Русская версия English version

Экспериментальные исследования и моделирование процессов удаления из воды углекислоты в деаэраторах атмосферного давления

Г.В. Ледуховский

Вестник ИГЭУ, 2016 г. выпуск 3, сс. 5—13

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Проектирование деаэрационных установок и их режимная наладка связаны с поиском таких значений конструктивных и режимных параметров, которые обеспечивают требуемое химическое качество деаэрированной воды. Наибольшие трудности вызывает прогнозирование показателей эффективности декарбонизации воды в деаэраторах, поскольку это связано с моделированием процессов гидродинамики и тепломассообмена, осложненных химическими реакциями. Ранее нами разработана математическая модель процесса удаления из воды углекислоты в деаэраторе заданной конструкции при известных параметрах режима его работы. Эта модель содержит параметр идентификации – константу скорости реакции, моделирующей процесс термического разложения гидрокарбонатов, определяемую экспериментальным путем. Были вычислены значения этой константы для ограниченных, особенно по деаэраторам с барботажом в баке, диапазонов изменения влияющих параметров, что не позволило выполнить полноценную проверку точности предложенной модели. Для решения этой задачи требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований. 

Методы и материалы: Исследования проведены с использованием методов экспериментальных исследований, химической кинетики, математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики.

Результаты: Проведены экспериментальные исследования процессов удаления из воды углекислоты в деаэраторах атмосферного давления. Выполнена обработка их результатов, позволившая рассчитать значения константы скорости реакции, моделирующей процесс термического разложения гидрокарбонатов, в широких диапазонах изменения влияющих факторов. Полученные данные позволили выявить для деаэраторов с барботажом в баке и уточнить для деаэраторов без барботажа в баке диапазоны изменения общей щелочности деаэрируемой воды, в которых вероятно протекание рассматриваемого процесса как реакции первого или второго порядков. В результате получено замкнутое математическое описание процессов декарбонизации воды в деаэраторах, статистическая оценка точности которого выполнена по результатам сопоставления расчетных и экспериментальных значений выбранных показателей эффективности.

Выводы: Математическая модель процесса удаления из воды углекислоты при деаэрации после экспериментального уточнения параметров идентификации позволяет прогнозировать значения показателей эффективности декарбонизации для деаэраторов с барботажом в баке и без него с точностью, соответствующей нормативной точности методов и средств количественного химического анализа.

Ключевые слова: деаэрация, декарбонизация, угольная кислота, диоксид углерода, математическая модель, константа скорости реакции, химическое равновесие, экспериментальные исследования, теория вероятностей, проверка гипотез. 

Список литературы на русском языке: 

1. Акользин П.А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования. – М.: Энергоиздат, 1982. – 304 с.

2. Йовчев М. Коррозия теплоэнергетического и ядерно-энергетического оборудования; пер. с болг. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 222 с.

3. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 254 с.

4. Шарапов В.И., Цюра Д.В. Термические деаэраторы. – Ульяновск, 2003. – 560 с.

5. Особенности декарбонизации воды термическими струйно-барботажными деаэраторами атмосферного давления / Е.В. Барочкин, А.В. Мошкарин, В.Н. Виноградов и др. // Теплоэнергетика. – 2012. – № 7. – С. 40–44.

6. Методика прогнозирования рН воды, выработанной деаэраторами атмосферного давления / Г.В. Ледуховский, С.Д. Горшенин, В.Н. Виноградов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2015. – Вып. 6. – С. 5–9. DOI: 10.17588/2072-2672.2015.6.005-009.

7. Ледуховский Г.В., Горшенин С.Д., Коротков А.А. Уточнение механизма процесса и константного обеспечения модели термического разложения гидрокарбонатов в атмосферных деаэраторах без парового барботажа в баке // Вестник ИГЭУ. – 2013. – Вып. 3. – С. 9–15.

8. Ледуховский Г.В., Горшенин С.Д., Коротков А.А. Влияние парового барботажа в баке атмосферных деаэраторов на кинетику процесса термического разложения гидрокарбонатов // Вестник ИГЭУ. – 2015. – Вып. 3. – С. 5–12. DOI: 10.17588/2072-2672.2015.3.005-012.

9. Оликер И.И., Пермяков В.А. Термическая деаэрация воды на тепловых электростанциях. – Л.: Изд-во «Энергия», 1971. – 185 с.

10. Ларин Б.М., Ларин А.Б. Оценка эффективности декарбонизации добавочной воды атмосферными деаэраторами // Теплоэнергетика. – 2015. – № 2. – С. 77–80. DOI: 10.1134/S0040363615010075.

11. Ларин Б.М., Ларин А.Б., Колегов А.В. Измерения электропроводности и рН в системах мониторинга водного режима ТЭС. – Иваново, 2014. – 332 с.

12. Прогнозирование показателей эффективности декарбонизации воды термическими деаэраторами атмосферного давления без парового барботажа в деаэраторном баке / Г.В. Ледуховский, С.Д. Горшенин, В.Н. Виноградов и др. // Теплоэнергетика. – 2015. – № 7. – С. 68–75. DOI: 10.1134/S0040363615070061.

Ключевые слова на русском языке: 
деаэрация, декарбонизация, угольная кислота, диоксид углерода, математическая модель, константа скорости реакции, химическое равновесие, экспериментальные исследования, теория вероятностей, проверка гипотез. ,
Ключевые слова на английском языке: 
deaeration, decarbonization, carbonic acid, carbon dioxide, mathematical model, reaction rate constant, chemical equilibrium, experimental research, probability theory, hypothesis testing
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2016.3.005-013
Количество скачиваний: 
22