Перемешивании электролита

При взаимно противоположном направлении вынужденного движения и подъемных сил в вертикальных трубах (течение сверху вниз при нагревании жидкости; снизу вверх при охлаждении жидкости) вначале влияние свободной конвекции приводит к уменьшению скорости движения жидкости у стенки (рис. 3-21) и некоторому снижению теплоотдачи. Однако при дальнейшем увеличении роли свободного движения такое течение становится неустойчивым, в потоке возникает и развивается перемешивание теплоносителя, и интенсивность теплоотдачи существенно увеличивается.

кости) вначале влияние свободной конвекции приводит к уменьшению скорости движения жидкости у стенки (рис. 3-21) и некоторому снижению теплоотдачи. Однако при дальнейшем увеличении роли свободного движения такое течение становится неустойчивым, в потоке возникает и развивается перемешивание теплоносителя и интенсивность теплоотдачи существенно увеличивается.

Увеличение критической плотности теплового потока или расширение области бескризисной работы стержневой сборки при наличии интенси-фикаторов теплообмена объясняется тем, что поток теплоносителя в ячейках пучка стержней приобретает вращательное движение и под действием центробежных сил капли жидкости из ядра потока отбрасываются на тепловыделяющую поверхность стержней, пополняя и стабилизируя пленку жидкости на ней. Волны на поверхности пленки становятся меньше, что уменьшает механический унос жидкости из пленки. Кроме того, в результате закрутки потока, по-видимому, происходит интенсивное перемешивание теплоносителя между соседними ячейками и выравнивание теплосодержания по сечению сборки.

В эксцентрическом кольцевом зазоре теплообмен становится неравномерным как по углу, так и по длине. Стабилизация теплообмена при больших Ре иногда совсем не наступает, что указывает на малое перемешивание теплоносителя. Определенную роль играет толщина стенки и ее теплопроводность.

В пучках сребренных твэлов треугольной упаковки большой вклад в перемешивание теплоносителя вносит поперечная конвекция, вызываемая спиральным оребрением твэлов или дистанционирующей проволочной навивкой с шагом h, м.

Метод закрутки потока внутри витых труб и при их продольном обтекании позволяет не только существенно снизить габаритные размеры, массу (металлоемкость) теплообменных устройств, но и интенсифицировать межканальное перемешивание теплоносителя в межтрубном пространстве, что обеспечивает выравнивание неравномерностей температуры в поперечном сечении пучка витых труб при неравномерном поле тепловыделения (теплоподвода) и боковом входе теплоносителя в аппарат. Благодаря своим преимуществам теплооб-менные устройства с витыми трубами могут применяться в различных отраслях промышленности.

(рис. 3.5). Тогда вклад турбулентной диффузии в поперечное перемешивание теплоносителя в пучке витых труб с ростом числа FrM будет уменьшаться в меньшей степени, чем по оценкам работы [12]. Так, для числа FrM = 296 этот вклад составляет 10,3 ... 12% вместо 13% [12], а для. числа FrM - 1187 — « 8 ... 9,5% вместо 5,3% [12] при тех же основных допущениях, что и в работе [12]. Выполненные исследования вихревой структуры турбулентного потока в пучках витых труб свидетельствуют, что в ядре потока наблюдается некоторая анизотропия свойств. При больших числах Рейнольдса структура в этой области течения стремится к более изотропной структуре, что используется при построении методов расчета тепломассопереноса в таких пучках.

массопереноса в пучках с различными законами закрутки витых труб относительно оси пучка позволяют рекомендовать для практического использования пучки с постоянным углом закрутки витых труб, поскольку в этом случае наблюдается более интенсивное перемешивание теплоносителя в поперечном сечении независимо от мест возникновения неравномер-ностей теплоподвода.

носные свойства потока Кн, показать, что изменение во времени этих характеристик при постоянном расходе теплоносителя связано с влиянием нестационарных граничных условий при изменении мощности тепловой нагрузки. Наблюдаемая в опытах данной серии перестройка температурных полей и значительная интенсификация тепломассопереноса в пучке витых труб в первые моменты времени при увеличении мощности тепловой нагрузки может быть так же, как в разд. 5.2, объяснена изменением турбулентной структуры потока при нестационарном разогреве пучка. Рассмотрим влияние на нестационарное перемешивание теплоносителя различных механизмов переноса, действующих в пучках витых труб: турбулентного переноса, конвективного переноса в масштабе ячейки и организованного переноса в масштабе диаметра пучка. Известно, что организованный и конвективный переносы зависят от числа FrM и не могут быть первопричиной интенсификации тепломассопереноса при нестационарном разогреве пучка. Видимо, нестационарные граничные условия теплообмена при увеличении мощности нагрузки приводят к турбулизации пристенного слоя и к усилению обмена между ним и ядром потока, т.е. нагрев стенки увеличивает порождение турбулентности в пристенном слое. Этот процесс может отразиться на увеличении вихревого обмена в ячейке пучка и между ячейками вследствие конвективного переноса. Следовательно, наблюдаемая перестройка нестационарных температурных полей теплоносителя может быть связана прежде всего с интенсификацией обмена порциями жидкости между пристенным слоем и ядром потока в ячейке, а организованный перенос жидкости по винтовым каналам витых труб является производным процессом при нестационарном тепломассообмене. Подтверждением гипотезы о турбулизации пристенного слоя при нестационарном протекании процесса с разогревом пучка может явиться также автомодельность коэффициента к по числам Re даже в области достаточно малых чисел Re = 3,5 • 103 (см. рис. 5.13). Предложенный метод обобщения опытных данных по нестационарному коэффициенту перемешивания и полученная расчетная формула могут быть использованы для замыкания системы дифференциальных уравнений, описывающей течение и теплообмен в таких аппаратах в гомогенизированной постановке, и расширяют возможности моделирования процессов нестационарного перемешивания.

