Способ контроля сорбции поверхностно-активных веществ в системе теплоснабжения


 


Владельцы патента RU 2478893:

Закрытое акционерное общество "Эко-Энерг" (RU)

Изобретение относится к области защиты систем теплоснабжения от коррозии и накопления отложений. В контуре системы теплоснабжения, содержащем теплообменную поверхность элемента системы теплоснабжения, размещают контрольный образец, имеющий шероховатость поверхности не более 10 мкм и выполненный из такого же материала, что и элемент системы теплоснабжения. После дозирования октадециламина в систему извлекают образец и устанавливают его под заданным углом к горизонтали. О достижении достаточного уровня сорбции октадециламина на теплообменной поверхности элемента системы теплоснабжения судят по факту скатывания подаваемой на образец капли воды массой 1 г. Достигается повышение достоверности при определении достаточного уровня сорбции ОДА на теплообменных поверхностях системы теплоснабжения, а также сокращение времени на проведение указанных измерений. 1 ил.

 

Изобретение относится к области защиты систем теплоснабжения от коррозии и накопления отложений. Изобретение может быть использовано при обработке системы теплоснабжения поверхностно-активным веществом для определения момента прекращения его дозирования в систему.

Под системой теплоснабжения в данной заявке подразумевается система для снабжения потребителей теплом путем подачи нагретого теплоносителя в тепловые приборы, например радиаторы отопления. Система теплоснабжения может включать два и более контура теплоносителя, теплообмен между которыми происходит в теплообменных аппаратах. Тепловые приборы и теплообменные аппараты содержат элементы, через которые осуществляется теплообмен (трубы в кожухотрубном теплообменнике и радиаторе отопления, пластины в пластинчатом теплообменнике и т.п.), обозначаемые в дальнейшем как элементы системы теплоснабжения. Теплообменной поверхностью элемента системы теплоснабжения (или теплообменной поверхностью) в контексте данной заявки называется такая его поверхность, которая контактирует с теплоносителем и через которую осуществляется теплообмен. В данной заявке рассматриваются элементы системы теплоснабжения, изготовленные из латуни ЛO68, нержавеющей стали 12Х18Н10Т и углеродистой стали Ст20 с шероховатостью теплообменных поверхностей не более 10 мкм.

Для защиты теплообменных поверхностей элементов систем теплоснабжения от коррозии и накопления отложений производят модификацию указанных поверхностей путем нанесения на них поверхностно-активных веществ из группы алифатических аминов, в частности октадециламина (далее - ОДА). Защитный эффект обеспечивается за счет создания на теплообменных поверхностях адсорбционной пленки ОДА, предохраняющей металл от воздействия кислорода, углекислоты, других примесей, тем самым существенно снижая скорость коррозионных процессов и накопления отложений.

С целью осуществления такой модификации теплообменных поверхностей ОДА, находящегося в виде эмульсии, раствора или расплава, дозируют в систему теплоснабжения. При этом происходит сорбция ОДА на теплообменных и других внутренних поверхностях системы теплоснабжения, сопровождающаяся снижением его концентрации в теплоносителе. Известным из уровня техники критерием окончания процесса сорбции является относительная стабилизация концентрации ОДА в теплоносителе, замер которой осуществляют между этапами дозирования. Такой способ контроля сорбции ОДА изложен в источнике «Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования с применением пленкообразующих аминов» (дополнение к РД34.20.591-97), подготовлено МЭИ, ВНИИАМ, ЗАО «Наука». - Москва, 1998, и принят в качестве ближайшего аналога.

Однако известный способ является косвенным и не всегда достоверным. Процесс сорбции ОДА на теплообменных поверхностях элементов системы теплоснабжения зависит от множества факторов: конкретного металла, шероховатости поверхности, температуры, скорости течения и качества теплоносителя. Замедление изменения концентрации ОДА в теплоносителе может быть ошибочно принято за стабилизацию концентрации, на основании чего дозирование будет прекращено. При этом сорбция на теплообменных поверхностях отдельных элементов окажется недостаточной для защиты их от коррозии и накопления отложений. Существенным недостатком аналога является также значительное время, требуемое на анализ. Поскольку анализируемым параметром является изменение концентрации, то необходимы как минимум два ее измерения, разнесенные во времени.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего достоверно подтвердить наличие сформированной пленки ОДА на теплообменных поверхностях элементов системы теплоснабжения.

