Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС
Проведены исследования на макете адсорбера, имитирующие образование угольной пыли в егоприповерхностном слое адсорбента. Показано, что уровень концентрации пылевой фракции в узком слое вблизи поверхности адсорбента оказывает решающее влияние на рост аэродинамического сопротивления фильтра. Приведены...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2003 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78400 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС / И.М. Неклюдов, Л.Ф. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 65-70. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859802305719697408 |
|---|---|
| author | Неклюдов, И.М. Федорова, Л.Ф. Полтинин, П.Я. Карнацевич, Л.В. |
| author_facet | Неклюдов, И.М. Федорова, Л.Ф. Полтинин, П.Я. Карнацевич, Л.В. |
| citation_txt | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС / И.М. Неклюдов, Л.Ф. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 65-70. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Проведены исследования на макете адсорбера, имитирующие образование угольной пыли в егоприповерхностном слое адсорбента. Показано, что уровень концентрации пылевой фракции в узком слое вблизи поверхности адсорбента оказывает решающее влияние на рост аэродинамического сопротивления фильтра. Приведены результаты испытания на ЗАЭС модернизированных фильтров АУ-1500.
Проведено дослідження на макеті адсорбера, що імітують утворення вугільного пилу в приповерхньому шарі адсорбенту. Показано, що рівень концентрації пилової фракції у вузькому шарі поблизу поверхні адсорбенту здійснює вирішальний вплив на ріст аеродинамічного опору фільтра. Приведено результати іспитів на ЗАЕС модернізованих фільтрів АУ-1500.
The researches on a breadboard of the adsorber, simulating formation of a coal dust in surface layer of adsorbent are carried out. It is shown, that the quantity of concentration of dust fraction in a narrow layer near to a adsorbent surface gives the deciding influence on growth of aerodynamic resistance of the filter. Results of test on NPP modernized filters AU-1500 are given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:13:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 519 711
ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НАКОПЛЕНИЯ ПЫЛЕВОЙ
УГОЛЬНОЙ ФРАКЦИИ В СЛОЕ АДСОРБЕНТА НА РОСТ
АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ
ЙОДНЫХ ФИЛЬТРОВ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ АЭС
И.М. Неклюдов, Л.И. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич
Институт физики твердого тела, материаловедения и технологий
Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт»,
г. Харьков, Украина
Проведены исследования на макете адсорбера, имитирующие образование угольной пыли в егоприпо-
верхностном слое адсорбента. Показано, что уровень концентрации пылевой фракции в узком слое вблизи
поверхности адсорбента оказывает решающее влияние на рост аэродинамического сопротивления фильтра.
Приведены результаты испытания на ЗАЭС модернизированных фильтров АУ-1500.
1. ВВЕДЕНИЕ
Приточно-вытяжные вентиляционные системы
атомных электростанций оснащены угольными йод-
ными фильтрами (адсорберами) АУ-1500 и АУИ-
1500-1. Фильтр представляет собой вертикальную
колонну, заполненную в качестве адсорбента углем
СКТ-3 или СКТ-3И (цилиндрические гранулы диа-
метром 1,8 и длиной 3,2 мм). Адсорберы призваны
обеспечивать очистку помещений контролируемой
зоны АЗС от радиоактивного йода и его летучих хи-
мических соединений, главным образом, йодистого
метила СН3I. На всех АЭС бывшего Советского Со-
юза в результате длительной эксплуатации зафикси-
рован значительный рост аэродинамического сопро-
тивления угольных адсорберов. Согласно данным
Запорожской АЭС значения сопротивления (начи-
ная с 1984 г.) за первые пять лет превысили паспорт-
ные данные в 10 раз, а уже через 2 последующих
года вследствие экспоненциального роста сопротив-
ление в 50 и более раз превосходило норму. Ненор-
мативный рост аэродинамического сопротивления
приводит к потере пропускной способности адсор-
беров для воздуха и может создать радиационно-
опасную ситуацию вследствие накопления радиоак-
тивных веществ в рабочих помещениях станции.
