Содержание к диссертации
Введение
1.1. Основные закономерности теплообмена при кипении воды в присутствии поверхностно активных веществ (ПАВ) и полимеров 8
1.1.1. Влияние концентрации ПАВ на коэффициент теплоотдачи и другие характеристики процесса 8
1.2. Физико-химические свойства пленкообразующих аминов 24
1.2.1. Свойства и поведение ПАА в условиях пароводяного тракта энергоблока 24
1.2.2. Адсорбция ОДА на поверхностях теплообменного оборудования 32
1.2.3. Термолиз ОДА при температурах теплоносителя энергоблоков ТЭСиАЭС 37
1.3. Применение органических соединений - пленкообразующих аминов - для защиты поверхностей основного теплоэнергетического оборудования от коррозии 42
1.3.1. Эксплуатационная и стояночная коррозия теплоэнергетического , оборудования и борьба с ней 42
1.3.2. Проблемы применения ОДА и других ПАА 46
1.4. Выводы. Постановка задачи исследования 50
ГЛАВА 2. Методика выполнения работы и некоторые результаты лабораторных исследований процессов паро- и пленкообразования при микродозировках паа в теплоноситель 52
2.1. Методика и результаты лабораторных исследований при давлении насыщения 100 кПа 52
2.2. Методика лабораторных исследований при повышенном давлении 57
2.3. Результаты исследований по влиянию концентрации ОДА на коэффициент теплоотдачи 71
2.4. Методика исследований пленкообразующих свойств ПАА 74
>-
2.5. Выводы по второй главе 77
ГЛАВА 3. Опытное исследование эффективности защиты металла от коррозии пленкообразующими аминами 78
3.1. Влияние микродобавок октадециламина на частичное удаление ранее сформировавшихся на поверхностях теплообмена отложений в эксплуатационных режимах 78
3.2. Результаты лабораторных исследований кинетики образования пленки на поверхности металла 82
3.3. Результаты коррозионных исследований образцов в среде теплоносителя с дозировками октадециламина 84
3.4. Некоторые результаты применения пленкообразующих аминов ОДА и ODACON для консервации теплоэнергетического оборудования ТЭС 89
3.4.1. Консервация энергоблока 250 МВт 89
3.4.2. Консервация барабанного котла 94
3.4.3. Совершенствование технологии обработки поверхностей нагрева пленкообразующими аминами 96
3.5. Технико-экономические показатели от внедрения технологии защиты поверхностей нагрева от коррозии пленкообразующими аминами 99
3.6. Выводы по четвертой главе 107
ГЛАВА 4. Исследования влияния ода на теплообмен и гидродинамику генерации пара на полномасштабной модели парогенератора 108.
4.1. Экспериментальная установка и методика испытаний 108
4.2. Анализ экспериментальных данных 116
4.3. Влияние дозировки ОДА на характеристики барботажного слоя 121
ГЛАВА 5. Промышленные испытания и рекомендации по использованию паа в теплоэнергетике 128
5.1. Промышленные испытания эффективности работы парогенерирующего оборудования при дозировании ОДА 128
5.1.1. Объем и задачи испытаний 128
5.1.2. Краткая характеристика парогенератора ПГВ-440 128
5.1.3. Методика проведения испытаний 129
5.1.4. Испытания до ввода ОДА 140
5.1.5. Испытания при дозировании ОДА 140
5.2. Разработка рекомендаций по использованию ПАА для совершенствования водно-химического режима энергоблоков ТЭС и АЭС 142
5.2.1. Поверхностно-активные амины: ODACON иХеламин 142
Заключение 151
Список литературы
- Свойства и поведение ПАА в условиях пароводяного тракта энергоблока
- Результаты исследований по влиянию концентрации ОДА на коэффициент теплоотдачи
- Результаты коррозионных исследований образцов в среде теплоносителя с дозировками октадециламина
- Влияние дозировки ОДА на характеристики барботажного слоя
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из путей повышения экономичности и надежности теплоэнергетического оборудования является введение в пароводяной контур установок поверхностно-активных аминов (ПАА), которые за счет изменения' физико-химических свойств рабочего тела и состояния внутренних поверхностей оборудования воздействуют на структуру двухфазных потоков, их гидродинамические и кавитационные характеристики, интенсивность тепломассообмена, повышают коррозионно-эрозионные защитные свойства металла, очищают загрязненные поверхности от отложений.
