойства полимеров. Избранные труды. М.: Наука. 1979. - 449 с.

127. Г.М.Бартенев, Ю.В.Зеленев. Физика и механика полимеров: учебное пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1983. - 391 с.

128. В.И.Повстугар, В.И.Кодолов, С.С.Михайлова. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. М: Химия, 1988. -192 с.

129. М.Ю.Кацнельсон, Г.А.Балаев. Полимерные материалы: справочник.-Л.: Химия, 1982. -317 с.

130. Ю.С.Липатов. Термодинамические и структурные свойства граничных слоев полимеров. Киев: Наукова думка, 1976. -159 с.

131. Новиченко Л.Н., Шульман З.П. Теплофизические свойства полимеров. -Минск: Наука и техника, 1971, С.25 65.

132. Ивашко B.C. и др. Электротехническая технология нанесения защитных покрытий / В.С.Ивашко, И.Л.Куприянов, А.В.Шевцов.-Мн.: Навука i тэхшка, 1996.-375 с

133. А.Т.Санжаровский. Методы определения механических и адгезионных свойств полимерных покрытий.-М., Наука, 1974, 115с.

134. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика. Перевод с англ./ под ред. Р.Ламбурна Спб.: Химия, 1991.-512 с.

135. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справоч-ник/Е.В.Аметистов, В.А.Григорьев, Б.Т. Ельцев и др.; Под общ.ред. В.А. Григорьева и В.М.Зорина. -М.: Энергоиздат, 1982.-512 с.

136. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. М.:Мир, 1982. - 520 с.

137. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б.Некрасов и др. 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

138. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. 4-е изд., доп. и перераб. -Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 672 с.

139. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. 2-е изд., доп. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1976. 504 с.

140. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов/ С.И. Исаев, И.А.Кожинов, В.И. Кофанов и др.; Под ред. А.И. Леонтьева. М.: Высш.школа, 1979. - 495 с.

141. Кубо Р. Термодинамика. Пер.с англ. -М.: «Мир», 1970. -304 с.

142. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. 6-е изд., перераб. и доп. -М.: Из-во Физ.-мат.лит., 1963. 870 с.

143. Аленицын А.Г., Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Краткий физико-математический справочник.-М.:Наука.Гл.ред.физ.-мат.лит., 1990.-368 с.

144. Техническая термодинамика: Учебник для вузов/Под ред. В.И. Крутова 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. - 439 с.

145. Цыпкин А.Г., Цыпкин Г.Г. Математический формулы. Алгебра. Геометрия. Математический анализ. :Справочник.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1985. — 128 с.

146. Математическая теория планирования эксперимента./ Под ред. С.М.Ермакова. М.: Наука. Гл.ред.физ.-мат. лит-ры, 1983. - 392 с.

147. Волков Е.А. Численные методы.: Учеб.пособие для вузов. — 2-е изд., испр. М.: Наука. Гл.ред.физ.-мат. лит-ры, 1987. - 248 с.

148. Основы эксплуатации средств измерений/В:А.Кузнецов, А.Н. паликов, О.А. Подольский и др.;Под ред.Р.П.Покровского-М.:Радио и связь, 1984.-184 с.

149. Короткое А.И. Гидрохимический анализ при региональных геологических и гидрогеологических исследованиях. Л.: Наука, 1983.-231 с.

150. Цимлянское и Маныческое водораздельные водохранилища/Под ред. В.А.Знаменского, В.М.Гейтенко. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 204 с.

151. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980 - 424 с.

152. Ратнер А.В., Зеленский В.Г. Эрозия материалов теплоэнергетического оборудования. М. - Л., «Энергия», 1966. — 272 с.

153. Стрижевский И.В., Сурис М.А. Защита подземных теплопроводов от коррозии. М.: Энергоатомиздат, 1983. — 344 с.

154. Маргулова Т.Х. Химические очистки теплоэнергетического оборудования, М., «Энергия», 1969. —224 с.

155. Стырикович М.А., Мартынова О.И., Миропольский З.Л. Процессы генерации пара на электростанциях. М., «Энергия», 1969.-312 с.

156. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации.М.,«Энергия»,1977.-240с.

157. Методические указания по предотвращению образования минеральных и органических отложений в конденсаторах турбин и их очистке. РД 34.22.501 87 М. СПО Союзтехэнерго. 1989.- 80 с.

158. Герасимов В.В., Каспирович А.И., Мартынова О.И. Водный режим атомных электростанций. М., Атомиздат, 1976. 400 с.