В результате проведенных расчетов [1] нами
было показано, что к существенному росту аэроди-
намического сопротивления слоя углеродного ад-
сорбента может приводить его истирание и последу-
ющее накопление пылевой фракции между гранула-
ми адсорбента. Как показали исследования состоя-
ния 12-ти вышедших из строя и разобранных
фильтров, в них действительно было обнаружено
значительное количество мелкой и пылевой фрак-
ций угля (до 12%) [2]. Концентрация этих фракций
уменьшалась в адсорбере сверху вниз по высоте
слоя. Исследования, проведенные на макете адсор-
бера [2], моделирующие процессы, происходящие
внутри реального фильтра, позволили выявить ис-
точник поступления пылевой фракции угля в верх-
ний слой адсорбента. Несмотря на то, что слой ад-
сорбента согласно конструкции должен быть посто-
янно сжат подпружиненной верхней сеткой, тем не
менее, технологические недостатки изготовления
фильтров приводят к образованию значительных за-
зоров между сеткой и поверхностью угля. При на-
личии таких локальных полостей между прижимной
сеткой и поверхностью адсорбента вихревым пото-
ком воздуха, действующим в полой верхней части
адсорбера, приповерхностный слой адсорбента при-
водится в движение, истирается, и образующаяся
пылевая фракция затягивается внутрь адсорбера [2].
Представлялось интересным выяснить, каким об-
разом пылевая фракция, образующаяся в приповерх-
ностном слое адсорбента, распределяется по высоте
адсорбционного слоя, какая часть угольной пыли
выводится из адсорбера с потоком воздуха и какое
влияние на аэродинамическое сопротивление адсор-
бера оказывает характер распределения угольной
пыли по высоте адсорбционного слоя. Для решения
поставленной задачи нами был осуществлен экспе-
римент, в котором имитировалось на макете
фильтра поступление угольной пыли в адсорбер из
приповерхностного слоя адсорбента.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Схематическое изображение макета фильтра
представлено на рис.1. Слой адсорбента по высоте
был разделен на четыре секции (счет снизу вверх).
Рис. 1. Макет фильтра
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
65
Первая, вторая и третья секции отделялись друг
от друга крупноячеистыми сетками. Четвертая сек-
ция набиралась из трех металлических контейнеров
по 2,0 см высотой, в которых слой адсорбента был
зажат между двумя сетками. Сверху был смонтиро-
ван 4-ый контейнер, исполнявший роль источника
угольной пыли, которая затем при продувке воздуха
поступала в адсорбер. Для эксперимента был ото-
бран крупный однородный адсорбент (диаметр гра-
нул 1,8, длина 3,2 мм), которым заполнялись все
секции. В самый верхний контейнер при проведении
каждого эксперимента помещалась тщательно пере-
мешанная смесь адсорбента с угольной пылью. Раз-
мер угольных пылинок не превышал 10 мкм, что со-
ответствовало среднему размеру частиц угольной
пыли, извлеченной из отработавшего длительный
срок адсорбера. Угольная пыль была получена пред-
варительным принудительным истиранием адсор-
бента вне адсорбера. Пыль вводилась в начале каж-
дого эксперимента в 4-ый контейнер небольшими
порциями, не превышавшими 1,5 % от массы адсор-
бента в контейнере. Чтобы избежать накопления
угольной пыли в 4-ом контейнере, адсорбент обнов-
лялся в нем перед каждым экспериментом. Таким
образом, были соблюдены одинаковые стартовые
условия при проведении каждого эксперимента.
Масса каждого из 4-х контейнеров измерялась до
и после очередного эксперимента, и по разности
масс определялись: масса угольной пыли, поступив-
шей в адсорбер из источника (4-го контейнера); мас-
са пыли, задержавшейся в 1-ом, 2-ом и 3-ем контей-
нерах, и масса пыли, ушедшей в три нижние секции.
Введем следующие обозначения:
Мо – масса адсорбента во всём адсорбере; М1,
М2, М3 – масса адсорбента в 1 – 3 -ем контейнерах
соответственно; mo – суммарная масса пыли, посту-
пившей из источника в адсорбер после эксперимен-
та; m1 , m2 , m3 – суммарная масса пыли, накопив-
шейся после эксперимента в 1 – 3-ем контейнерах
соответственно; mс – суммарная масса пыли, ушед-
шей в 3-и нижние секции (mс = mo–m1–m2 -m3).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЫЛИ В СЛОЕ
АДСОРБЕНТА
На рис.2 для 1, 2 и 3-го контейнеров представле-
на зависимость относительной массы пыли, осевшей
в каждом из контейнеров-m1/mo, m2/ mo и m3/mo от
mo/(Мо+mo) - массовой доли пылевой фракции, вве-
денной в адсорбер, - (графики 1-3); а также зависи-
мость относительной массы пыли, ушедшей в три
нижние секции, - mc/mo от mo/(Мо +mo) - (график 4).
