Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 |

Испытания проводили на ТЭНах номинальной мощностью 5,5 кВт с различным покрытиями на поверхности: с естественным оксидным слоем - (1); с МДО-покрытием, полученным в фосфатном электролите - (2); с МДО-покрытием, полученным в фосфатном электролите и обработанным мелкодисперсным политетрафторэтиленом с последующим отжигом - (3), с МДОпокрытием, полученным в фосфатном электролите и обработанным мелкодисперсным политрифторхлорэтиленом (ПТФХЭ) - (4). Порошок ПТФХЭ растворяли в мезитилене при температуре кипения (~ 165С) в количестве ~ 260 г/л. В результате термической обработки МДО-слоя с нанесенным политетрафторэтиленом на поверхности формировалась тонкая полимерная пленка, увеличивающая гидрофобность покрытия и уменьшающая его шероховатость. Способы подготовки и качество испытываемых образцов (1)...(3) полностью соответствовали способам подготовки и качеству поверхностных слоев, исследуемых в разделе 3.

Согласно проведенной оценке величина теплового потока, реализуемая на теплообменных поверхностях, составляла 0,2 МВт/м2. Время испытания одного ТЭНа в режиме кипения и постоянного восполнения выкипевшей воды "свежей" морской водой составляло 27 часов. За время испытания одного теплонагревательного элемента расходовалось 220 литров морской воды.

Степень выпаривания равнялась ~ 10. Измерения электропроводности, проведенные с помощью кондуктометра ОК 102/1, показали, что G исходной морской воды равна 2510-3 (Омсм)-1, в то время как после испытаний электропроводность рассола, образовавшегося в парогенераторе, составляла (130...145)10-3 (Омсм)-1. Изменение электропроводности менее чем в 10 раз объясняется тем, что часть солей, влияющих на величину G, перешла из растворенного состояния в накипь и шлам.

При демонтаже ТЭНов после испытаний было обнаружено, что большая часть накипи осыпалась на дно съемной части парогенератора. Внешний вид теплонагревательных элементов (1), (2), (3), (4) после испытаний на солеотложение представлен на рис. 4 (а, б, в, г), соответственно.

После высушивания солевых отложений (при температуре 100С в течение часа на воздухе) были проведены измерения общего веса и толщины накипи, оценен ее фазовый состав. Весовые измерения проводили на аналитических весах с погрешностью не более 5%.

Толщину оценивали с помощью толщиномера. Шлам, образовавшийся во время Рис. 4. Количество накипи, образованной: на необэксперимента и находящийся в рассоле работанной - (а); на обработанной методом МДО - парогенератора и в выбросах из деструк(б), на обработанной методом МДО и политетрафторэтиленом - (в), на обработанной методом МДО и политрифторхлорэтиленом - (г) поверхности нагревательного элемента в течение 27 часов работы испарительной установки (m - общий вес накипи).

Электронный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1788 тора пены (бак для шлама 9), после фильтрации и сушки также был исследован. Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре ДРОН-2,0 (Сu К-излучение). Фрагменты накипи были исследованы с внутренней (прилегающей к ТЭНу), внешней поверхности, а также в виде порошка, представляющего собой усредненную по толщине пробу. Результаты измерений Таблица Результаты испытаний на накипеобразование теплонагревательных элементов с различными типами защитных слоев на поверхности Масса накипи Фазовый состав Толщина Тип поверхностшлам из шлам из накипи, общая удельная ного слоя накипь парогене- деструкмм г г/смратора тора Естественный CaSO4;

218 0,59 1,3Е4,4 Mg(OH)2 Mg(OH)оксид 2CaSO4H2O CaSO4; CaCO3* МДО-покрытие 197 0,53 1,2Е2,6 Mg(OH)2 Mg(OH)2CaSO4H2O МДО-покрытие, CaSO4; CaCOобработанное 30 0,08 0,2Е1,4 Mg(OH)2 Mg(OH)2CaSO4H2O; * ПТФЭ МДО-покрытие, CaSO4; Mg(OH)2*;

обработанное 171 0,46 0,2Е5 2CaSO4H2O; Mg(OH)2 Mg(OH)ПТФХЭ CaCO3*(следы) *) - компонент, обнаруженный только на внутренней части накипи, прилегающей к ТЭНу.