Эффективность работы парогенерирующей установки, а, следовательно;
и энергетического блока в целом непосредственно зависит от характера про
цесса парообразования. Изучению этого вопроса уделяется повышенное
внимание, однако в указанной области исследований в качестве среды обыч
но использовался традиционный теплоноситель - глубокообессоленная (чис
тая) вода, в то же время, как даже микродобавки ПАА способны изменить
поверхностное натяжение двухфазных систем и повлиять на процессы тепло
обмена. '
В этой связи представляется актуальным проведение комплекса исследований по влиянию микродобавок поверхностно-активного амина (в част-ности, октадециламина - ОДА) на процесс кипения и динамику парообразования в широком диапазоне давлений и относительно небольших тепловых потоков, характерных для водо-водяных теплообменных аппаратов ТЭС и АЭС, а также котлов-утилизаторов" парогазовых установок (ПТУ). Представляет интерес определение концентрационных границ эффективного использования ПАА как для улучшения теплообмена, так и для эффективного инги-бирования поверхностей нагрева от коррозии.
Цель работы состоит в разработке перспективных способов регулирования физико-химических свойств теплоносителя и состояния поверхностей нагрева энергоблоков ТЭС и АЭС для интенсификации процесса кипения и защиты поверхностей от коррозии путем микродозировки пленкообразующих аминов.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. Создание экспериментальных установок для исследования физических
особенностей процессов кипения и защитного пленкообразования в присут
ствии малых добавок ПАА в широком диапазоне давлений и тепловых нагру
зок.
Разработка методик экспериментальных исследований и способов измерений, оценка достоверности результатов.
Проведение комплексных исследований процессов кипения и образования защитной пленки в водных растворах ПАА в лабораторных условиях, на модели парогенератора и на промышленных объектах тепловой и атомной энергетики.
Разработка рекомендаций по технологии микродобавок ПАА в пароводяной контур энергетических установок для повышения надежности, эффективности и ресурса теплоэнергетического оборудования.
Степень достоверности и практическая ценность результатов, полу-ченных автором работы.
Достоверность научных результатов обеспечена применением стандартизованных и классических методов контроля состояния теплоносителя и поверхности конструкционных материалов в условиях пароводяного тракта энергоблока; проведением экспериментальных исследований на нескольких лабораторных и полупромышленных стендах при подтверждении основных результатов и выводов; совпадением отдельных результатов с результатами других исследователей.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
Разработан и испытан комплексный метод физического эксперимента процессов * кипения, динамики генерации пара и пленкообразования на теплопе-редающих поверхностях парогенератора при малых дозировках в водный теплоноситель поверхностно-активного амина (ПАА) от 0 до 20 мг/л в области давлений 0,01-6,0 МПа и тепловых потоков от 40 до 500 кВт/м2, позволяющий оценивать суммарный эффект от применения микродозировок ПАА.
Экспериментально подтверждена способность ПАА к разрыхлению и смыву ранее образованных твердых отложений и к созданию защитной пленки на поверхностях теплообмена парогенератора при малых дозировках октадеци-ламина (ОДА) от 1 до 5 мг/л, в отличие от Хеламина эффективные концентрации которого на порядок выше.
3. Получены новые данные по положительному влиянию микродозировок ОДА на процессы парообразования водного теплоносителя на лабораторном стенде и в разных режимах работы парогенерирующего оборудования энергоустановок и позволяющие определить диапазоны эффективных концентраций ОДА от 2 до 10 мг/л, что соответствует также эффективному пленкооб-разованию и защите от коррозии поверхностей нагрева. Практическая ценность работы:
Подтверждена возможность использования корректирующей добавки ПАА в теплоноситель для повышения надежности теплообменного оборудования ТЭС и1 второго контура АЭС с ВВЭР-440. Показана возможность увеличения паропроизводительности установки на 10-15 % при С0да=2-Ю мг/л.