На рис.3 для 1 – 3-го контейнеров приведена за-
висимость массовой доли угольной пыли в каждом
контейнере – m1/ (М1+m1), m2/(М2+m2), m3 /(М3+m3)
от mo/(Мо+mo) – массовой доли введенной в адсор-
бер пылевой фракции (графики 1-3).
Из совместного анализа графиков, представлен-
ных на рис.2 и 3, можно сделать следующие выво-
ды:
Рис2. Зависимость отношения массы пыли, осев-
шей в 1-ом (1), 2-ом (2) и 3-ем (3) контейнерах и
ушедшей в 1-3 секции (4), к общей массе пыли, по-
ступившей в адсорбер, от массовой доли пылевой
фракции, введенной в адсорбер;
i-от 1 до 4
Рис3. Зависимость массовой доли угольной пыли в
1-ом (1), 2-ом (2) и 3-ем (3) контейнерах от массо-
вой доли пылевой фракции, введенной в адсорбер;
i-от 1 до 3
1. При поступлении угольной пыли в слой адсор-
бента сверху малыми порциями в начальный период
– [до 1,5 % по mo /(Мо+mo)] наблюдается некоторое
распределение пыли по высоте слоя: количество
пыли, осаждающейся в 1 – 3-ем контейнерах, увели-
чивается, причем m3/mo–относительная масса пыли,
задержавшейся в 3-ем контейнере, более чем в 2-а
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
66
раза превышает относительную массу пыли, осев-
шей в 1-ом - (m1/mo) и 2-ом -(m2/mo) контейнерах
(см. графики 1-3 на рис.2). При этом, m3/(М3 + m3) –
массовая доля пыли в 3-ем контейнере уже почти в
2-а раза превышает концентрацию пыли во 2-ом и 1-
ом контейнерах – [(m2 /(М2+m2)] и [(m1/(М1+m1)] со-
ответственно (см. графики 1-3 на рис.3).
2. На участке возрастания mo/(Мо+mo) от 2-х до
7% в 3-ем контейнере (см. график 3 на рис.2) задер-
живается при каждом эксперименте приблизительно
15 % от общего количества угольной пыли, вводи-
мой в адсорбер. Массовая доля пыли в 3-ем контей-
нере (см. график 3 на рис. 3) при этом возрастает от
4-х до 14 %. Причем, концентрация пыли в 3-ем
контейнере продолжает увеличиваться значительно
быстрее, чем в 1-ом или 2-ом контейнерах (см. гра-
фики 1-3 на рис. 3).
3. Начиная с 7 % по mo/ (Мо+mo) (см. график 3 на
рис.2) наблюдается крутой рост количества уголь-
ной пыли, оседающей в 3-ем контейнере. Это, в
свою очередь, ведет к более резкому подъему ве-
личины массовой доли пыли в 3-ем контейнере по
сравнению с участком 1,5…7% по mo/(Мо+mo)
.Например, (см. график 3 на рис.2), всего 3% пыли,
дополнительно осевшей в 3-ем контейнере [от 15 до
18 % (m3/mo)], приводят к увеличению концентра-
ции пыли в этом контейнере до 18 % (см. график 3
на рис.3). Массовая доля пыли, поступившей в весь
адсорбер, - mo/(Мо+mo) , увеличилась при этом всего
на 1 %.
4. На участке от 7 до 9,2 % по mo/ (Мо+mo) отно-
сительное количество угольной пыли, оседающей во
2-ом контейнере, уменьшается, а в 1- ом – остается
приблизительно постоянным (см. графики 1-2 на
рис.2). Концентрация пыли в 1-ом контейнере при
этом слабо растет (на 2 %), во 2-ом - обнаруживает
тенденцию к уменьшению; максимальная концен-
трация пыли в 1-ом и во 2-ом контейнерах состав-
ляет приблизительно по 8 %, в 3-ем – в три раза
больше - (24 %) (см. графики 1-3 на рис. 3).
