Относительной щелочностью

от Re и относительной шероховатости трубы е = —т- , где Д — высота

задавая ряд значений Qt и вычисляя ftnl; соответствующие величины А! определяются по заданной относительной шероховатости Й^/А! и значениям числа Рейнольдса (см. гл. IX)

или в безразмерном виде при относительной шероховатости e/d:

При турбулентном режиме движения коэффициент л зависит в общем случае от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости A/d (где Д' — эквивалентная шероховатость) и определяется по эмпирическим формулам. При этом различают три области гидравлических сопротивлений — гидравлически Гладких труб, переходную и квадратичную.

от Re и относительной шероховатости трубы е = —г-, где Д — высота

В первом случае бугорки шероховатости не нарушают течения в подслое, они обтекаются без отрыва. При этом нет никакой разницы между гладкой и шероховатой трубами. Такое смывание бугорков шероховатости тем вероятнее, чем меньше число Re и относительная шероховатость 6fd (d — диаметр трубы), так как с уменьшением числа Re толщина подслоя увеличивается. Понятие относительной шероховатости при этом приобретает чисто гидродинамический смысл.

Если >6^6П, течение в вязком подслое нарушается, происходит отрывное, вихревое обтекание бугорков шероховатости. Турбулентные пульсации у стенки, особенно у вершин бугорков, увеличиваются. Так как при турбулентном течении жидкости основное термическое сопротивление передаче тепла сосредоточено в подслое, то изменение течения приводит к увеличению теплоотдачи. При ламинарном течении коэффициент теплоотдачи и гидравлическое сопротивление не зависят от относительной шероховатости. В этом случае теплоотдача может увеличиваться за счет того, что шероховатая стенка имеет большую поверхность теплообмена, чем гладкая (эффект оребрения). j

В экспериментах шероховатость создавалась путем механической обработки (накатки, нарезки). Опыты показывают, что теплоотдача в шероховатых'трубах по сравнению с гладкими дополнительно зависит от формы неровностей поверхности, значения относительной шероховатости d/d и расстояния между бугорками.

б) Шероховатые трубы. Шероховатость стенок канала является причиной образования вихрей и дополнительной потери /энергии. Поэтому коэффициент сопротивления шероховатых труб является функцией критерия Re и относительной шероховатости б/г, где б — средняя высота отдельных выступов на поверхности кг — радиус трубы. При ламинарном движении шероховатость совсем не сказывается, и сопротивление трения оказывается таким же, как и для гладкой трубы. При турбулентном движении шероховатость начинает сказываться, как только толщина вязкого подслоя становится сравнимой с высотой отдельных выступов 8. По мере увеличения скорости число отдельных выступов, выходящих за пределы пограничного слоя, увеличивается, и гидравлическое сопротивление возрастает (рис. 8-12). При больших числах Re и конечной шероховатости гидравлическое сопротивление определяется только шероховатостью стенки и от Re не зависит. В этой области по опытам [Л. ИЗ] коэффициент сопротивления определяется следующим соотношением:

б) Шероховатые трубы. Шероховатость стенок канала является причиной образования вихрей и дополнительной потери энергии. Поэтому коэффициент сопротивления трения шероховатых труб является функцией числа Re и относительной шероховатости б/г, где б — средняя высота отдельных выступов на поверхности и г — радиус трубы. При ламинарном движении шероховатость совсем не сказывается, и сопротивление трения оказывается таким же, как и для гладкой трубы. При турбулентном движении шероховатость начинает сказываться, как только толщина вязкого подслоя становится сравнимой с высотой отдельных выступов 8. По мере увеличения скорости число отдельных выступов, выходящих за пределы пограничного слоя, увеличивается, и гидравлическое сопротивление возрастает (рис. 8-12). При больших числах Re и конечной шероховатости гидравлическое сопротивление определяется только шероховатостью и от Re не зависит. В этой области по данным [112] коэффициент сопротивления определяется следующим соотношением:

где р — плотность среды, кг/м8; w — средняя скорость теплоносителя в канале, м/с; — коэффициент гидравлического сопротивления трения, зависящий от числа Рейнольдса (Re) и относительной шероховатости (Д/сЩ. Величина Д —

Влияние щелочной агрессивности котловой воды подтверждается рядом факторов, когда у котлов низкого и среднего давления, длительно работавших на накипном режиме, после ввода в работу Na-катионитовой водоочистки и перехода их на безнакипный режим с высокой относительной щелочностью котловой воды через 1-2 года обнаруживались межкристаллитные трещины. С другой стороны, профилактические ультразвуковые и магнитно-дефектоскопические исследования значительного количества котлов с клепаными барабанами показали, что у ряда котлов, работающих на накипном режиме, трещины не выявлены несмотря на длительную их эксплуатацию (более 40 лет).