Даны рекомендации по технологии применения ОДА для малых дозировок в пароводяной тракт энергоблоков ТЭС и вторых контуров АЭС с парогенераторами ВВЭР-440.
Внедрение результатов исследований. Результаты исследований ис
пользованы при разработке методических указаний (РД № 34-20.591-97) и
руководящего документа (РД ЭО 0408-02). ' :'
Личный вклад автора в работу. Лично автором выполнено: постановка задач, проектирование, изготовление экспериментальных установок, проведение экспериментов в лабораторных и испытаний в промышленных условиях, обработка и анализ полученных данных.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунков, 17 таблиц. Список использованной литературы включает 96 наименований.
Апробация* работы. Основные материалы и результаты работы докладывались и" обсуждались на пятой российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 20-21 апреля 2006 года), научно-технических семинарах ВНИИАМ (2000-2004 гг.), ИГЭУ (2008 г.).
Свойства и поведение ПАА в условиях пароводяного тракта энергоблока
Многочисленные положительные, с точки зрения промышленного, использования, свойства поверхностно-активных веществ (ПАВ), в частности, количественное и качественное изменение процессов межфазного взаимодействия на границераздела фаз газ-жидкость, ингибирование металлов; от коррозионно-эрозионного разрушения, гидрофобизация металлических поверхностей и отмывка их от образовавшихся при эксплуатации отложений, обусловили широкое применение ПАВ в различных отраслях промышленности.
Одновременно с этим возникла проблема подбора оптимальных доба- . вок ПАВ; применительно к конкретным условиям. Основными критериями использования ПАВ в тепловой энергетике являются:. , существенное снижение поверхностного натяжения (на 40-50%) на. границе раздела фаз газ-жидкость; значительная адсорбция на жидких и твердых поверхностях; ингибирование коррозии; диспергирование парокапельных и пузырьковых сред; обеспечение щелочной реакции водного раствора; паролетучесть (коэффициент распределения между кипящей водой и» насыщенным паром Кр 1); термостойкость; негорючесть; низкая степень деструкции; отсутствие гелеобразования при низких температурах водного раствора -ПАВ; отсутствие галогенидов и соединений серы; минимальная токсичность, биологическая разлагаемость; наличие доступного источника получения; невысокая стоимость.
Систематические исследования [24, 44-51] показали, что в наиболее полной степени указанным критериям отвечают пленкообразующие высшие алифатические амины, в частности октадециламин (стериламин, 1-амин-октадекан). Октадециламин (ОДА) относится к коллоидным катионо-активным ПАВ, диссоциирующим в воде с образованием положительно заряженных поверхностно-активных ионов. Формула этого вещества может быть записана в следующем виде: CH3-(CH2)i7-NH2 либо C18H37NH2. Технический продукт октадециламин (ОДА) является смесью алифатических аминов с длиной цепи Сіб и С)8 ( 95 %). Воскообразное вещество — от белого до светложелтого цвета растворимость в воде (20 С), мг/кг - 1,2-1,5; температура затвердевания, С — 36,0; температура самовоспламенения, С - 280,0; опасные реакции - нет; другие данные - неопасное вещество с точки зре ния предписания о рабочих веществах. интенсивном перемещении образует с ней устойчивую эмульсию. Для фазовой диаграммы системы ОДА-Н20, иллюстрирующей растворимость ОДА в воде, характерно появление трех областей (рис. 1.11).
На пересечении кривой концентраций насыщения 1 с кривой точек помутнения 2 находится точка Краффта «А» коллоидного раствора, после достижения которой в растворе начинают образовываться мицеллы. Эта точка для каждого вещества соответствует определенной температуре и для ОДА находится при 26 С (299 К).