5. Масса пыли, оставшейся в 4-ой верхней сек-
ции, состоящей из трех контейнеров, после всех экс-
периментов, составляет 37 % от общей массы пыли,
введенной в адсорбер. По трем контейнерам 4-ой
секции относительная масса пыли распределилась
сверху вниз следующим образом: 3-ий – 23,4%, 2-
ой – 6,3 %, 1-ый – 7,3 %.
6. Как следует из графика 4 на рис.2, начиная с
5,2% по mo/(Мо+mo), по мере того, как уменьшается
пропускная способность 1-го, 2-го и, особенно, 3-го
контейнеров, и вплоть до окончания эксперимента,
mc/mo – относительная масса пыли, поступающей в
три нижние секции адсорбера, обнаруживает четко
выраженную тенденцию к снижению (от 76 до
63 %).
По окончании всего эксперимента путем сравне-
ния конечной массы адсорбента вместе с угольной
пылью в каждой из трех нижних секций с начальной
массой адсорбента в них до опыта была определена
масса пыли, задержавшейся в каждой из трёх ниж-
них секций адсорбера. Распределение по секциям
(снизу вверх) массы пыли, задержавшейся в адсор-
бере, следующее: 1 – 4,2; 2 – 8,3; 3 – 6,3; 4 – 37 %
(всего 55,8 %).Суммарная масса пыли в трех секци-
ях (18,8 %) была сопоставлена с массой пыли, кото-
рая, согласно нашим расчетам, должна была посту-
пить в секции к концу исследования, и составляла
63%. Разница между этими величинами соответ-
ствовала массе пыли, вынесенной из адсорбера с по-
током воздуха. Оказалось, что масса вышедшей ча-
сти пыли составляет 44,2 %.
Угольная пыль, оставшаяся в трёх нижних сек-
циях, имела в них следующую усредненную концен-
трацию (снизу вверх):1-ая -1,6; 2-ая -3,2; 3-я - 2,5 %.
3.2. УВЕЛИЧЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ СЛОЯ АДСОРБЕНТА ПРИ
ПОСТУПЛЕНИИ В НЕГО УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
Для того, чтобы выяснить, каким образом нерав-
номерное распределение пыли по высоте адсорбци-
онного слоя, сосредоточение ее в тонком припо-
верхностном слое адсорбента, влияет на аэродина-
мическое сопротивление фильтра, нами были сняты
зависимости ∆Р - аэродинамического сопротивления
от J - объемного потока воздуха для различных (от 0
до 9,3 %) значений mo/(Мо+mo) - массовой доли пы-
левой фракции, поступившей в адсорбер из источни-
ка (рис.4).
Графические кривые на рис.3 удовлетворительно
описываются установленной в данной работе эмпи-
рической степенной зависимостью ΔР=k J1,5. Харак-
терно, что именно такая зависимость была получена
экспериментально при проверке сопротивления
фильтров при испытаниях на Белозерском энерго-
механическом заводе. Обозначим: Jmax - максималь-
ный поток, достигнутый в каждом эксперименте; ∆Р.-
max - предельное для данного эксперимента аэродина-
мическое опротивление, соответствующее этому
максимальному потоку.
Рис.4. Зависимость аэродинамического сопротивле-
ния фильтра от потока воздуха при массовой доле
пылевой фракции, поступившей в адсорбер: 0(1),
0,2(2), 0,4(3), 1,2(4), 1,9(5), 3,2(6), 5,1(7), 5,9(8),
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
67
6,7(9), 7,3(10), 7,5(11). 7,7(12), 7,8(13), 7,9(14),
8,0(15), 8,1(16), 8,3(17), 8,5(18), 8,6(19), 8,7(20),
8,8(21), 9,1(22), 9,2 %(23)
График 1 на рис.4 соответствует слою чистого
адсорбента, без добавления угольной пыли. По это-
му графику для каждого эксперимента с пылью
было определено ΔРо - значение аэродинамического
сопротивления, которое имел слой адсорбента без
пыли при потоке воздуха, равном Jmax. Для каждого
эксперимента относительное увеличение аэродина-
мического сопротивления постоянно (равно ΔP-
max/ΔP0) и не зависит от величины потока.
