Файл: Г.В. Ушаков Контрольные задачи по курсу Водоподготовка и методические указания по их выполнению.pdf

11

шлама или накипи. Часть их, иногда весьма значительная, уходит из котла с продувочной водой. Поэтому целесообразно ввести понятие о коэффициенте накопления загрязнений в котле Кз, равном

где Вф — фактическое количество отложившихся в котле твер-

дых веществ, кг.

При Кз =1 все вносимые в котел вещества остаются в нем, т.

е. происходит максимальное загрязнение котла, что, однако, на практике не наблюдается. Условие Кз = 0 отвечает безнакипному

состоянию поверхностей котла. В действительности 0 < Кз <1, и

задача правильной эксплуатации заключается в том, чтобы держать Кз возможно ближе к нулю. На величину коэффициента Кз влия-

ют многие факторы, из которых можно, например, упомянуть свойства шлама, состояние внутренней поверхности, величину теплового потока, интенсивность циркуляции и т. д. Опыт показывает, что численное значение Кз для разных станций, а иногда и разных

котлов одной и той же станции колеблется в широких границах. Величину Вф для водотрубных котлов (допускающих шаро-

шение) на практике определяют путем очистки от отложений внутренних поверхностей труб с помощью шарошки (системы вращающихся фрез). Для этого в том или ином элементе поверхности нагрева котла (панель бокового или заднего экрана, первый кипятильный пучок и т. п.) намечают несколько контрольных труб, которые и подвергают контрольному шарошению. Удаляемые из труб шарошкой отложения собирают и взвешивают. Зная количество отложений в данной контрольной трубе bi и ее поверхность нагрева

hi , можно определить удельную загрязненность трубы σ (г/м2),

считая, что отложения распределены в ней равномерно по всей поверхности:

Используя эти данные, можно определить среднее значение удельной загрязненности для всех контрольных труб данного элемента поверхности нагрева:

12

где i − количество контрольных труб в данном элементе поверхности нагрева котла, шт.; Σbi - общее количество отложений со всех

контрольных труб; Σhi −суммарная поверхность нагрева контроль-

ных труб, м2.

Считается, что для экранированных котлов σ =20 г/м2. Если принять, что найденная таким путем величина σ характеризует удельное загрязнение поверхности всего элемента, что может оказаться справедливым при правильном выборе числа и расположения контрольных труб, то количество отложений на всей поверхно-

на 1 т питательной воды, поданной в котел за тот же промежуток времени. Можно считать приемлемым, если при t = 8000 ч значение σщ не превышает 0,04 г/г, что примерно соответствует удель-

ной загрязненности поверхности нагрева котла σ = 20 г/м2. Следует обратить внимание на весьма малое приведенное численное значение величины σщ. Оно соответствует величине жесткости пита-

тельной воды, примерно равной 0,8 мкг-экв/л.

В том случае, когда возникшие в котле отложения состоят в основном из соединений кальция и магния, т. е. обусловлены жесткостью питательной воды, значение σщможно определить из сле-

дующего приближенного равенства:

13

где Эс — некоторый условный эквивалент для суммы веществ, образующих отложений; ЖО - жесткость воды, мг-экв/л.

Среднюю толщину отложений можно определить по формуле

δ = В , мм (29) hρ103

где В - количество отложений, собранных с поверхности нагрева h , г; ρ −плотность отложений, кг/м3.

При прочих равных условиях можно предполагать, что отложение накипи или шлама будет пропорционально паронапряжению

Вместо Ж0 может быть подставлена некоторая средняя кон-

центрация всех накипе- и шламообразующих соединений, условно выраженная в мг-экв/л.

Если в котле протекают процессы, связанные с выпадением в осадок или разложением некоторого вещества, то количество его, выпавшее в осадок или разложившееся, R может быть определено из равенства

где Sп.в, Sк.в - концентрация вещества соответственно в питательной и котловой воде, мг/л (мг-экв/л), рп - величина продувки котла

в долях паропроизводительности. Если R = 0 , то получаем равенство

Если же

то R ≠ 0 , и, следовательно, образуется осадок или происходит распад вещества. Максимальное значение R достигается при

рп(Sк.в − Sп.в) = 0 или Sк.в = Sп.в.

При данном значении разности ( Sк.в − Sп.в) величина R тем больше, чем меньше продувка котла рн. Вот почему при повы-

шенной концентрации железа в питательной воде для предотвращения железоокисных отложений нежелательно снижать продувку котла меньше 1%.

Если вещество подвергается в котле распаду, то величина распада ∆S может быть определена по формуле

где Sкр.в , Sкф.в - расчетная (определенная по формуле П-14) и фак-

тическая концентрации рассматриваемого вещества в котловой воде, мг/л (мг-экв/л).

3. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Способы выражения концентрации

Задача 3.1.В 0,5 м3 раствора содержится 25 кг кальцинированной соды Nа2СО3. Выразить концентрацию раствора в рассмотренных выше единицах измерения, если плотность раствора равна 1,05.

Решение

Проценты по массе.

Сначала получаем количество соды, находящейся в 100 л раствора. Оно, очевидно, составит 5 кг. 100 л раствора с плотностью 1,05 будут составлять 105 кг. Тогда

= 5 100 Св.п 105

Тот же результат будет получен, если объем раствора будет предварительно переведен в литры, а величина qв в граммы:

Молярная концентрация.

Подставляем численные значения величин в формулу

См = qв = 25 = 0,47 г-моль/л. VM 0,5 106

Нормальная (эквивалентная) концентрация при использовании соды для умягчения воды, т. е. при эквивалентной массе соды, равной половине молекулярного веса.

В формулу

Сэ = Со′.к = qв103

Эк VЭк

следует подставить численное значение qв, выраженное в мг/л, и

V − в л. Эквивалентную массу соды в данном случае следует принять равной 53:

Задача 3.2. Анализ сырой воды следующий (в мг/л): Na+ = 73,6;

Са2+ = 74,7; Мg2+ = 19,5; NH4+ = 3,8; SO42- = 231,8; С1- = 59,0; NO2- = 0,03; NО3- = 0,98; жесткость Жо = 5,33 мг-экв/л, щелочность

Що = 2,24 мг-экв1л. Проверить точность выполнения анализа.

Решение. Вначале необходимо выразить концентрацию всех ионов в эквивалентной форме делением данной объемной концентрации на эквивалентную массу соответствующего иона: