КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Кристаллизация веществ из раствора

Процесс кристаллизации состоит из двух стадий: образование центров кристаллизации (зародышей) и рост кристаллов (зародышей). Зародышами

Таблица 12.4. Допустимые значения показателей работы блока СКД, определяемые качеством водно-химического режима

Показатели работы блока

Допустимые значения

Занос проточной части ЦВД турбины (относи­тельный рост давления в регулирующей ступе­ни)

3%

Скорость роста температуры наружной стенки трубы НРЧ

5°С/1 ООО ч

Температура наружной стенки трубы

Не выше 545°С

Загрязненность внутренними отложениями труб НРЧ

150 г/м2 (мазут) 300 г/м2 (газ, уголь)

Скорость равномерной коррозии стали водокон - денсатного тракта

25 мг/(м2ч)

Скорость язвенной коррозии стали поверхно­стей нагрева парового котла за 5 лет

0,05 мм/год

Присосы охлаждающей воды в конденсаторе

0,003%

Могут служить не только самопроизвольно образовавшиеся частицы самого вещества, но (центрами кристаллизации) любые другие частицы, способные адсорбировать на своей поверхности молекулы или ионы кристаллизующе­гося вещества. Такого типа центры всегда присутствуют на поверхности труб и в объеме водного теплоносителя. Поэтому первая стадия кристалли­зации в реальных условиях не лимитирует скорость всего процесса.

JPoct кристаллов определяется двумя процессами: диффузией строи­тельных частиц к поверхности кристалла и введение их в определенные места кристалла.

Рассмотрим изменение концентрации примеси вблизи поверхности кристалла (рис. 12.50).

На поверхности кристалла концентрация примеси соответствует рас­творимости вещества С° при температуре в данной точке (на поверхности кристалла, трубы и т. д.).

Около кристалла находится поверхностный слой жидкости толщи­ной So, в пределах которого действуют силы ван-дер-ваальсовского, электро­статического взаимодействия между молекулами твердой фазы и жидкости. Этот слой жидкости практически неподвижен.

Поверхностный слой жидкости контактирует с диффузионным при­стенным слоем толщиной <5д, в котором перемещение примеси (в молекуляр­ной или дисперсной форме) происходит за счет диффузии под воздействием градиента концентрации (точнее — градиента химического потенциала). На

Рис. 12.50. Изменение концентрации примеси около поверхности кристал­ла в процессе кристаллизации веще­ства из раствора.

Границе этих слоев концентрация примеси С*. Дальше располагается ядро потока (в двухслойной модели пристенного слоя) с концентрацией приме­си Сп.

Интенсивность доставки вещества через диффузионный слой к поверх­ности кристалла </д, кг/(м2с), рассчитывается по уравнению Фика

Где Дк — коэффициент диффузии, рассчитанный по'средней температуре жидкости в диффузионном слое.

500 ГЛАВА 12

Кристаллизация веществ из раствора

Рис. 12.51. Схема процесса собственно кристаллизации вещества.

Принимая, что изменение концентрации примеси в диффузионном слое близко к линейному, преобразуем (12.78):

-вд-зд^дй-а)

Процесс собственно кристаллизации вещества можно разделить на два этапа (рис. 12.51): адсорбция частицы поверхностью, миграция ее в поверх­ностном слое жидкости к свободному месту в кристаллической решетке,
внедрение в кристаллическую решетку Этот процесс обычно описывается уравнением химической реакции первой степени

JKp = Кр(Сі-С°), (12.80)

Где JKp — скорость роста кристалла, кг/(м2с); Кр — константа скорости реакции.

Константа скорости реакции зависит от вещества, коэффициента диф­фузии частицы в поверхностном слое DCT (по температуре стенки), кри­сталлической решетки, дефектов в ней и т. д.

В стационарном режиме 7Д = JKp = J. Результирующий поток будет равен

J = Ккр(Сп — С0), (12.81)

Где Ккр — коэффициент скорости кристаллизации. Исключим из (12.79) и (12.80) концентрацию Сі.

Из<12-79 •■с°-с< = Чтй)>

Cn~c° = J(jDjs:) + 'k)-

Из (12.80): С, - С° = Лр(^). После сложения

Или

П--П<> = .т(

'(АкЛд) к^

Сопоставление полученного выражения с (12.81) показывает, что

Ккр - (ВД,) + кр (12-82)

Отсюда коэффициент скорости кристаллизации будет равен

Ту - __ ______ 1______ __ _____ ^ж_____________ / 1 2

Кр SjDn + 1/Кр {5а -f Дк/Кр) 1 ■

Коэффициент скорости кристаллизации определяется скоростью до­ставки примеси к месту кристаллизации и скоростью самого процесса кри­сталлизации.