На графике 1 (рис.5) представлена зависимость
относительного увеличения аэродинамического со-
противления - ∆Р.max/Δ Ро от mo/ (Мо +mo) - массовой
доли, введенной в адсорбер пылевой фракции. Как
следует из совместного анализа графиков 1 (рис.5) и
графиков на рис.3, на участке от 0 до 1,5 % по
mo/(Мо+mo) отсутствует заметный рост аэродинами-
ческого сопротивления. Следовательно, 2-х санти-
метровые запыленные слои адсорбента в верхней, 4-
ой секции: 3-ий – с концентрацией пыли 4 %, а так-
же 2-ой и 1-ый с концентрацией пылевой фракции
около 2 % (см. рис. 3, графики 3-ий, 2-ой и 1-ый)
практически не препятствуют свободному протека-
нию воздуха. Рост сопротивления также был бы
очень мал и в случае равномерного (с концентраци-
ей 1,5 %) распределения пыли по толщине слоя ад-
сорбента (график 2 на рис. 5).
Рис.5. Зависимость относительного увеличения
максимального аэродинамического сопротивления
от массовой доли пылевой фракции, введенной
в адсорбер; распределение угольной пыли по тол-
щине адсорбционного слоя: 1 – неравномерное;
2 – равномерное
На участке от 1,5 до 7 % по mo/(Мо+mo) сопро-
тивление возрастает в 2-а раза (см. график 1 на
рис.5). Концентрация пыли при этом в 3-ем контей-
нере 4-ой секции 14 %, во 2-ом – 8,5%, в 1-ом – 6,5%
(см. графики 3-1 на рис. 3). Вероятнее всего, на этом
участке на аэродинамическое сопротивление оказы-
вает влияние концентрация пыли во всех трех
контейнерах. Следует отметить, что, если бы уголь-
ная пыль была равномерно распределена по высоте
слоя адсорбента (с концентрацией, например, 5 %),
то сопротивление увеличилось бы гораздо больше
(приблизительно в 5,5 раза) (см. график 2 на рис.5).
Уже дальнейшее увеличение концентрации уголь-
ной пыли в 3-ем контейнере до 18 % (см. график 3
на рис .3) приводит к увеличению сопротивления в 5
раз (см. график 1 на рис.5). При этом в адсорбер до-
бавлен всего 1 % пыли, [mo/(Мо+mo) возрастает от 7
до 8 %]. На этом участке концентрация пыли в 1-ом
контейнере увеличивается всего на 0,5 %, а во 2-ом
сохраняется прежней (см. графики 1-2 на рис.3), что
свидетельствует о превалирующем влиянии концен-
трации пыли именно в самом верхнем, 3-ем контей-
нере на рост аэродинамического сопротивления
фильтра.
Дополнительное введение в адсорбер всего 1,2%
угольной пыли [mo/(Мо+mo) увеличивается от 8 до
9,2 %] ведет к существенному росту концентрации
пыли в 3-ем контейнере (до 24 %) (см. график 3 на
рис.3). Аэродинамическое сопротивление при этом
резко возрастает (∆Рmax/ΔРо увеличивается от 5 и до
23-х) (см. график 1 на рис.5). Масса пыли, накопив-
шаяся в 3-ем контейнере, составляет всего 23,4 % от
общей массы пыли, поступившей в адсорбер. Если
бы это количество угольной пыли было распределе-
но равномерно по всему слою адсорбента, то кон-
центрация пыли в адсорбере составили бы 2,3 %, и,
как видно из графика 2 на рис.5, сопротивление при
этом увеличилось бы не в 23, а всего в 2 раза. Сле-
довательно, уровень концентрации угольной пыли в
самом верхнем, 3-ем контейнере оказывает решаю-
щее влияние на рост аэродинамического сопротив-
ления фильтра.