Агрессивность котловой воды, т. е. способность ее вызывать межкристаллитную коррозию, часто может быть установлена на основании химического анализа (по ее относительной щелочности). Котловая вода со щелочностью, составляющей 20% от ее сухого остатка и выше, обычно относится к агрессивной. Вода с более низкой относительной щелочностью может быть неагрессивной даже без обработки ее специальными ингибиторами. Для того чтобы агрессивность воды была определена надежным образом, проводится экспериментальная проверка способности ее вызывать трещины на образцах котельного металла (с помощью индикатора агрессивности) (см. § П-3).

Случаи аварий и неполадок с котлами из-за образования межкристаллитных трещин в заклепочных и вальцовочных соединениях элементов котлов подтверждают положение о том, что межкристаллитная коррозия развивается в условиях эксплуатации котлов при совместном воздействии на металл высоких местных дополнительных напряжений и щелочно-агрессивной котловой воды. Влияние щелочной агрессивности котловой воды подтверждается рядом фактов, когда у котлоз низкого и среднего давления, длительно работавших на накипном режиме, после ввода в работу Na-катионитной водоочистки и лерехода их на без'накипный режим с высокой относительной щелочностью котловой воды уже через 1—'2 т. обнаруживались межкристаллитные трещины. С другой стороны, проведенные профилактические ультразвуковые и магнитно-дефектоскопические исследования значительного количества котлов с клепаными ба-148

Природные воды с повышенной общей щелочностью и особенно воды с повышенной относительной щелочностью (выше 20%), как правило, должны подвергаться не только умягчению в ионитных фильтрах, но и снижению щелочности за счет известкования, , Н-катионирования или подкисления. Для снижения щелочности природных вод со щелочностью, превышающей общую жесткость, следует применять Н-катионирование или подкисление, но не известкование, поскольку этим методом снижение щелочности таких вод не достигается.

Дополнительно проведены эксперименты с учетом реальных условий регенерации катионитов со стехиометрическим расходом кислоты и процесса ионирования воды с нулевой относительной щелочностью и определены рабочие обменные емкости сульфоугля и КУ-2-8. Полученные результаты приведены в табл. 5.1. С уве_-Таблица 5.1. Рабочая обменная емкость, г-экв/м3

в) воды с малой (до 20%) и большой (>20%) относительной .щелочностью;

Снижение или полное устранение фенолфталеиновой щелочности котловой воды способствует интенсификации отложений органических веществ на поверхностях нагрева экранных труб. Кроме того, при снижении или полном устранении фенолфталеиновой щелочности в котловой воде появляются кислые фосфаты, которые вызывают коррозию металла экранных поверхностей нагрева, что приводит к обогащению продуктами коррозии котловой воды и интенсификации железоокисных и железофосфатных отложений. Поэтому наряду с вводом в котлы тринатрийфосфата появляется необходимость в таких случаях совместно с тринатрийфосфатом вводить едкий натр. Дозировка едкого натра осуществляется с таким расчетом, чтобы фенолфталеиновая щелочность котловой воды была равна половине общей щелочности. Это нижний предел, а верхний предел определяется относительной щелочностью Щот, величина которой не должна превышать 20% общего солесодер-жания. :

1 Относительной щелочностью воды называется общая ее щелочность (за вычетом фосфатов), пересчитанная на мг/кг NaOH, отнесенная к общему солесодержанию воды (сухому остатку), мг\кг.

6. На всех паровых котлах с клепанными барабанами и грязевиками, работающими на безнакипном режиме (особенно по схеме водоподготовки Ма-катионирова-лия), а также на паровых котлах, где уже были обнаружены признаки пропаривания в заклепочных и вальцовочных соединениях, и в 3-х месячный срок проверить агрессивность котловой воды индикатором, а также обеспечить контроль за относительной щелочностью котловой воды, которая не должна превышать 15—20% от общего солесодержания, для чего сделать анализы котловой воды не только на щелочность, но и на общее солесодержание.

6. На всех паровых котлах с клепанными барабанами и грязевиками, работающими на безнакипном режиме (особенно по схеме водоподготовки К!а-катиониро-вания), а также на паровых котлах, где уже были обнаружены признаки пропари-вания в заклепочных и вальцовочных соединениях, в 3-х месячный срок проверить агрессивность котловой воды индикатором, а также обеспечить контроль за относительной щелочностью котловой воды, которая не должна превышать 15—20% от общего солесодержания, для чего сделать анализы котловой воды не только на щелочность, но и на общее солесодержание.