КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Влияние внутритрубных отложеиий на температурный режим обогреваемых труб

Питательная вода, поступающая в паровой котел, содержит определен­ное количество примеси (оксиды железа, меди и других металлов, соли жесткости, кислород, углекислота и т. д. — см. главу 12). По мере прохожде­ния водного теплоносителя по пароводяному тракту котла часть примеси осаждается на внутренней поверхности трубы. При контакте теплоносите­ля со стенкой происходит коррозия металла, продукты коррозии частично переходят в воду, а частично остаются на поверхности металла. Суммарное количество продуктов коррозии на поверхности и осадившейся примеси представляет собой внутритрубные отложения.

Наличие отложений на внутренней поверхности обогреваемой трубы сказывается двояко на температурном режиме: 1) изменяется коэффициент теплоотдачи а2 2) слой отложений представляет собой дополнительное термическое сопротивление.

Внутритрубные отложения имеют капиллярно-пористую структуру, диаметр капилляров составляет от 0,5 до 8 - f 10 мкм, количество их до­стигает 3000-5000 на 1 мм2. Шероховатая поверхность отложений интен­сифицирует теплообмен в области однофазного потока в зоне ухудшенного теплообмена (на закризисном участке) в 2-6 раз. Пористая структура спо­собствует усилению парообразования, т. к. увеличивается число центров парообразования. С одной стороны, это усиливает теплоотдачу; с другой стороны — паровая пленка образуется при меньших значениях паросодер­жания. Кризис теплоотдачи наступает при меньших значениях теплового потока, но скачок температуры при кризисе в 1,5-3 раза меньше. В некото­рых случаях (непроточные пористые отложения, отложения накипеобразо - вателей в пористой матрице и т. д.) скачок температуры может быть заметно вьіще, чем на чистой трубе. Расчет теплообмена ведется без учета влияния отложений на а2.

Термическое сопротивление слоя отложений составляет значитель - нУк> величину, повышает температуру стенки трубы на десятки градусов и> поэтому, обязательно учитывается при анализе температурного режи­ма трубы.

Перепад (разность) температур в слое отложений At0тл зависит от теп лового потока qBH = p/3qMaKc, толщины слоя йотл и его теплопроводности Аотл Толщина слоя отложений может составлять десятки и сотни мкм, коэффи циент теплопроводности Аотл — 0, 3 ~3 Вт/(м-К). Величина At0тл составляет

Д, _ Яви 100 А~

Ш<ггл ~ 100 ' Аотл ' °тл

Где перепад температуры в слое отложений Д£"тл? отнесенный ь <7вн = 100 кВт/м2, определяется по номограмме рис. 9.16 в зависимости ОТ Аотл, Вт/(м-К), и 50ТЛ, мкм.

Из рис. 9.16 видно, что при 5отп — 100 мкм, Аотл = 1 Вт/(м-К), <7вн — 100 кВт/м2 перепад температур в слое отложений f" составит 10°С. В зоне высоких тепловых потоков [qBH = 500-800 кВт/м1) это уже будет

T-0Jn = —— • 10 = 50 + 80°С. На эту же величину возрастет средняя

Температура стенки tcc? и температура наружной поверхности Отсюда следует: для обеспечения надежности работы трубы (по прочности и окали - нообразованию) мы должны применить более жаропрочную и жаростойкуК) сталь или, при той же марке стали, уменьшить температуру рабочей среды на 50-80°С. Первый путь ведет к удорожанию поверхности нагрева и все­го котла, второй путь трудно осуществить, так как на последовательности включения поверхностей нагрева влияет много других факторов, однако при выборе тепловой схемы котла необходимо учитывать и этот фактор.