Таким образом, даже очень медленное (не-
большими порциями, по 0,12 % от общей массы ад-
сорбента) поступление из поверхностного слоя
угольной пыли в адсорбер оказывает чрезвычайно
негативное влияние на работу фильтра: узкий слой
адсорбента под поверхностью сетки быстро накап-
ливает угольную пыль, аэродинамическое сопротив-
ление фильтра возрастает в десятки раз.
В реальных адсорберах это явление усугубляется
еще и тем, что при долговременном истирании гра-
нул поверхностного слоя увеличивается зазор меж-
ду верхней прижимной сеткой и поверхностью ад-
сорбента, так как, якобы «подвижная», сетка не сле-
дит за опусканием поверхности слоя адсорбента.
Это связано с тем, что, как показали разборки вы-
шедших из строя фильтров, щель между корпусом и
краем сетки по периметру не свободна, а туго забита
асбестовым шнуром. Расширение зазора приводит к
более интенсивному истиранию гранул, следова-
тельно, к дополнительному увеличению массы
угольной пыли, поступающей в адсорбер. Как пока-
зали наши предварительные исследования на макете
адсорбера, если вводить в приповерхностный 2-х
сантиметровый слой адсорбента большие порции
угольной пыли (при каждом эксперименте - до 3 %
от массы слоя), то до 90 % массовой доли пыли,
оставшейся в макете, задерживается вблизи поверх-
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
68
ности [4]. Поэтому со временем аэродинамическое
сопротивление в реальном адсорбере будет возрас-
тать более резко, чем в наших модельных экспери-
ментах на макете. Причем, чем больше исходный
объём локальных полостей под поверхностью сетки,
тем быстрее будет расти аэродинамическое сопро-
тивление фильтра.
3.3. ВОЗМОЖНОСТЬ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ЗАПЫЛЕННЫХ ФИЛЬТРОВ,
ИСПЫТАНИЯ ВОССТАНОВЛЕННЫХ
ФИЛЬТРОВ НА ЗАЭС
Проведенные расчетные и исследовательские ра-
боты [1-3] выявили причины ненормативного роста
аэродинамического сопротивления угольных йод-
ных фильтров на АЭС в течение их эксплуатации.
Одновременно эти работы показали возможность
избежать истирания адсорбента и накопления пыле-
вой фракции в адсорбере путем определенных
конструктивных изменений верхней прижимной ре-
шетки и сетки (см. “Патент УкраЇни на корисну
модель № 582“ от 16.10.2000 г. [4]). Кроме того,
предложена и апробирована технология восстанов-
ления фильтров, вышедших из строя по причине
недопустимого возрастания аэродинамического со-
противления. 10 восстановленных адсорберов АУ-
1500 с модернизированной ситемой организации
потока воздуха и прижима верхней сетки к слою
адсорбента были установлены на различных
системах вентиляции Запорожской АЭС. Их испы-
тания в течение 2-х лет показали, что увеличение
аэродинамического сопротивления незначительно
(№:1, 5, 6, 7) или находится в пределах погрешности
измерений (№: 2, 4, 8, 9, 10). Полученные экспери-
ментальные данные об опытной эксплуатации при-
ведены на рис.6-14 [один из восстановленных адсор-
беров (№3) по техническим причинам эксплуатиро-
вался очень короткое время]. На каждом из этих ри-
сунков приведена аналитическая форма зависимости
сопротивления ∆Р от времени эксплуатации t со
средними квадратичными ошибками в параметрах.
Значения ∆Р приведены к одному потоку (J=1500
м3/ч) по формуле ∆Р.=∆Рф.(J./Jф)1,5, где ∆Рф и Jф – фак-
тические значения аэродинамического сопротивле-
ния и объемного потока соответственно.
Рис.6. ΔP=(1570±80)+(0,8±0,3) t
Рис.7. ΔP=(2200±200)+(-0,3±0,6) t
Рис.8. ΔP=(4700±300)+(-0,6±1,2) t
Рис.9. ΔP=(1600 ±90)+(0,9±0,4) t
Рис.10. ΔP=(3600±300)+(1,6±0,8) t
Рис.11. ΔР=(2200±200)+(1,0±0,5) t
Рис.12. ΔP=(2400±100)+(-0,5±0,4) t
Рис.13. ΔP=(2400±100)+(-0,7±0,4) t
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
69
Рис.14. ΔP=(3000±200)+(-0,1±0,6) t
4. ВЫВОДЫ
1. Поступающая в толщу адсорбента из его по-
верхностного слоя угольная пыль имеет тенденцию
накапливаться в относительно тонком верхнем слое.
