влияние скорости теплоносителя на накипеобразование в пластинчатых водонагревателях
Чернышев Д.В., Купленов Н.И. (ТГУ, г.Тула, РФ)
Кирюхин А.А. (Тулатеплосеть, г.Тула, РФ)
Пока не существует единого мнения о механизме влияния скорости потока жидкости на накипеобразование. Данные экспериментальных работ по этому вопросу иногда противоречат друг другу [1-3].
Можно выделить четыре основные гипотезы, отражающие влияние скорости теплоносителя на накипеобразование: увеличение скорости, вызывает рост коэффициента теплоотдачи и, соответственно, снижение температуры поверхности, снижая пересыщение; при увеличении скорости увеличивается касательное напряжение сдвига, приводя к размыву отложений; рост скорости приводит к интенсификации образования центров кристаллизации в объеме теплоносителя, тем самым, снижая пересыщение раствора; в условиях, когда диффузионная стадия реакции кристаллизации является определяющей, увеличение скорости потока вызывает рост коэффициента массоотдачи, увеличивая интенсивность накипеобразования.
Попытки теоретического анализа влияния скорости потока на образование отложений приводят к необходимости введения ряда эмпирических коэффициентов, адаптирующих зависимости к реальным условиям. Что существенно затрудняет применение последних на практике. Наиболее общая из них [3], описывает интенсивность накипеобразования как:
,
(1)
, (2)
где 
- масса осадка; 
- время;
,
-
соответственно факторы отложения и смыва; 
- константа скорости
кристаллизации; 
- порядок реакции; 
,
,…,
-
скорость осаждения в результате влияния соответствующего фактора; 
,
-
коэффициенты; 
- касательное напряжение
сдвига у стенки; 
- предельная прочность
накипи. Величина 
- скорость кристаллизации,
зависящая от физических свойств раствора и условий теплообмена, функции ,,…, могут
быть включены в уравнение в зависимости от конкретных условий осаждения накипи.
При обобщении экспериментальных данных, полученных на подогревателях сахарного сока, Сагань предложил для учета влияния скорости потока на рост термического сопротивления отложений зависимость вида
,
(3)
где 
и 
-
эмпирические коэффициенты, учитывающие химический состав теплоносителя и
строение канала.
С целью определения зависимости интенсивности накипеобразования от скорости теплоносителя на предприятии "Тулатеплосеть" было проведено исследование на теплообменнике с площадью теплообмена 18м2 с пластинами типа M10-BFG фирмы ALFA LAVAL при следующих условиях:
состав воды: жесткость общая - 13,2 мг-экв/л; карбонатная - 6,1 мг-экв/л; pH=7,2; общее солесодержание - 895мг/л; температурах нагреваемого и греющего теплоносителя соответственно 35 и 65 Со.
Эксплуатации водонагревателя проводилась при шести
скоростных режимах 0,24; 0,25; 0,41; 0,43; 0,57 и 0,59 м/с. Толщина накипи
определялась при разборке теплообменника перед регенерацией непосредственным
измерением толщины отложений при помощи индикатора. Принимая скорость накипеобразования
неизменной во времени 
, интенсивность накипеобразования
(кг/м2*сут.) определяли из выражения
Рисунок 1- Зависимость интенсивность накипеобразования от скорости теплоносителя
.
(4)
Результаты измерений приведены на рис.1.
Экспериментальные данные хорошо аппроксимируются степенной функцией
.
(5)
Выводы
Зависимость интенсивности накипеобразования от скорости теплоносителя в пластинчатых водонагревателях, также как и в кожухотрубных, имеет вид гиперболы. В небольшом интервале скоростей потока, она близка к линейной.
Литература
1. Бурд А.Л., Кривицкий В.И. Эксплуатационные испытания пластинчатых подогревателей. - Водоснабжение и сан. Техника, 1985, № 4, с. 14 – 17.
2. Жабин Г.Г. Закономерности отложения карбоната кальция на поверхности нагрева из потока некипящей жидкости. – Труды / ВОДГЕО, 1975, вып. 49, с. 42-48.
3. Сагань И.И., Разладин Ю.С. Борьба с накипеобразованием в теплообменниках. – К.: Технiка, 1986. – 134 с.