представлены в табл. 2 и проиллюстрированы на рис 4.

Полученные экспериментальные данные подтверждают правильность вывода, сделанного в разделе 3, о влиянии МДО-покрытия на процессы солеотложения. Наибольшим защитным эффектом обладает МДО-слой, обработанный политетрафторэтиленом. Количество накипи, образовавшейся на его поверхности, составляет всего 14% от накипи, полученной на незащищенном (с естественным оксидным слоем) теплонагревательном элементе. МДО-покрытие, необработанное ПТФЭ, снижает интенсивность накипеобразования приблизительно на 10%. Защитные свойства слоев, полученных методом микродугового оксидирования в фосфатных электролитах, обусловлены несколькими причинами. С одной стороны, невысокая концентрация носителей заряда (ND = 9,81017 см-3) в материале покрытия обеспечивает небольшую его сорбционную активность, а следовательно, низкую концентрацию центров кристаллизации. С другой стороны, выход фосфат-ионов из МДО-покрытия в процессе его эксплуатации в морской воде с последующим образованием нерастворимых солей, выводимых в виде шлама из зоны теплообмена, также способствует снижению интенсивности солеотложения на поверхности покрытия. Согласно результатам рентгеноспектрального анализа в шламе, собранном в парогенераторе после испытания теплонагревательных элементов с МДО-покрытием, были обнаружены следы фосфора, отсутствующие в аналогичной пробе после испытания незащищенного ТЭНа. Результаты фазового анализа подтвердили ранее полученные данные [4] о присутствии CaSO4 в накипи на нагревательной поверхности опреснительных установок практически при любых температурных условиях. Небольшое количество углекислого кальция в кристаллической модификации арагонит, обнаруженного на внутренней поверхности накипи, прилегающей к обработанным методом микродугового оксидирования ТЭНам, вероятнее всего, является следствием тепловых потерь на МДО-слоях в начальный период накипеобразования. Гидроксид магния, находящийся в виде взвеси в составе шлама, фактически не вошел в состав накипи. Благодаря своей морфологии МДО-покрытие выполняет роль контейнера, удерживающего в своих порах частицы мелкодисперсного политетрафторэтилена, создавая эффект не смачиваемой (гидрофобной) поверхности и снижая ее шероховатость. Этот фактор, согласно полученным экспериментальным результатам, существенно снижает интенсивность процесса накипеобразования (табл. 2, рис. 2 и 4 в).

Масса накипи, отложившейся на поверхности теплонагревательного элемента с МДОслоем, обработанным ПТФХЭ, была равна 171 г. Это меньше, чем на ТЭНе без покрытия (m = Электронный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1789 218 г), однако значительно больше, чем на ТЭНе с МДО-покрытием, полученным в фосфатном электролите, и обработанном ультрадисперсным политетрафторэтиленом (m = 30 г). Внутренняя поверхность накипи имеет темную окраску, вероятно, связанную с деструкцией политрифторхлорэтилена в процессе испытаний. Полученные экспериментальные данные в сочетании с анализом термодинамических свойств политрифторхлорэтилена [12] позволяют говорить о невысокой защитной способности данного полимера при использовании его в качестве компонента композиционного антинакипного слоя, сформированного вышеуказанным способом. Вероятно, что более низкие Тпл = 210Е215С, Тразл = 320С ПТФХЭ по сравнению ПТФЭ (Тпл = 270Е327С, Тразл = 425С) обуславливают частичную деструкцию полимера в процессе работы ТЭНа. Это приводит к обугливанию внутренней поверхности полимерного слоя и последующему вспучиванию, что в результате усиливает накипеобразование.