Если скорость доставки значительно меньше скорости реакции (Дс/5д <^.Кр), то Ккр « Дк/5д, т. е. весь процесс кристаллизации кон­тролируется доставкой вещества. Наоборот, при Кр < DyK/SJX коэффициент

Ккр ~ Кр. Следовательно, процесс кристаллизации какого-либо вещества из раствора на твердой поверхности определяется стадией, идущей с наи­меньшей скоростью.

Введем понятие пересыщения раствора (3

(С - С°)

/З-1-^. (12.84)

Тогда скорость кристаллизации

^^"(кткщ)^ (12-85>

При больших пересыщениях скорость собственно кристаллизации вы­сока и лимитирующей стадией становится диффузия вещества к поверхно­сти кристалла. Доставка вещества к кристаллу ограничивает скорость его роста и при высоких температурах, так как с увеличением температуры Кр растет. Для водных растворов солей и некоторых веществ органического происхождения диффузия контролирует рост кристаллов при температуре выше 45-50°С.

С уменьшением пересыщения возрастает роль процесса собственно кристаллизации. Рост кристаллов происходит и при очень маленьких пере­сыщениях. Этот процесс связан с наличием дефектов в структуре и дисло­кациями в растущем Кристалле. К дефектам относятся трещины, изломы, шероховатости поверхности. При пересыщении порядка [3 « 10~3 и выше скорость роста кристаллов может быть представлена в виде зависимости

J — йкрДк/ЗС0, (12.86)

Где акр характеризует опорные размеры кристалла.

Как видно из анализа процесса кристаллизации, в доставке вещества и собственно кристаллизации существенную роль играют диффузионные процессы. При Дк « 0 Ккр « 0, кристаллизация вещества происходить не будет. Если же DCT « 0, то Кр « 0, т. е. при наличии примеси около поверхности твердой фазы сам процесс кристаллизации не происходит.

Когда возможны эти случаи в паровых котлах?

При сверхкритическом давлении в зоне максимальной теплоемкости (рис. 12.52) происходит резкое снижение коэффициента диффузии вещества в водном теплоносителе. Это связано с коренной перестройкой структуры воды, когда подвижность ее молекул и коэффициент самодиффузии воды резко снижаются.

Рассмотрим изменение температуры водного теплоносителя при сверх­критическом давлении по длине обогреваемой трубы в какой-то момент времени. На рис. 12.53 показано, что в сечении 1-1 температура воды ста­новится равной температуре максимальной теплоемкости Тмт у поверхности

Кристаллизация веществ из раствора

Рис. 12.52. Зависимость коэффициента. Рис. 12.53. Граница температуры макси - диффузии вещества в водном теплоно - мальной теплоемкости Тмт в потоке вод - сителе при сверхкритическом давлении ного теплоносителя, от температуры.

Трубы, а затем, по мере прогрева среды, зона с Тмт проникает все дальше по сечению трубы, пока ядро потока (в сечении 2-2) не прогреется до этой температуры.

Когда температура среды в поверхностном слое у кристалла близка к Тмт (в районе сечения 1-1 на рис. 12.53), DCT резко снижается, что тормо­зит сам процесс кристаллизации (рис. 12.54). Дальше по ходу среды DCT уве­личивается, рост кристалла возобновляется. Но зона Тмт смещается в диф­фузионный пристенный слой, Дк и скорость доставки резко уменьшаются (условно сечение 3-3 на рис. 12.53), что приводит к снижению скорости роста кристалла (рис. 12.54, сечение 3-3).

Таким образом, при изменении температуры водного теплоносителя СКД по длине трубы возможны участки, где скорость кристаллизации при­меси и, следовательно, роста массы отложений на поверхности трубы за­медляется из-за снижения скорости диффузии вещества.

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Требования к котельной (топочной) на твердом топливе: основные нюансы от специалистов компании Статус 24

Проектирование и сборка составляющих для системы обогрева должна быть четко согласовано со строительными стандартами к отопительным помещениям.

ТТ котлы, электричество и тепловой насос, как альтернатива газу.

Тарифы на центральное отопление постоянно растут, оплата этой коммунальной услуги отнимает большую часть платежей семьи. Отличным выходом может стать выбор альтернативного источника тепловой энергии, который должен стать энергосберегающим, недорогим и …

Подбор мощности твердотопливного котла.

Наиболее важным параметром, от которого зависит удобство и комфорт использования котла, является его мощность. Неправильно подобранная мощность грозит Вам целым рядом проблем и неудобств. Самой распространенной ошибкой является недостаточная мощность

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.