Диагностика ресурсов работы теплообменного оборудования

Ранее установлено, что отложения, образующиеся с течением времени характеризуются четырьмя основными кривыми: линейная, изгибающаяся, экспоненциальная и пилообразная. Однако опыт эксплуатации оборудования показывает, что в некоторых случаях сечения трубки полностью перекрываются отложениями. Рассмотрим механизм такого процесса загрязнения (рис.9.9).

Рис. 9.9 Схема распределения внутритрубных отложений: 1 – трубка; 2 – отложения

Удельное количество внутритрубных образований можно определить по формуле

,

а внутренний диаметр этих отложений в трубе определяется из выражения

.

Реальный теплообменный аппарат имеет большое количество параллельно включенных трубок. В зависимости от конструкции коллектора (т.е. системы подвода отвода) он характеризуется коэффициентом гидравлической неравномерности:

,

где;; -расход через трубчатку соответственно: средний, максимальный и минимальный через отдельные трубки;

h < 1, при G min; h > 1, при G max.

Из гидродинамики мы знаем, что падение давления на трубке определяется в основном потерями на трение:

,

где - длина трубы.

Подставив вместо скорости, получим

. (9.1)

Если внутренняя поверхность трубы загрязнена отложениями, то вместо d_тр подставим d_отл, и из полученного выражения выразим d_отл :

. (9.2)

В полученной формуле, как показывает опыт эксплуатации оборудования коэффициент трения x не является величиной постоянной, x ¹ const.

В течение начального периода эксплуатации происходит снижение сопротивления аппарата. Это объясняется изменением характера трения. Если в начальный момент это взаимодействие воды с шероховатой поверхностью, то в последствии на поверхности формируются тонкий желеобразный коллоидный слой, коэффициент трения по которому ниже.

Инкубационный период, в который наблюдаются эти явления до образования отложений, обычно менее 1% от времени эксплуатации аппарата, поэтому такими явлениями обычно пренебрегают.

В полученной формуле также не является постоянной взаимосвязь между расходом и падением давления G и DР. Она определяется конструкцией гидравлической схемы и положением рабочей точки.

Гидравлические схемы оборудования предполагают следующие режимы эксплуатации:

· существует значительный запас по напору насосов, перекрывающий возможный рост гидродинамического сопротивления. В этом случае рост сопротивления может быть скомпенсирован, а отложения стабилизированы на определенной толщине;

· запас по напору насосов отсутствует; в этом случае увеличение сопротивления теплообменного аппарата приводит к смещению рабочей точки системы по рабочей характеристике насоса вверх до достижения DР_max и соответствующему значению G_min.

Приравняв уравнения (1) и (2) можно получить уравнение для:

.

Таким образом, загрязнение в трубке с учетом критерия Миропольского происходит по экспоненциальной зависимости.

В определенный момент времени в одной или нескольких теплообменных трубках гидродинамическое сопротивление за счет уменьшения d_отл выходит за пределы рабочей точки системы. В результате в этих трубках происходит срыв циркуляции. После этого в них возникают условия для стремительного нарастания отложений, вплоть до полного перекрытия сечения трубки отложениями.

Анализ полученной зависимости показывает, что ресурс теплообменника значительно увеличивается в следующих случаях:

- при увеличении диаметра трубки;

- при уменьшении длины трубок.

Дата добавления: 2014-01-05