Концентрацию вещества у точки Краффта называют критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). ОДА является паролетучим веществом, т.е. коэффициент его распределения между кипящей водой и насыщенным паром, рассчитанный как-отношение концентрации ОДА в насыщенном паре к концентрации в жидкой, фазе, больше единицы. На рис. 1.12 представлена «лучевая» диаграмма,коэффициентов распределения некоторых соединений при различных соотношениях плотностей воды и водяного пара и давления. Вследствие летучести паров ОДА при постоянном его дозировании в пароводяной контур всегда можно ожидать повышенную концентрацию ОДА в паровом тракте.
Интенсивность перехода ОДА из воды в насыщенный пар возрастает с увеличением значения рН раствора и концентрации ОДА в воде для низких и средних давлений и практически не зависит от этих параметров при высоких давлениях (рис. 1.13 и 1.14) [23].
Важным свойством ОДА является его способность понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз жидкость-газ в результате адсорбции слабо взаимодействующих между собой молекул ОДА в поверхностном-слое жидкости.
Адсорбируясь на жидкой поверхности, ПАВ могут образовывать- различные типы пленок: газообразные, жидкие и твердые. На поверхности воды ОДА при =48 С дает жидкорастянутую пленку, каждая молекула при этом занимает площадь 50=4,8-10-19 м2. С увеличением температуры эта пленка превращается в газообразную (5о=7,6-10 19 м2), с понижением в твердую (5о=2,ЫО 19 м2).
На рис. 1.15 представлена изотерма поверхностного натяжения водного раствора ОДА в зависимости от его концентрации. Как известно, поверхностная активность ПАВ - G, оценивается по величине отношения максимального понижения поверхностного натяжения жидкости к наименьшей концентрации ПАВ, при которой оно достигается:
Результаты исследований по влиянию концентрации ОДА на коэффициент теплоотдачи
Первый этап испытаний был осуществлен при трех фиксированных давлениях: 70, 250, 500 кПа. После дозирования ОДА видно, что вода в сосуде мутнела (возможны даже режимы, когда не видна сама исследуемая труба). Это объясняется тем, что при дозировании концентрация ОДА в воде обычно больше предела растворимости ОДА при данной температуре. В этом случае наблюдалась эмульсия ОДА.
В течение фазы предварительного нагрева водная среда опять становилась прозрачной за счет интенсивного перехода ОДА в пар и повышения его растворимости с ростом температуры.
При наличии в воде ОДА уже при q « 20 кВт/м вся исследуемая труба покрывалась цепочками пузырей, в то время как для чистой воды это происходит только при q 50 кВт/м".
На рис. 2.12 представлены данные, свидетельствующие об изменении интенсивности теплообмена при однократном дозировании ОДА. Необходимо напомнить, что дозирование ОДА осуществлялось при отключенной нагрузке на испытуемой трубе. При этом после однократного ввода ОДА его концентрация в воде в первый момент времени после включения электрической нагрузки на испытуемой трубе достаточно велика, вследствие чего происходила интенсификация теплоотдачи.
Далее, за счет своей летучести ОДА интенсивно переходил в пар, его концентрация в воде резко падала и, как следствие уровень теплоотдачи снижался. Однако, после неоднократной подачи определенных порций ОДА, происходило, по-видимому, постепенное увеличение степени его адсорбции на поверхности теплообмена (периоды А, В, С, D). При этом с ростом степени заполнения молекулами ОДА поверхности равновесное значение уровня теплоотдачи при кипении повышалось. Это происходило также и за счет увеличения равновесной концентрации ОДА в воде по мере подачи его отдельных порций в установку. на поверхности, что вело к дополнительному термическому сопротивлению. Следствием передозировки ОДА являлось резкое кратковременное ухудшение теплоотдачи при кипении (период F). Под воздействием теплового потока происходило, по-видимому, разрушение полислоя молекул ОДА и интенсивность теплоотдачи вновь начинала расти (период G). Полученные для стадии F данные очень важны, например, для правильной организации режима пуска парогенерирующей установки после ее консервации с помощью ОДА. В- период консервации, когда имеют место повышенные содержания ОДА в воде, на поверхности теплообмена возможно образование многократных слоев молекул ОДА. Поэтому для предотвращения перегрева труб необходимо в период пуска предусмотреть постепенное повышение тепловой нагрузки.