Для подтверждения корректности проводимых исследований, а также достоверности сделанных выводов о влиянии композиционных слоев на интенсивность процесса солеотложения был произведен подсчет концентрации элементов морской воды, распределенных в жидкой и твердой фазах и находящихся в различных отделах испарительной установки.

Материальный баланс оценивали по основным химическим элементам (Ca, Mg, Na, K, Cl), входящим в состав морской воды. Было определено содержание элементов в накипи (на поверхности ТЭНа), в дистилляте, в рассоле из парогенератора и во фракции, выбрасываемой из деструктора пены (бак для шлама). Содержание Ca, Mg, Na и K определялось методом атомноабсорбционного анализа с пламенно-эмиссионного спектрофотометра АА-780 (NIPPON Jarrell Ash).

Сходимость материального баланса позволяет говорить о достоверности результатов исследований, полученных различными методами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гордиенко П.С., Гнеденков С.В. Микродуговое оксидирование титана и его сплавов. Владивосток: Дальнаука, 1997, 198 с.

2. Вовна В.И., Гнеденков С.В., Гордиенко П.С., Кузнецов М.В., Синебрюхов С.Л., Чередниченко А.И., Хрисанфова О.А. Рентгеноэлектронное исследование поверхностных слоев на титане, полученных методом микродугового оксидирования // Электрохимия. - 1998. - Т. 34, № 10. - С. 1208-1211.

3. Гнеденков С.В., Синебрюхов С.Л., Скоробогатова Т.М., Гордиенко П.C. Свойства покрытий на титане, полученных методом микродугового оксидирования в гипофосфит-содержащем электролите // Электрохимия. - 1998. - Т. 34, № 9. - С. 1046-1051.

4. Минаев А.Н. Процессы накипеобразования и коррозии в элементах судовых энергетических установок, работающих на морской воде: // Дис...д-ра техн. наук - ДВГТУ - Владивосток, 1993. - 352 с.

5. Минаев А.Н., Кашинский В.И., Лысенко Л.Б. Термическая технология высокоминерализованных вод. - М.: МЭИ. 414 с. Деп. в ВИНИТИ 10.06.92г.

6. Методы гидрохимических исследований океана под ред. О.К. Бордовского, В.Н. Иваненкова.

М.: Наука, 1978.

7. Хрисанфова О.А., Волкова Л.М., Гнеденков С.В., Кайдалова Т.А., Гордиенко П.С. Синтез пленок химических соединений на титане в условиях микроплазменных разрядов // Журн.

неорган. химии. - 1995. - Т. 40, № 4. - С. 558-562.

8. Gnedenkov S.V, Gordienko P.S., Khrisanphova O.A., Sinebrukhov S.L., Zavidnaya A.G. Microarc oxidation metals and alloys using in the shipping building and technics // Proceeding of the Twelfth Asian Technical Exchanger and Advisory Meeting on Marine Structures TEAM'98 KANAZAWA 6-9 July 1998. - P. 37-42.

9. Gnedenkov S.V., Gordienko P.S. Sinebrukhov S.L., Khrisanphova O.A., Skorobogatova T.M.

Anticorrosion, Antiscale Coatings Obtained on the Surface of Titanium Alloys by Microarc Oxidation Method and Used in Seawater // Corrosion. - 2000. - № 1(56). - P. 24-31.

10. Патент РФ № 2068037, - Б.И. № 29, 20.10.1996 Способ получения композиционных покрыЭлектронный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1790 тий на алюминии / Гнеденков С.В., Гордиенко П.С., Хрисанфова О.А., Коврянов А.Н., Руднев В.С., Яровая Т. П., Синебрюхов С.Л., Цветников А.К., Минаев А.Н., Лысенко Л.В., Бузник В.М.

11. Чернов Б.Б., Пустовских Т.Б. Кинетика образования минеральных осадков из морской воды на катодно поляризуемой металлической поверхности // Защита металлов. - 1989. - Т. 25, № 3. - С. 506-512.

12. Фторопласты. Каталог, Черкассы, 1983.

Pages:     | 1 | 2 | 3 |    Книги по разным темам