Для решения этой задачи согласно способу контроля уровня сорбции ОДА на теплообменной поверхности элемента системы теплоснабжения в контуре системы теплоснабжения, содержащем теплообменную поверхность элемента теплоснабжения, размещают контрольный образец, имеющий шероховатость поверхности не более 10 мкм и выполненный из такого же материала, что и элемент системы теплоснабжения. После дозирования ОДА в систему извлекают образец и устанавливают его под углом к горизонтали. О достижении достаточного уровня сорбции ОДА на теплообменной поверхности элемента системы теплоснабжения судят по факту скатывания подаваемой на образец капли воды массой 1 г, причем указанный угол составляет 10 градусов для образца из латуни ЛO68, 16 градусов для образца из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и 19 градусов для образца из углеродистой стали Ст20.

Техническими результатами, достигаемыми использованием изобретения, являются:

- повышение достоверности при определении достаточного уровня сорбции ОДА на теплообменных поверхностях системы теплоснабжения;

- сокращение времени на проведение анализа уровня сорбции.

Описание осуществления изобретения будет пояснено ссылкой на фигуру с изображением графика зависимости угла скатывания капли воды от исходной шероховатости поверхности.

Исследования показали, что защитная пленка, сформированная на металлической поверхности в результате сорбции ОДА, придает поверхности гидрофобные свойства. Следовательно, приобретение металлической поверхностью определенного уровня гидрофобности при дозировании в систему ОДА свидетельствует о достижении определенного уровня сорбции ОДА и формировании на поверхности защитной пленки.

Таким образом, задачу по достоверному подтверждению наличия сформированной пленки ОДА на теплообменных поверхностях элементов системы теплоснабжения при дозировании ОДА в систему можно свести к установлению заранее определенного требуемого уровня гидрофобности теплообменных поверхностей.

Определить уровень гидрофобности теплообменной поверхности элемента системы теплоснабжения напрямую не представляется возможным. Однако о нем можно судить на основании уровня гидрофобности поверхности образца, размещенного в системе теплоснабжения, если поверхность образца идентична указанной теплообменной поверхности.

Идентичность поверхностей образца и элемента системы теплоснабжения определяется исходя из следующего. Динамика сорбции на металлической поверхности без учета влияния теплоносителя зависит от свойств поверхности, а именно от металла, из которого изготовлена поверхность, и шероховатости поверхности.

Таким образом, для установления достижения теплообменной поверхностью заранее определенного требуемого уровня гидрофобности, соответствующего достаточному для формирования защитной пленки уровню сорбции октадециламина, достаточно установить достижение такого уровня гидрофобности поверхностью размещенного в системе теплоснабжения образца, изготовленного из того же металла и имеющего такую же шероховатость поверхности, что и элемент системы теплоснабжения.

Согласно изобретению достижение поверхностью образца заранее определенного требуемого уровня гидрофобности определяется следующим образом.

Если поместить каплю воды на исходную поверхность образца, то капля приобретет форму, характеризуемую определенными значениями краевого угла и площади пятна контакта. При изменении угла наклона поверхности образца к горизонту капля будет какое-то время удерживаться на поверхности, однако при достижении определенного значения указанного угла, называемого углом скатывания, скатится вниз.

Капля воды при попадании на гидрофобную поверхность сохраняет форму, близкую к сферической, т.е. уменьшается краевой угол и площадь пятна контакта капли относительно значений этих величин на исходной поверхности, что является следствием уменьшения ее адгезии к поверхности. Это обстоятельство приводит к уменьшению угла скатывания капли на гидрофобной поверхности относительно угла ее скатывания на поверхности в исходном состоянии, что подтверждается представленным графиком. Следовательно, по углу скатывания капли можно судить об уровне гидрофобности поверхности.

