Ультразвуковая очистка теплообменного оборудования АЭС

22.06.2018 2018 - №02 Aтомные электростанции

С.И. Минин

https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.01

Рассмотрен метод ультразвуковой очистки поверхностей теплообменного оборудования. Представлена схема механизма ультразвуковой очистки. Если к поверхности теплообменного оборудования, заполненного теплоносителем, подвести ультразвук, то под действием ударной волны, возникающей при захлопывании кавитационных воздушных пузырьков, поверхность очистится от накипи. Кроме того, в жидкости возникает много пузырьков, не связанных с кавитациоиными явлениями. Эти пузырьки проникают в поры, щели и зазоры между накипью и поверхностью теплообменного оборудования. Под действием ультразвуковых колебаний пузырьки интенсивно колеблются, вызывая разрушение верхнего слоя накипи.

Ультразвуковая кавитация в жидкости зависит от ее плотности, вязкости, температуры, молекулярного веса, сжимаемости, содержания газов, наличия инородных микроскопических включений, частоты и интенсивности ультразвуковых колебаний, статического давления и др. Показано, что целенаправленным изменением некоторых из этих факторов можно влиять на активность кавитационного процесса в нужном направлении.

Качество и скорость очистки определяются акустической мощностью и частотой колебаний, температурой и составом рабочего раствора. Высокая частота колебаний ускоряет химические и физические процессы, происходящие в жидкости. Для этих целей могут быть применены генераторы типа УЗГ с магнитофрикционными преобразователями типа ПМС. Ультразвуковой преобразователь преобразует подаваемые на него электрические колебания в механические такой же частоты. В большинстве установок используются частоты от 18 до 44 кГц с интенсивностью колебаний от 0,5 до 10 Вт/см2. Верхняя граница частотного диапазона обусловлена механизмом образования и разрушения кавитационных пузырьков: при очень большой частоте пузырьки не успевают захлопываться, что снижает микроударное действие кавитации. Ввиду того, что силы, действующие на частицы загрязнений, более или менее равномерно распределены по всему объему моющего раствора, достигается очистка самых незначительных пор.

Качество ультразвуковой очистки несравнимо с другими способами. Особое преимущество ультразвуковой очистки заключается в ее высокой производительности при малой затрате физического труда, технологичности, относительной простоте оборудования, возможности замены огнеопасных и дорогостоящих органических растворителей безопасными и дешевыми водными растворами щелочных солей.

Ссылки

1. Агранат Б.А. Ультразвуковая технология. – М.: Машиностроение, 1984. – 503 с.
2. Агранат Б.А., Башкиров В.И., Китайгородский Ю.И. Ультразвуковая очистка. – М.:, Наука,1970. – 260 с.
3. Розенберг Л.Д. Физические основы ультразвуковой технологии. – М.: Наука, 1990. – 686 с.
4. Бронин Ф.А. Установки серии УЗВФ. – М.: Наука, 1998. – 47 с.
5. Донской А.В. Ультразвуковые электротехнические установки. – М.: Энергия, 1978. – 275 с.
6. Келлер О.К., Кратых Г.С., Любляницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. – Л.: Машиностроение, 1977. – 243 с.
7. Бергман Л.И. Ультразвук и его применение в науке и технике. –М.: Издательство иностранной литературы, 1967. – 113 с.
8. Голямина И.П. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1979. – С. 242-247.
9. Медведев А.М. Ультразвуковая очистка электронных модулей. Компоненты и технологии. – М.: Наука, 2001. – №15. – С. 20-24.
10. Бурякова Н.Е. Стирка ультразвуком – миф или реальность? // Потребитель. – 2005. –№11. – С. 11-18.
11. Розенберг Л.Д., Сиротюк М.Г. Об излучении звука при наличии кавитации. // Акустический журнал. – 1960. – Т. 6. – № 4. – С. 478-486.
12. Розенберг Л.Д. Кавитационная область. Мощные ультразвуковые поля. Физика и техника мощного ультразвука. – М.: Наука, 1968. – С. 221-266.
13. Шестаков С.Д. Математическая модель гидродинамической кавитации. / Труды ХVI Сессии Российского акустического общества. – М.: ГЕОС, 2005. – С. 71-73.
14. Кнэпп Р., Дейли Дж. и Хэммит Ф. Кавитация. – М.: Мир, 1974. – 236 с.
15. Шмарц В. Л. Ультразвуковая очистка деталей. // Применение ультразвука в технологии машиностроения. – 1960. – Вып. 1. – С. 201.
16. Рыкова Н. С. Ультразвуковая очистка деталей. // Применение ультразвука в технологии машиностроения. – 1961. – Вып. 2. – С. 111-112.
17. Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. – М.: Мир, 1972. – С. 243.
18. Николаевский Н.Н. Ультразвуковой метод предотвращения накипеобразования. // Новости теплоснабжения. – 2002. – № 10. – С. 44-45.

ультразвук кавитация акустические потоки теплообменное оборудование качество очистки поверхности технологичность

Ссылка для цитирования статьи: Минин С.И. Ультразвуковая очистка теплообменного оборудования АЭС. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 2. – С. 5-14. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.01 .