Горный вестник Узбекистана 2006 №4

6
5
4
3
2
1
0

 4 _;

m ²  K


Вт


(a)

w
представлены на рис. 1 и 2. Некоторые результаты приведены в работе [1]. Экспериментально определе- на и показана зависимость термического сопротивле- ния слоя солеотложений на гладкой трубе от времени при различных значениях скорости течения и темпе-
1
0,8
0,6
0,4
. 100 . . 200
^τ, час
(b)

ратуры стенки,
а  W  0,5
м / с
0
T  85,8  95,7 ⁰C;
0,2
0
τ,

b  W  1,1 м / с,
T_w  50  69 C;
c  W  1,52 м / с;
. 100 . . 200
час

w
_{T  47,2  60,1} ⁰_C , а также при различных значениях
1
0,8
(c)

карбонатной жесткости воды
0,6

( 
С₁  2,35 мг - экв/л ^,
  C₁
 8,5 мг  экв / л ^,
0,4
0,2

^□ С₁  19 мг  экв / л ^).
На рис. 2 представлена зависимость термического
0
. 100 . . 200
^τ, час

сопротивления слоя солеотложений на трубе с накат- кой от времени при относительной глубине канавки
Рис. 1. Зависимость термического сопро- тивления слоя отложения от режимных
параметров работы теплообменника

 / d_н  0,03 ^{( dн - наружный диаметр трубы с на-}

каткой) и различных значений шага накатки
Рассмотрим подробнее стадию образования моле-

^{(o   0,25;   h / d}н
H
 0,44; ^- h / d_н  0,625;
кул карбоната кальция в результате химических реак- ций, происходящих в растворе. Раствор, который

x  h / d_н  0,75) ^. а  W 0,15 м / c; b W  1м / с;

3
Значения карбонатной жесткости воды всюду оди- наковы _{С1 19 мг  экв / л} . Как показали экспери-
представляет собой воду с карбонатной жесткостью, содержит нейтральные молекулы воды Н₂О, карбона- та кальция СаСО₃, гидрокарбоната кальция Са(НСО₃)₂, свободных форм углекислоты Н₂СО₃ и

3
менты, увеличение турбулизации потока, связанное с ростом скорости течения, увеличением глубины коль- цевых канавок и уменьшением шага накатки, позволя-
СО₂, а также ионы гидроксония Н₃О⁺, гидроксила ОН^-, кальция Са²⁺, полусвязанной НСО ^ и связанной

ет существенно, в 2-3 раза, снизить интенсивность
_СО 2
углекислоты. Важнейшей характеристикой рас-

роста отложений на поверхности теплообменной тру- бы.
Кинетика нарастания слоя отложений определяет- ся следующими физико-химическими стадиями трансформации и переноса вещества: I). Химической реакцией образования карбоната кальция (СаСО₃) в пересыщенном растворе электролита, который пред- ставляет собой воду с повышенной карбонатной же- сткостью. II). Диффузионным или турбулентно- диффузионным переносом карбоната кальция в на- правлении стенки. III). Адсорбцией - десорбцией мо- лекул карбоната кальция из раствора на поверхности кристаллического слоя отложений. IV). Поверхност- ной диффузией адсорбированных молекул к актив- ным зонам роста кристалла (дислокациям). V). Встраиванием адсорбированных молекул в кристал- лическую решетку кальцита.
На начальном этапе работы теплообменника, когда поверхность трубы еще свободна от отложений, встраивание заменяется гетерогенным образованием двумерных зародышей кристаллической фазы. Когда же покрытие поверхности отложениями носит "ост- ровковый" характер, могут оказаться существенными оба механизма - встраивание на контуре "островко- вых" отложений и гетерогенное зародышеобразование
твора является соотношение активностей ионов гид- роксония и гидроксила. Количественно это свойство характеризуется, так назваемым, водородным показа- телем рН (отрицательный десятичный логарифм ак- тивности ионов гидроксония) [2].

3
В рассматриваемой серии опытов рН раствора варьировал от 8 до 9, т.е. реакция раствора была ще- лочной. По данным [3] при таком значении водород- ного показателя основной формой угольной кислоты в растворе является полусвязанная форма (ионы _НСО ^- ). Содержание же связанной формы (ионы

3
СО ^2 ) не превышает 5%. Временная (карбонатная)
жесткость воды, как уже указывалось, менялась в опытах от 2,35 до 20 мг-экв/л. В пересчете на моляр-
ную концентрацию ионов Са ^2 это составляло от
0,0012 до 0,01 моль/л. Приблизительно вдвое большей

3
была молярная концентрация ионов НСО ^ . При рас-
чете ионной силы раствора (полусумма произведений молярных концентраций на квадрат заряда ионов) наличием других ионов можно было пренебречь в виду их малой концентрации. В приведенных опытах ионная сила раствора составляла от 0,0035 до 0,03 моль/л. В этой связи коэффициенты активности, где

на чистых участках поверхности.
f  a / c
a ^{- есть активность ионов, c- концентрация}

R 10

 4 _;

m ²  K

ионов, прини- мали для двух-

Откуда находим:


K ^{ c  c}

Вт
₇ валентных ио-
6 ^{нов значения}
K  f ²

II

_ o1 o2
c_o
(6)

^{Величину} K / K ^{называют также константой дис-}

⁵ от 0,8 до 0,5 по
⁴ данным [3].
социации [2]. Величина c_o1∙c_o2 представляет собой, так