Способ предотвращения образования накипи на поверхности теплообмена

Способ предотвращения образования накипи на поверхности теплообмена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области борьбы с накипеобразованием и может быть использовано в теплообменниках, коммунальном хозяйстве, энергетике. Цель изобретения - повышение эффективности процесса. Способ предотвращения образования накипи на поверхности теплообмена включает изоля.цию поверхности кипения от металлической поверхности нагрева, погружение в кипящую жидкость металлического электрода и подачу на него высоковольтного электроотрицательного потенциала, обеспечивающего создание на поверхности кипения отрицательного заряда с поверхностной плотностью более 1,4 . Кл/м2 Создание на поверхности кипения отрицательного заряда с указанной поверхностной плотностью способствует повышению эффективности процесса. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 F 14/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4371966/026 (22) 16.12.87 (46) 30.07.92. Бюл. М 28 (71) Институт прикладной физики АН МССР (72) А. А. Скимбов, М. К, Болога и И. А.

Кожухарь (56) Скимбов А. А. и др. Влияние электрической обработки воды на процесс накипеобразования.

"Электронная обработка материалов", 1983, N 3, с. 40 — 43. ,. Авторское свидетельство СССР

М 131743, кл. С 02 F 1/48, 1959.

Авторское свидетельство СССР

N 61808, кл. С 23 F 14/00,.1939. (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЙ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ НА ПОВЕРХНОСТИ

ТЕПЛООБМЕНА

Изобретение относится к водоподготовке, в частности к обработке с целью предотвращения образования. накипи, и может быть применено в теплообменниках коммунального хозяйства, энергетике, химической технологии и других отраслях, Известен способ водоподготовки в электрическом поле, включающий предварительное пропускание воды через зазор электродов, покрытых изоляцией и подключенных к высоковольтному источнику переменного тока. Ввиду того, что подают переменное напряжение, электрическое поле проникает частично в воду. происходит поляризация находящихся в ней коллоидных частиц, в результате чего при последующем кипячении структура накипи более рыхлая и легко снимается, «.,Я2м 1751225 A l (57) Изобретение относится к области борьбы с накипеобразованием и может быть использовано в теплообмен никах, коммун ал ьном хозяйстве, энергетике. Цел ь изобретения — повышение эффективности процесса. Способ предотвращения образования накипи на поверхности теплообмена включает изоляцию поверхности кипения от металлической поверхности нагрева, погружение в кипящую жидкость металлического электрода и подачу на него высоковольтного электроотрицательного потенциала, обеспечивающего создание на поверхности кипения отрицательного заряда с поверхно-4 стной плотностью более 1,4, 10 Кл/м

Создание на поверхности кипения отрицательного заряда с указанной поверхностной плотностью способствует повышению эффективности процесса.

Недостаток этого способа — низкая эффективность обработки, так как происходит индукция заряда переменного знака, а заряд индуцируют в слое жидкости, не прилегающей к поверхности кипения, а предварительно, и прочность накипи достаточно высокая.

Известно устройство, основанное на способе сгущения жидкости суспензий и предотвращение накипеобразования использующем коронный разряд от отрицательного . электрода. Разряд от отрицательного электрода, как известно, формирует в среде избыток отрицательных ионов, которые умягчают среду. образующаяся накипь рыхлая и легко снимается продувкой, Недостаток способа в том, что ввиду отсутствия изоляции поверхности кипения, 1751225 велики затраты электрическсуй энергии, потенциала на металлический электрод, попроисходит образование продуктов элект- груженный в кипящую жидкость. ролиза, что снижает эффективность спосо- Способ осуществляют следующим абба, разом.

Известный способ предотвращения об- 5 Он предусматривает подачу отрицаразования накипи на греющих поверхно- тельногопотенциаланаэпектродпогруженстях, который служит прототипом, ный в кипящую жидкость. Причем величина отличаеТся тем, что греющую поверхность потенциала с учетом выражения (1) опредеизолируют электрически. ляется по формуле

Недостаток этого способа в том, что не 10 o„1410 — 4 используют наложение внешнегаполя и не д) 885 0-12 - <=1,58107» йндуцируют специально заряд на поверхности кипейия.

Цель изобретения — увеличение эффекгде d — толщина изоляции; тгийости предотвращения образования íà- 15 а — относительная диэлектрическая проницаемость изоляции.

ПОСтаВЛЕйНая цЕЛЬдОСтИГаЕтСатЕМ,ЧтО ОЦЕНИМ КОНцЕН РаЦИЮ Пэл ИэбЫ а Отна поверхйости кипения дополнительно инополнительно ин» рицательных йонов, обусловленную индукцией заряда, и сравним с равновесной дуцируют отрицательный заряд с йооеурхно- стной плотностью более 1,4 ° 104 кп/м2 20 конЦентРаЦией ионов