Как следует из представленного графика, для каждого исследованного материала угол скатывания капли на гидрофобной поверхности при шероховатости исходной поверхности не более 10 мкм не зависит от шероховатости.

Таким образом, для установления достижения поверхностью образца, а значит и теплообменной поверхностью, заранее определенного требуемого уровня гидрофобности, соответствующего достаточному для формирования защитной пленки уровню сорбции октадециламина, достаточно установить образец под заранее определенным углом к горизонтали, подать на образец каплю воды и судить об указанном достижении по факту скатывания капли.

В результате исследований установлено, что достаточный уровень сорбции ОДА, при котором защитную пленку можно считать сформированной, составляет 1 мкг/см2. Такой уровень сорбции можно считать достигнутым при угле скатывания капли воды массой 1 г, составляющем 10 градусов для образца из латуни ЛО68, 16 градусов для образца из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и 19 градусов для образца из углеродистой стали Ст20.

В частном случае изобретение может быть реализовано следующим образом.

В контуре системы теплоснабжения, содержащем подлежащие модификации теплообменные поверхности элементов системы теплоснабжения, монтируют байпасную линию. Байпасная линия включает емкость для размещения образцов. Образцы изготавливают из того же материала, что и элементы системы теплоснабжения, при этом шероховатость поверхности образцов не превышает 10 мкм. Через некоторое время после начала дозирования ОДА в систему теплоснабжения образцы извлекают, высушивают и устанавливают их под заранее определенными углами к горизонтали, соответствующими требуемой гидрофобности теплообменных поверхностей, а значит требуемой сорбции ОДА, необходимой для формирования защитной пленки. Подают по капле воды массой 1 г на каждый образец и по факту скатывания капель судят о сформированной защитной пленке на теплообменных поверхностях.

Способ контроля уровня сорбции октадециламина на теплообменной поверхности элемента системы теплоснабжения, отличающийся тем, что в контуре системы теплоснабжения, содержащем теплообменную поверхность элемента системы теплоснабжения, размещают контрольный образец, имеющий шероховатость поверхности не более 10 мкм и выполненный из такого же материала, что и элемент системы теплоснабжения, после дозирования октадециламина в систему извлекают образец, устанавливают его под углом к горизонтали и судят о достижении достаточного уровня сорбции октадециламина на теплообменной поверхности элемента системы теплоснабжения по факту скатывания подаваемой на образец капли воды массой 1 г, причем указанный угол составляет 10 градусов для образца из латуни ЛО68, 16 градусов для образца из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и 19 градусов для образца из углеродистой стали Ст20.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменнику отработавших газов, и способу его изготовления. .

Изобретение относится к устойчивым к коррозии, проводящим жидкий поток частям оборудования и оборудованию, включающему в себя одну или более таких частей. .

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для работы с обладающими высокой коррозионной активностью химическими веществами, которые требуют специальной, эффективной и долговечной защиты аппарата от возможной коррозии.

Изобретение относится к области очистки труб теплообменников чистящими телами в виде шаров. .

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в химической, нефтехимической, энергетической и других отраслях промышленности, где осуществляется нагрев или охлаждение технологических жидкостей и растворов.

Изобретение относится к атомной и теплоэнергетике и может быть использовано в металлургической, стекольной и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено в радиаторах отопительных и охлаждающих установок

Изобретение относится к области энергетики, в частности к способам предотвращения отложений на стенках теплообменных каналов, и может быть применено в энергоустановках многоразового использования на жидких углеводородных горючих

