Усовершенствование конденсаторов водяных паров котлов ТЭС за счет интенсификации теплообмена

        НИУ «МЭИ»

Кафедра Инженерной Теплофизики

Реферат по курсу

«Методы интенсификации теплообмена».

Тема:

«Усовершенствование конденсаторов водяных паров котлов ТЭС за счет интенсификации теплообмена»

Группа: ТФ-10-07

Студент: Чекменева Е.С.

Москва

2011 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………….......3

Методы стабильного поддержания капельной конденсации…………..……....4

Применение ПАВ………………………………………………………………....5

Особенности механизма капельной конденсации………………………………6

Капельная конденсация смесей некоторых паров………………………………8

Перспективы применения нанотехнологий для интенсификации капельной конденсации………………………

Введение

Теплообменные аппараты, передача тепла в которых сопровождается конденсацией пара на охлаждаемых поверхностях, является неотъемлемой частью различных установок, в том числе и на ТЭЦ.

Современные конденсаторы представляют собой металлоемкую и дорогостоящую конструкцию, поэтому интенсификация теплообмена в них имеет важное практическое значение.

Одним из методов интенсификации теплообмена со стороны пара является получение на поверхности капельной формы конденсации. Известно, что при капельной конденсации коэффициент теплоотдачи в (3 ÷ 10) раз больше, чем при пленочной. Высокая интенсивность теплоотдачи при капельной конденсации объясняется наличием на поверхности теплообмена участков, покрытых конденсированной фазой исключительно малой толщины. На этих участках интенсивность теплоотдачи может ограничиваться только термическим сопротивлением фазового перехода.

Одним из методов обеспечения капельной конденсации является нанесение гидрофобизатора непосредственно на поверхность теплообмена. Другим методом является периодический и непрерывный ввод в пар поверхностно-активных веществ, при этом на поверхности теплообмена всегда восстанавливается мономолекулярный слой гидрофобизатора.

Методы стабильного поддержания капельной конденсации.

Капельная конденсация наблюдается при несмачиваемости поверхности теплообмена. Несмачиваемость достигается гидрофобизацией поверхности конденсации поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Применяемые к настоящему времени методы поддержания капельной конденсации, как в лабораторном, так и в промышленном масштабе согласно [1, 2] можно классифицировать следующим образом:

1) предварительное нанесение гидрофобизатора на поверхность конденсации;

2) периодическая или непрерывная инжекция гидрофобизатора в пар.

Метод предварительного нанесения на поверхности конденсации органического гидрофобизатора в основном применялся в лабораторных условиях. Гидрофобизатор наносился на поверхность щеткой или исследуемый образец погружался в раствор с гидрофобизатором. Однако при таком методе гидрофобизации поверхности теплообмена, качественная капельная конденсация наблюдалась только в течение короткого отрезка времени от 2 до 60 часов. Поэтому указанный метод не приемлем в промышленных условиях.

Преимущество метода получения капельной конденсации, основанного на периодической или непрерывной инжекции гидрофобизатора в паровой контур, заключается в том, что при его применении обеспечивается стабильное поддержание капельной конденсации в течение весьма длительного интервала времени, поскольку поврежденный слой гидрофобизатора будет постоянно восстанавливаться.

Проведено много работ по исследованию капельной конденсации, полученной при инжекции гидрофобизаторов. Из результатов следует, что при периодической и непрерывной инжекции гидрофобизатора в пар уровень теплоотдачи несколько ниже, чем при капельной конденсации на предварительно гидрофобизированных поверхностях. Это объясняется спецификой капельной конденсации, получаемой при инжекции гидрофобизатора в пар. При этом появляются следующие эффекты: 1) неоднородность поля концентрации гидрофобизатора в паровой фазе приводит к возникновению диффузного сопротивления; 2) адсорбция молекул гидрофобизатора на поверхность конденсата уменьшает поверхностное натяжение, приводящее к ухудшению условий несмачиваемости, а также уменьшается коэффициент конденсации.

Применение ПАВ

Как уже было сказано, несмачиваемость металла достигается нанесением на его поверхность ПАВ-лиофобизаторов, молекулы которых асимметрично построены из полярной и неполярной групп.

При адсорбции таких молекул твердой фазой полярная группа направляется в сторону более твердой фазы, неполярная же часть молекулы остается в менее полярной фазе (соприкасается с паром). Поверхностная активность возрастает с увеличением асимметрии адсорбируемой молекулы.

В качестве лиофобизаторов применяют различные органические соединения полярно-неполярного строения, которые наряду с неполярной чисто углеводородной частью содержать полярные, активные группы на основе атомов серы, кремния и других элементов. Последние обуславливают связь молекул с металлом, неполярные «хвосты» образуют водоотталкивающий «частокол» («частокол Лэнгмюра»).