Нестационарный безразмерный эффективный коэффициент турбулентной диффузии Кн, используемый для замыкания системы уравнений и определяющий интенсивность процесса тештомассопереноса в пучке, а следовательно, и межканальное перемешивание теплоносителя, рассчитывается по экспериментальным зависимостям, определенным в гл. 5.

перемешивание теплоносителя в пучках витых труб//Современные проблемы гидродинамики и теплообмена в элементах энергетических установок и криогенной технике. Изд. ВЗМИ, 1985, вып. 14. с. 9—14.

Кинетический контроль протекание катодного процесса, т. е. контроль перенапряжением ионизации кислорода, имеет место при сравнительно небольших катодных плотностях тока и очень больших скоростях подвода кислорода к корродирующему металлу: а) при сильном перемешивании электролита; б) при очень тонкой пленке электролита на поверхности металла, что наблюдается при влажной атмосферной коррозии металлов.

устойчивом пассивном состоянии; область анодной пассивности наблюдается в интервале потенциала от — 200 до +200 мВ при токе полной пассивации, близком к нулю. При перемешивании электролита скорость коррозионного разрушения хромированной стали снижается по сравнению с непокрытой сталью на 4 порядка. Высокой коррозионной стойкостью в хлорсодержащих средах обладают алитированные и борирован-ные углеродистые стали. В 3 %-ном растворе NaCl алитирование в 5—6 раз, борирование в 5-12 раз повышают коррозионную стойкость углеродистых сталей в морской воде, но существенно снижают в тех же условиях коррозионную стойкость легированных сталей марок Х17Н2, 12Х18Н9Т, Х17. Применение борирования для защиты от коррозионно-эрозионного износа запорной арматуры, работающей при воздействии пластовых хлорсодержащих вод в устье скважины газового месторождения, на 2 порядка повысило коррозионно-эрозионную стойкость стали.

Электрохимические исследования проводят на одном из шести установленных образцов. При этом рабочую поверхность остальных пяти образцов предварительно покрывают защитным слоем лака. На рабочем образце определяют стационарный потенциал в неподвижном электролите и при перемешивании; и проводят катодную и анодную поляризацию при перемешивании электролита.

Скорость коррозии углеродистых сталей и чугуна в щелях в неперемешиваемом электролите обычно меньше, чем на свободно омываемой поверхности, однако при перемешивании электролита между металлом в щели и металлом в открытом пространстве возникает пара дифференциальной аэрации, т. е. скорость коррозии металла в щели возрастает.

Наиболее медленными стадиями катодного процесса кислородной деполяризации являются процессы диффузии и ионизации кислорода. Диффузия кислорода к корродирующему металлу играет определяющую роль в неподвижных электролитах, при наличии на поверхности пленки вторичных труднорастворимых продуктов коррозии, а также при подземной коррозии металлов. Ионизация кислорода становится определяющей при большой скорости подвода кислорода к поверхности металла, сильном перемешивании электролита или в тонкой пленке электролита на поверхности.

2) 300 г/л борфтористоводородного железа, 18 г/л борной кислоты и 1—2 г/л свободной борфтористоводород-ной кислоты. Режим осаждения: нагрев до 20—60 °С; плотность тока 2—12 А/дм2; рН 3,5; электролит устойчив против окисления и характеризуется хорошей рассеивающей способностью; при перемешивании электролита допускается увеличение плотности тока в 1,2— 1,5 раза.

а при перемешивании электролита плотность тока может быть-

При прохождении тока через электролит перенос зарядов осуществляется как ионами меди, так и ионами серебра. Но так как ионы серебра принимают участие в катодном процессе, а ионы меди не разряжаются на катоде и. накапливаются в прикатодном пространстве, то концентрация ионов серебра у катода может стать значительно ниже, а концентрация ионов меди гораздо выше, чем в объеме электролита. Вследствие соответствующего понижения потенциала разряда ионов серебра и повышения потенциала разряда ионов меди в прикатодном слое электролита могут возникнуть такие условия, при которых начнется совместное осаждение этих металлов на катоде. Вероятность совместного осаждения серебра и меди возрастает при повышении плотности тока и недостаточно интенсивном перемешивании электролита.

Сернокислый электр'ОЛ'ит содержит в виде основных компонентов сернокислый цинк, а также соли других металлов. Цинкование в этом электролите возможно при катодной плотности тока от 2 до 5 а/дм^, а npiH повышенной температуре и интенсивном перемешивании электролита — 50 а/дм^ и более. Выход металла по току составляет 90-^95%.

Лужение в атих ваннах осуществляется при комнатной температуре (в отдельных случаях — при 30—40°С), при Dk = = 2—3 aldM^ при катодном выходе металла по току 90—95%. При интенсивном перемешивании электролита воздухом или механическим путем можно получить тонкие слои покрытий при Dk до 30 а1дм^.

сивность наводороживания со временем затухает и процесс десорбции водорода начинает преобладать над процессом адсорбции, водородная хрупкость может не проявиться вследствие снижения концентрации водорода. Это происходит, например, при недостаточном перемешивании электролита или при отсутствии обмена электролита при корро-зионно-усталостных испытаниях неподвижного образца, когда у поверхности образца возникает щелочная среда, тормозящая развитие коррозионных процессов и, особенно, наводороживание металла. Определением показателя рН пробы электролита в этом случае установлено постепенное увеличение щелочности по времени. В сйязи с этим результаты испытаний стали, защищаемой катодно в неподвижных коррозионных средах, вызвали неправильное представление о возможности повышения предела усталости стали в воздухе (132, 170).