При длительной эксплуатации парогенерирующей поверхности в условиях кипения с добавками ОДА устанавливалось некоторое предельное покрытие этой поверхности молекулами ОДА, при котором теплоотдача стабилизировалась. Уровень теплоотдачи и время стабилизации процесса определялось значением теплового потока. При Р - 0,5 МПа и тепловых потоках q 285 кВт/м , 0СОДА/ССО 1, при q 285 кВт/м" теплоотдача соответствовала значениям для чистой воды (рис. 2.13).
Серия экспериментов по исследованию влияния микродобавок ОДА на процесс кипения была проведена при давлении Р — 2 МПа. Видно, что с ростом концентрации ОДА коэффициент теплоотдачи увеличивался (причем, тем больше, чем больше плотность теплового потока). В данной серии экспериментов не были зафиксированы кризисные режимы, полученные при р = 500 кПа и описанные выше. Рост относительной скорости десорбции молекул ОДА с повышением давления не дал, по-видимому, возможности для образования полислоев молекул ОДА на поверхности теплообмена. Интересным фактом явилось то, что в отличие от данных при/ = 500 кПа (рис. 2.13), при р = 2 МПа с ростом теплового потока при постоянной концентрации ОДА происходила интенсификация теплоотдачи. Сравнение этих данных является еще одним косвенным подтверждением тому, что с ростом давления (температуры) предельная степень адсорбции молекул ОДА на поверхности тепло 74
обмена снижалась. При низких давлениях (при плотной упаковке молекул ОДА на поверхности и соответствующем повышении краевого угла смачивания - О) рост тепловой нагрузки приводил к десорбции молекул ОДА с поверхности теплообмена, тем самым уменьшение (ХОДА С повышением q обусловлено только снижением т (при низких рост (ХОДА обусловлен как снижением а, так и увеличением О). В противоположность этому незначительная степень адсорбции ОДА на поверхности теплообмена с ростом давления (при этом, по-видимому, краевой угол смачивания О мало, чем отличался от значения для чистой воды) приводила к тому, что рост а обусловлен в основном снижением поверхностного натяжения воды в присутствии ОДА.
Результаты коррозионных исследований образцов в среде теплоносителя с дозировками октадециламина
В данном случае использовалось соединение пленкообразующих аминов.
Соединение аминов (СА-1) относится к классу высших алифатических аминов. СА-1 - белое, воскообразное вещество с температурой плавления 52 С, плотность - 0,83 г/см3. При температуре выше 350 С разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов и аммиака.
При консервации энергоблоков с использованием поверхностно-активного вещества различают несколько вариантов: консервация блока из холодного состояния, консервация блока в процессе расхолаживания, консервация котла с последующей консервацией всего блока. Независимо от реализуемого варианта необходим дозировочный узел для приготовления водной эмульсии.
Консервация блока заключается в организации дозирования водной эмульсии ПАА в рабочее тело в течение времени необходимого для максимальной сорбции реагента на защищаемые поверхности. Место дозирования водной эмульсии в тепловой схеме энергоблока определяется из конкретных условиях эксплуатации станции. Это может быть всас питательных, сливных или перекачивающих насосов (рис. 3.4).
