Комплексне фізико-хімічне гальмування корозійних процесів і підвищення ефективності теплообміну у водному середовищі для енергозбереження ресурсів України

З метою підвищення енергоефективності процесів теплопередачі досліджено процеси накипоутворення та корозії на поверхні теплообміну. Створені експериментальні установки та методики осадження накипу в умовах роботи водогрійного і парового котлів при температурі 95 ± 2 ºС, які відрізняються від відомих тим, що дозволяють контролювати і регулювати швидкість накипоутворення, використовуючи постійну подачу свіжої води для підтримки постійного складу водного середовища. Досліджено протикорозійні властивості накипу в процесі його формування та впливу на цей процес хімічної дії антискалантів (ЛВХ 1.1, ОЕДФК на основі органофосфонатів та поліфосфатного реагенту Seaquest) з різними концентраціями (від 2 до 50 мг/л) та ультразвукового опромінення в умовах кавітації. Оцінено їх протикорозійні і антинакипні властивості у жорсткій воді. Встановлено, що найкращі характеристики має ОЕДФК у концентрації 10 мг/л. Встановлено функціональні залежності наростання питомої маси накипу, а також швидкості корозії сталі в залежності від складу води та режимів УЗ-опромінення. Досліджено морфологію та структуру накипних шарів, сформованих при різних умовах і потужності УЗ опромінення методом растрової електронної мікроскопії. Показано, що комплексний вплив дії антискалантів та ультразвуку дозволить оптимізувати процес утворення та підтримання фазового мікрошару з протикорозійними властивостями, який практично не знижує теплообмін між поверхнею металу і теплоносієм. Розроблено технологічні рекомендації щодо застосування комбінованого захисту маловуглецевої сталі у системах теплопостачання. Практичне значення одержаних результатів полягає прогнозуванні протикорозійної та антинакипної дії реагентів в системах теплопостачання при роботі котельних установок малої потужності, які працюють без водопідготовки протягом опалювального сезону.

In order to improve the energy efficiency of heat transfer processes, the processes of scale formation and corrosion on heat transfer surfaces were investigated. An experimental setup and method of deposition of scale in operating conditions, hot water and steam boilers at a temperature of 95 ± 2 ° C, which differ from the known fact, that allow you to monitor and adjust the rate of scale formation, using a constant supply of fresh water to maintain a constant composition of the aquatic environment. The corrosion resistance of scale in the process of its formation and influence on the process of chemical exposure antiscalant (LWCh 1.1 HEDP based on organophosphonates and polyphosphate reagent Seaquest) with different concentrations (2 to 50 mg / l), and the ultrasonic irradiation conditions cavitation were studied. Anti-corrosion and antiscale properties in hard water were evaluated. It is found that the best characteristic has HEDP a concentration of 10 mg / l. The functional dependence of the growth of specific weight scale and corrosion rates of steel, depending on the composition of water and modes of ultrasonic irradiation. The morphology and structure of crustose layers formed under different conditions and power of ultrasonic irradiation by scanning electron microscopy were investigated. It has been shown that the combined effect of ultrasound and antiscalant action will optimize the process of formation and maintenance phase microlayer with anticorrosion properties which practically does not reduce the heat transfer between the metal surface and the coolant. The technological recommendations for the use of the combined protection of mild steel in heating systems were developed. The practical significance of the results is forecasting anticorrosive and antiscale action of reagents in the heating system at the boiler of small power plants that operate without water treatment during the heating season.

С целью повышения энергоэффективности процессов теплопередачи исследованы процессы накипеобразования и коррозии на поверхности теплообмена. Созданы экспериментальные установки и методики осаждения накипи в условиях работы водогрейного и парового котлов при температуре 95 ± 2 ° С, которые отличаются от известных тем, что позволяют контролировать и регулировать скорость накипеобразования, используя постоянную подачу свежей воды для поддержания постоянного состава водной среды. Исследованы антикоррозионные свойства накипи в процессе его формирования и влияние на этот процесс химического воздействия антискалантов (ЛВХ 1.1, ОЭДФК на основе органофосфонатов и полифосфатного реагента Seaquest) с различными концентрациями (от 2 до 50 мг / л), а также ультразвукового облучения в условиях кавитации. Оценены их антикоррозионные и антинакипные свойства в жесткой воде. Установлено, что лучшие характеристики имеет ОЭДФК в концентрации 10 мг / л. Установлены функциональные зависимости нарастания удельной массы накипи, а также скорости коррозии стали в зависимости от состава воды и режимов УЗ-облучения. Исследованы морфология и структура накипных слоев, сформированных при различных условиях и мощности УЗ облучения методом растровой электронной микроскопии. Показано, что комплексное влияние действия антискаланта и ультразвука позволит оптимизировать процесс образования и поддержания фазового микрослоя с противокоррозионными свойствами, который практически не снижает теплообмен между поверхностью металла и теплоносителем. Разработаны технологические рекомендации по применению комбинированной защиты малоуглеродистой стали в системах теплоснабжения. Практическое значение полученных результатов заключается прогнозировании противокоррозионного и антинакипного действия реагентов в системах теплоснабжения при работе котельных установок малой мощности, которые работают без водоподготовки в течение отопительного сезона.