ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

С целью получения опорных данных были проведены измерения коэффициентов теплопередачи в ходе предварительных эксперимен­тов на воде. Кроме того, во время испытаний в фазе 1, когда

14

1Z

Ю

Вход пара а

4 6 8 Время осаждения SiO?,V

Фиг. 4.2. Влияние отложенийSi02 на теплопередачу при AT = 11°С [і]. Расход раствора 1,9 ц/мин; концентрация Si02 800 мг,/п; рН = 7 — 7, 5. 1 — вода в ночное время, 149° С; 2 — отключение установки в ночное вре­мя; 3 — отключение установки в горячем состоянии.

Исследовалось выпадение осадков из присадок СаС12 и MgCl2 при трех различных рабочих температурах, были проведены дополнитель­ные измерения коэффициентов теплопередачи с целью установления факта, что трубопровод не заполнен образовавшимися осадками.

Основное внимание было сосредоточено на фазе 2, во время ко­торой опыты проводились при наличии кремнезема в растворе, но при отсутствии кальция и магния. Хотя в предыдущих опытах встретились значительные трудности, связанные с работой системы подачи кисло­ты, результаты, полученные в данных опытах, были аналогичны ре­зультатам, полученным в более поздних опытах.

На фиг. 4.2 - 4.4 приведены графики изменения суммарных ко­эффициентов теплопередачи в зависимости от времени образования осадка из кремнезема (времени перекачивания кислоты). На фиг. 4.2 представлены результаты, полученные при Д Г = И °С при температу­рах пара и раствора на входе 182 и 154°С. Хорошо видно, что харак­теристики теплопередачи восстанавливались во время ночной работы на деминерализованной воде или после остановки и повторного пуска на воде, на что требовалось около четырех часов. В одном случае имел место постоянный спад характеристик, когда потребовалось отключить установку в горячем состоянии.

Эксперименты при ДГ=* 3°С были проведены для определения влияния AT на образование накипи. Результаты приведены на фиг. 4.3. Хотя скорость образования накипи была меньшей, чем в случае ДГ = 11°С, она все же оставалась довольно высокой. Во время экс­периментов при Д Т= 3°С наблюдалась меньшая точность измерений и ббльшие колебания данных в уравнении теплового баланса. Это обу­словлено меньшими скоростями накопления пара и конденсата в изме­рительных емкостях, из-за чего возникал больший дрейф температур системы, чем в испытаниях при более высоких значениях Д Т. Кроме того, после образования накипи измеренная скорость конденсации становилась соизмеримой по величине с тепловыми потерями в систе­ме, что приводило к дополнительной потере точности измерений.

Большинство испытаний по исследованию образования накипи включало периоды непрерывной работы установки, не превышающие 8 ч. Был проведен один более продолжительный опыт с целью получе­ния качественного образца накипи для анализа и для выяснения, ус­танавливается ли равновесный процесс образования накипи. Планиро­вался опыт продолжительностью 16 ч. Однако образовавшиеся отложе­ния вызвали резкое ограничение расхода в холодильнике системы

Фиг. 4.3. Влияние отложений Si02 на теплопередачу при ДТ = 3°С [і]. Рао - ход раствора 1,9 л/мин; концентрация Si0 2 800 мг;/л; рН = 7 — 7,5.

Сброса спустя 13 ч после начала опыта, что заставило прекратить опыт. На фиг. 4.4 приведены результаты измерения теплопередачи в этом эксперименте, который проводился при температуре соленой воды на входе 154°С и при падении температуры в процессе вскипа­ния на Д Г = П °С. Установка при этом была отключена без промыв­ки, опорожнена и затем охлаждена в атмосфере инертного газа.

Сливной трубопровод испарителя был открыт для получения об­разца накипи. Визуальный осмотр показал, что отложения накипи бы­ли равномерно распределены по внутренней поверхности трубы, а не концентрировались на дне канавок между гофрами.

После извлечения образца накипи рабочий контур был снова зам­кнут и пущен на воде. После полутора часов работы, потребовавшихся

16 Зак. 14650

Для нагревания воды до рабочей температуры 154°С на входе и 143°С на выходе, суммарный коэффициент теплопередачи восстановился до значения 5,15 кВт/(м2. град) по сравнению с эквивалентным значе­нием коэффициента теплопередачи, равным «-2,84 кВт/(м2 • град) во время отключения установки. В течение следующих 5 ч работы коэф­фициент теплопередачи изменялся в пределах от 5,41 до 5,61 кВт/(мг. град). После работы в течение ночи на воде коэффициент теплопередачи увеличился до 6,91 кВт/(м2 • град), что сравнимо с его значениями 7,38-7,72 кВт/(м2 • град), полученными во время предварительных опытов на воде. Кремнезем, очевидно, также оказался растворенным на выходе из системы сброса, поскольку не наблюдалось никаких трудностей с поддержанием уровня.

В фазе 3 был проведен один короткий опыт при температуре па­ра на входе 182°С и Д Т = 11° для соленой воды при вскипании. Пла­нировалось провести этот опыт при температуре пара на входе 154°С, но из-за потери устойчивости потока пара на входе в нагреватель раствора после проведения опыта без подачи кислоты в систему при­шлось провести данный эксперимент при температуре на входе 177°С для достижения лучшей регулируемости потока пара. В опыте без по­дачи кислоты в систему получено значение коэффициента теплопере­дачи, равное 11,9 кВт/(м2 • град). После полутора часов работы с по­дачей кислоты, содержащей присадки солей MgCl2 и СаС12, значение коэффициента теплопередачи упало до 3,95 кВт/(м2 • град).

В течение этого опыта производительность кислотного насоса падала быстрее, чем обычно, и потребовалась промывка, так что вмес­то непрерывной работы на соленой воде установка была переключена на воду и промывалась в течение двух часов, а затем была отключе­на. В течение этих двух часов работы на воде были получены две группы данных, которым соответствовали значения коэффициента ■теплопередачи, равные 7,27 и 7,16 кВт/(м2 . град) (для чистой трубы коэффициент теплопередачи равен 8,48 кВт/(м2 • Ьрад)).

После этого установка снова была пущена и работала дополни­тельно 24 ч для исследования проблемы удаления накипи. Были полу­чены еще две группы данных при температуре на входе 182°С и ДГ= = 11° со значениями коэффициентов теплопередачи, равными соот­ветственно 7,7 и 7,37 кВт/(м2 • град).

Затем установка была отключена и охлаждена для получения об­разца оставшейся накипи. При визуальном исследовании трубопровод внутри оказался чистым, за исключением темно-фиолетовой окисной пленки. Однако были обнаружены следы утечки за верхней частью трубы, до уплотнительного кольца и красный плотный осадок на внеш­ней поверхности'трубопровода, свидетельствующий о том, что непол­ное восстановление коэффициента теплопередачи, возможно, связано с загрязнением внешней поверхности, или, возможно, окислением как внутренней, так и внешней поверхностей трубопровода.