Дозирование водной эмульсии СА-1 осуществляется в течение всего периода консервации (до полного формирования защитной пленки). При этом помимо контроля за режимными параметрами обеспечивается необходимый объем химконтроля по воде и пару (рис. 3.5). 91 1. Разгрузка энергоблока №6 с паровым расхолаживанием турбины и паропроводов с достижением параметров Топ 300 С, РОП«60-70 атм, Рк=0,12-0,15 кгс/см2, Ток 50 С. 2. Отключение БОУ энергоблока №6. 3. Приготовление в дозировочном узле высококонцентрированной эмульсии СА-1. 4. При достижении параметров, указанных в п.1, осуществить ввод реагентов в контур на всас БЭН-«А» (или БЭН-«Б»). 5. Осуществление периодического контроля (не реже 1 раза в 30 минут) химического состава рабочего тела (по пару и воде) с определением концентраций железа, меди, хлоридов и ПАА.
6. При существенном увеличении концентраций примесей в рабочем теле (что свидетельствует о начале «отмывки» отложений с защищаемых поверхностей) производится размыкание контура со сбросом «грязного» конденсата на шламоотвал и организуется необходимая подпитка цикла и дозировка эмульсии ПАА.
7. Дозирование эмульсии реагента осуществляется непрерывно или периодически в течение времени, необходимого для достижения в элементах блока расчетных концентраций ПАА.
Прекращение процесса консервации осуществляется после «отмывки» и удаления «рыхлых» отложений в пароводяных трактах и сорбции консервируемого реагента ПАА на защищаемые поверхности из рабочего тела. Ориентировочное время консервации составляет 8-10 часов.
8. После завершения консервации производится останов энергоблока в со ответствии со штатной инструкцией. Расконсервация энергоблока №6:
1. Удаление сорбированной в процессе консервации защитной пленки, а также отслоенных и разрыхленных (посредством воздействия ПАА) отложений с поверхностей пароводяных трактов оборудования осуществляется в процессе пуска блока в эксплуатацию (по штатным инструкциям) с поддержанием температуры в конденсаторе не ниже 70 С.
2. В процессе пуска блока осуществляется постоянный контроль за концентрациями примесей и реагента ПАА в рабочем теле по штатным пробоот борным точкам с периодичностью один; раз в 30 минут. Для-максимального удаления? из пароводяных трактов отслойных от защищаемых поверхностей: отложений и; продуктов коррозии (достижение нормативных параметров) пуск оборудования и"набор нагрузки до номинального значения осуществляется по разомкнутой схеме.
3. После достижения нормативных значений-примесей и удаления реагента ПААизрабочего тела процесс расконсервации завершается
Основная; задача. химического контроля при проведений консервации энергоблока состоит вюпределении качествафабочей среды; соблюдении технологии проведения консервации и; контроле за эффективностью удаления отложений...В процессе консервации контролируется содержание железа, ПАА, меди и хлоридов в.пробах , отобранных.в контрольных точках тракта, теплоносителя энергоблока (см. рис. 3.5).
Результаты консервации энергоблока Мб В табл. 3.5 приведены- результаты; химических анализов по всем контролируемым параметрам теплоносителя в процессе консервации- энергоблока №6:: Из полученных данных следует, что в, процессе, консервации; энергоблока была достигнута расчетная - концентрация ПАА и практически- во всех точках отбора проб (конденсат, питательная вода после деаэратора, питательная вода перед котлом, перегретый пар) наблюдалось повышение концентрации продуктов: коррозии железа, (до 280 мкг/кг при исходной концентрации 13 мкг/кг). Кроме того, в процессе консервации: наблюдалось увеличение концентрации продуктов: коррозии меди: так, в турбинном конденсате она повысилась до 45 -66 мкг/кг при исходнош концентрации 5 мкг/кг. Концентрация: хлоридовв отбираемых пробах повысилась в среднем до 95 мкг/кг при исходной концентрации 39 мкг/кг: В процессе; консервации измерялось значение рН; Характер изменения-рН связан с разложением ПАА и с образованием аммиака.
Влияние дозировки ОДА на характеристики барботажного слоя
Существенное ухудшение теплоотдачи (и соответственно снижение па-ропроизводительности ПГ) при СОДА 15 мг/кг и выше, по-видимому, связано с образованием на поверхности теплообмена полислоев молекул ОДА, которые в значительной степени увеличивают термическое сопротивление пристенной области.