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников, работающих при высоких давлениях и температурах в условиях высокой агрессивности технологических текучих сред. Оборудование, включающее пучок труб, для процессов теплообмена, включающее титановую облицовку и ряд труб, состоящих из по меньшей мере одного слоя циркония, размещенного в контакте с указанными текучими средами, причем трубная решетка, в которую вставлены указанные трубы, включает внешний слой из циркония или его сплава и нижележащий слой из титана, приваренный к облицовке оборудования. Указанное оборудование применяют, в частности, в качестве теплообменника, например в качестве стриппинг-колонны в цикле высокого давления процессов синтеза мочевины. Технический результат - снижение количества антикоррозионного материала, применяемого для облицовки, упрощение технологии изготовления, а также повышение долговечности и безопасности оборудования. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к холодильному контуру. Сущность изобретения: холодильный контур (3) для бытовой техники, в частности бытовой техники для охлаждения, такой как холодильники и морозильники, включает первый теплообменник (5), выполненный с возможностью гидравлического сообщения с компрессором (4), обеспечивающий охлаждение проходящей через него охлаждающей текучей среды и ее переход по существу в жидкую фазу. Также он включает второй теплообменник (7), гидравлически сообщающийся с указанным первым теплообменником (5) и действующий в пространстве (2), подлежащем охлаждению. Второй теплообменник (7) обеспечивает частичный переход охлаждающей текучей среды в газообразную фазу с поглощением тепла, посредством чего охлаждается указанное пространство (2). Охлаждающая текучая среда циркулирует от первого теплообменника (5) ко второму теплообменнику (7) и, таким образом, поступает в компрессор (4) для следующего цикла. Капиллярное устройство (6), расположенное между первым теплообменником (5) и вторым (7) теплообменником, для расширения указанной охлаждающей текучей среды. Один из указанных первого теплообменника (5) и второго теплообменника (7) включает гибкую трубу (9), причем участок указанной трубы (9) имеет такой гофрированный профиль, который придает ей гибкость, и указанная труба (9) в сечении включает слой (100) из пластмассы и слой (101), включающий металлический материал. Металлический слой (101) соединен со слоем пластмассы, а указанный металлический материал выполнен с возможностью образования барьера против влаги. Указанный слой (100) из пластмассы представляет собой слой, конструкционное назначение которого состоит в сохранении формы трубы (9), и предпочтительно изготовлен из термопластичного материала. Металлический слой (101) является гибким, не выполняет функции опорной конструкции и включает однослойную металлическую пленку или многослойную пленку, включающую одну или несколько металлических пленок, соединенных или не соединенных со слоем материала, выполненного с возможностью сохранения формы. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности теплообмена и обеспечение водонепроницаемости. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 27 ил., 1 табл.
Изобретение относится к технологии защиты и консервации металла внутренних поверхностей оборудования закрытых систем теплоснабжения. Способ осуществляется введением в теплоноситель реагента, который представляет собой смесь твердого и жидкого парафинов. В диапазоне температур теплоносителя от 26 до 300°C под действием рабочих условий происходит диспергация реагента в теплоносителе до размера коллоидных частиц. При содержании в теплоносителе до 0,5% объема водной части теплоносителя реагент способен предотвратить взаимодействие водной части теплоносителя с поверхностями металла и шламовых частиц за счет формирования жидкофазного слоя, исключающего любые виды коррозии, образование коррозионно-накипных и шламовых отложений. Преимуществами реагента являются незначительный расход, низкая стоимость, отсутствие токсичности, экологическая безопасность, простота хранения, приготовления, применения и аналитического контроля. Технический результат - повышение надежности и качества теплоснабжения, повышение эффективности защиты металла внутренних поверхностей оборудования, а также снижение затрат на эксплуатацию и ремонт.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться при изготовлении пластинчатых теплообменников. Пластинчатый теплообменник блочного типа содержит пакет (30) теплообменных пластин, которые включают первую теплообменную пластину (51) и вторую теплообменную пластину (52). По меньшей мере часть каждой из первой теплообменной пластины (51) и второй теплообменной пластины (52) содержит покрытие, которое: i) имеет толщину слоя 1-30 мкм, ii) приготовлено с применением золь-гель технологии, iii) содержит оксид кремния (SiOx), имеющий атомное соотношение O/Si>1, и iv) содержит ≥5 или ≥10 атомных процентов углерода (С). Технический результат - сохранение покрытия на областях, на которые оно нанесено, в течение длительного времени работы теплообменника. 11 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.
Наверх