Ф -- рт и р ь.л ь-.:, e þ M юмтлк .. рицательного потенциала на металлический " 8 е е: е электрод, погруженный в кипящую жид- (\ кость. ..: -..::- - .:: -.: : - .. где р- плотность избыточного отрицательИндукция отроицательйогог заряда на по- 25 ного заряда; верхность кипейия делает рабочую среду .- . е- заряд электрона; щелочной, что предотвращает образование ": с6 — поверхностная плотность индуцитвердой накипи, она образуется" в виде рованйыого заряда; хлопьев и легко удаляется продувкой; д — толщина слоя избыточной концентКоноцентрация- отрицательнгыху ионов, 30 рацией заряда (дебаевская длина экранирообесйечивающих необходиму1о" жегСткость вания, определяемая формулой: для предотвращения образования твердой йакипи, рассчитывается по заданной напря-: .. 8=в женности (Е) поля s изоляционном слое и ::, s no еггтотдилэлектричтеской пронйцаетмости (его ) 35 где ае — диэлектрическая проницаемость bio формуле.:. - : ::.:: . .:-:,: .. - :,воды; о „= о E, . (1) . Š— максимальная напряженность поля в пограничном слое; где есо — диэтулгектрйчтеская проницаемость К вЂ” постоянная Больцмана; изоляции; -" .. . . 40 Т вЂ” абсолютная температура;

E — напряженность поля B изоляцион- . no — равновесная концентрация ион щ в ном слое-.. ::::-:.::,".:":: .. -,..:,чистой воде.

Численные значения величин, входя-, твк квк согласно экслериментвллвунйгм : . стих в формулу 3), таковы: е e,«=8,85.10 в 1 данным эффект наблюдается -йри йайря- 45 х 81 =7,17 .1 01 Ф/м; Е = 2.2 ° 10 Вlм; К = жтенностях поля, превышающих 2,2 10 =1,38 10. дж/К; Т =.300 К; и, =.6.10 м; 6, -2д, . - 18 -3,.

В/м, согласно формуле(1) плотность заряда г е = 1,6 ° 101 Кл . на:повесрхйости кипения при eo = 8,85- . Подставляя эти величины в формулу(3).

1012 ф/м, е "7- диэлектрическая прони- находим цаемость стекла. а =8,85 10 72,2 108 50:; и, pe.1()2

= 1,4 ° 104 Кл/м2, т. Е. плотность индуциро- . пэл-2,24 ° 10 м и 61 18

Г ванного отрицательного заряда на поверх) .ности кипениЯ должно быть Равно ипи т.е.средняя избыточная концентрация ин-. пРевь1шать УкаэаннУЮ вел чи У. дуцированного заряда, обусловленная по

55 . пяризацией воды. более чем на два порядка превышает равновесную концентрацию

Наложение попа на изолЯцию заданной - гидроксильных групп в чистой воде. Если напряженности и направления (знака) обес- учесть, что указанная концентрация в слов печивают подачей электроотрицатепьного резко возрастает с уменьшением расстояi 751225

Составитель P.Óõëèíoâà

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Кравчук

Редактор Н.Швыдкая Заказ 2666 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. tA

l слое резко возрастает с уменьшением рас- Аналогичные опыты проводились с постояния от поверхности кипения, то прове- дачей положительного потенциала на стерденная оценка занижена. Таким образом, жень (воду) и без высокого напряжения и индукция отрицательного заряда в воде, концентрации солей в воде в 2; 3 и 4 раза прилегающей к поверхности кипения, до- 5 меньше вышеуказанной. статочна для обеспечения щелочного слоя В случае подачй отрицательного потеннаней,чтопредотвращаетнакипеобразова- циалг на стержень ф =,—.4,5 кВ и выше ние.. накипь образовалаСь в виде хлопьев в"жидкости и не осаждалась на стенках ст;-кана;

Пример осуществления способа. В стек- 10 последняя оставалась -чистой, беэ накипи, лянный термостойкий стакан емкостью 300 Во втором(положительном потенцйале и нумл, установленный на заземленную метал- левом потенциале стержня) на стенках и дне лическую подставку; положенную на злект- стакана образовалась плотная твердая нароплитку, заливали 250 мл водопроводной кипь. воды (содержащей в 1 л водопроводной во- 15 Такйм образом; соэ) ание отрицательды 11 мг К; 83,4 мг Na; 106,2 мл Са +;28,3 ного индукционного заряда в слое воды, мл Mg2+; 152,5 мл СГ; 132,8 мл SO4 -; 320 мл прилегающей к йоверхности кипения, предНСОз), в жидкость погружали металлйче- отвращает образование на ней накйпи. ский стержень вертикально, нижний торец, . : Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я которого отстоял от дна стакана на 2 — 3 мм, 20 Способ предотвращения образования и подключали к высоковольтному о грйца-" накипи на поверхности теплообмена, вклютельному полюсу источника напряжения. чающий изоляцию поверхнОсти кипения от

p=-4,5 кВ,.а также и электроплитку. Кипе- металлической поверхности нагрева; о тл иние воды в стакане продолжалось до сни- ч а ю шийся :тем; что, с целью повышейия жения ее уровня в стакане до 2 - 3 мм, т." 25 "эффективности процесса, на поверхности е. не ниже торца высоковольтного стерж- кипения дополнительно ийдуцйруют отриня. Напряженность поля в стенке стакана цательный заряд с йоверхностной плотноопределялась по формуле . . :; . стью более 1,4 10 кл/м путем подачи

-4

Е= р/h, высоi

30 потенциала на металлический электрод. погде h — толщина стенки стакана. . груженный в кипящую жидкость.