Следует, однако, отметить, что в данном исследовании каждый опыт проводился в течение ограниченного промежутка времени, поэтому величина предельной концентрации ОДА в воде может быть установлена лишь при близительно. Для уточнения: полученных результатов;, необходимо по всей, вероятности, проведение-ресурсных экспериментов..
Были также проведены исследования распределения, октадециламина по высоте модели парогенератора. Как уже упоминалось, пробы для. определения: концентрации ОДА отбирались в 3-х точках модели: в; нижней (вблизи входа в модель), в Т-ой: верхней (у верхней части парогенерирующей поверхности); во 2-ой верхнеш(в паровом объеме). В- опытах было:установлено, что концентрация ОДА,в воде в верхней).части модели: (Г-ый верхний отбор) может быть в 3-5; раз выше концентрации ОДА в котловой: воде (нижний отбор). Это: явление связано, по-видимому, с тем, что октадециламин, как более легкая фракция во время, работы парогенератора? поднимается к., поверхности раздела фаз,. что способствует повышению его г концентрации в этой области. Этот факт должен учитываться при последующих промышленных,испытаниях с дозированием ОДА.
Результаты вышеупомянутых исследований позволили установить,. ЧТО: коэффициент распределения октадециламина? между котловойшодой и паром при Р- 3-5 МИа составляет::
Известно, что: гидродинамические характеристики барботажного слоя, имеющего место в парогенерирующих установках,, существенно зависят от физико-химических свойств среды [3 6j 43j 77,. 78];. Протекающие при этом процессы оказывают существенное: влияние на унос влаги,. которая в реальных условиях ограничиваетсяіусловиями надежной работы турбоустановки.
Согласно современным представлениям парораспределение в; барботаж-ной колонке характеризуется; двумя зонами: динамическим, двухфазным слоем с постоянным значением паросодержания по высоте и переходным участком от этого слоя к парокапельному потоку. Характеристики переходной зоны определяются в основном приведенной скоростью пара и давлением.
Как правило, среднее значение (р в динамическом двухфазном слое рассчитывалось по показателям датчиков №2—№4. Это связано с тем, что практически во всех режимах выше этих датчиков фиксировалось начало переходной зоны или колонка была заполнена пароводяной смесью до выходного сечения. При заполненной смесью колонке условия выхода среды через сечение существенно меньшего размера, по-видимому, обусловливали своеобразную циркуляцию потока в верхней части модели парогенератора. В этом случае стабильные значения (р по показаниям датчиков в №2-4 сменялись скачкообразным изменением (р по высоте, начиная с датчика №5.
Результаты по паросодержанию в динамическом двухфазном слое для давления от 3,0 до 5,0 МПа без добавок ПАВ в воду представлены на рис. 4.8. Там же приведен расчет для давления 4,0 МПа по формуле, предложенной в работе [79]. Вид расчетной и экспериментальной зависимости паросодержа-. ния от расхода пара через сечения колонки качественно согласуется, однако экспериментальные данные меньше расчетных примерно на 20 % по относительной величине, что подтверждает [76] ограниченную эффективность контроля р в динамическом двухфазном слое пароводяной смеси датчиками-зондами используемой конструкции.
Следует также учитывать, что конструкция модели парогенератора существенно отличается от «классической» барботажной колонки.
В серии режимов при фиксированном давлении р=Л,0 МПа и расходе пара Gn 0Д25 кг/с, относительно стабильных массовых уровнях (по показанию гидростатического уровнемера) исследовалось влияние последовательного, увеличения концентрации ОДА в воде на паросодержание в динамическом двухфазном слое и протяженность переходного участка от двухфазного слоя к парокапельному потоку.
Результаты представлены на рис. 4.9 (датчику №2 соответствует отметка 40 мм), на котором также приведено расчетное изменение парораспределения по данным работы [79]. На этом же рисунке приведены данные по парораспределению без добавок ОДА в котловую воду, но при несколько большем расходе пара (0,149 кг/с).