При этом аэродинамическое сопротивление сильно
возрастает.
Градиентный характер распределения пыли по
высоте адсорбционного слоя и резкий рост аэроди-
намического сопротивления после достижения кри-
тического значения концентрации угольной пыли в
узком приповерхностном слое (≈18%) объясняют
тот факт, зафиксированный на ЗАЭС, что в первые 5
лет эксплуатации сопротивление возрастает в 10 раз,
а в последующие 2 года – гораздо резче: в 50 и бо-
лее раз.
2. В реальном адсорбере, имеющем технологиче-
ские недостатки: локальные полости между при-
жимной сеткой и поверхностью адсорбента, со вре-
менем в приповерхностном слое накопится критиче-
ское количество пылевой угольной фракции, кото-
рое сделает этот слой практически непреодолимым
для потока воздуха, – адсорбер выйдет из строя.
3. Значительная часть угольной пыли, образую-
щейся при истирании адсорбента, особенно в перво-
начальный период эксплуатации фильтра, выносит-
ся из адсорбера с потоком воздуха. Вместе с этой
пылью выходят и радионуклиды, адсорбированные
активным углем, что представляет несомненную
опасность для окружающей среды. Поэтому при ис-
пользовании не модернизированных по нашей тех-
нологии фильтров Белозерского завода желательно
иметь дополнительные аэрозольные фильтры на вы-
ходе йодных адсорберов.
4. Разработанные в ННЦ ХФТИ изменения в
конструкции йодных фильтров, как показали испы-
тания восстановленных адсорберов в составе систем
вентиляции ЗАЭС в течение 2-х лет, гарантируют
неподвижность слоя угольного адсорбента и, следо-
вательно, отсутствие истирания его гранул с образо-
ванием угольной пыли. Благодаря этому срок служ-
бы адсорберов значительно возрастает.
ЛИТЕРАТУРА
1.Л.И. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич,
М.А. Хажмурадов, С.О. Лысцов, В.В. Тесленко,
Ю.Л. Коврижкин. Влияние усадки и механического
износа адсорбента на аэродинамические параметры
угольных адсорберов типа АУ-1500 систем вентиля-
ции АЭС //Атомная энергия. 1999, т. 82, вып.4,
с. 279–283.
2.Л.И. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич,
М.А. Хажмурадов, С.О. Лысцов, В.В. Тесленко,
В.И. Жуковин, В.А. Левицкий. Исследование роста
сопротивления фильтров типа АУ-1500 систем вен-
тиляции АЭС //Атомная энергия. 2000, т. 88, вып.1,
с. 74–76.
3.Л.І. Федорова, П.Я. Полтінін, Л.В. Карнацевич,
М.А. Хажмурадов, С.О. Лисцов. Адсорбер. «Патент
України на корисну модель №582» от 16.10.2000 г.
4.Л.И. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич,
В.Б. Кулько. О характере распределения угольной
пылевой фракции в адсорбенте СКТ-3 йодных
фильтров типа АУ-1500 при их длительной эксплуа-
тации в системах вентиляции АЭС //Вопросы атом-
ной науки и техники. Серия: «Физика радиационных
повреждений и радиационное материаловедение».
2002, № 3(81), с. 99–100.
ВПЛИВ ОСОБЛИВОСТЕЙ НАГРОМАДЖЕННЯ ПИЛОВОЇ ВУГІЛЬНОЇ ФРАКЦІЇ В ШАРЇ
АДСОРБЕНТУ НА ЗРІСТ АЕРОДИНАМІЧНОГО ОПОРУ ВУГІЛЬНИХ ЙОДНИХ ФІЛЬТРІВ
СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦІЇ АЕС
І.М. Неклюдов, Л.І. Фьодорова, П.Я. Полтінін, Л.В. Карнацевич
Проведено дослідження на макеті адсорбера, що імітують утворення вугільного пилу в приповерхньому шарі
адсорбенту. Показано, що рівень концентрації пилової фракції у вузькому шарі поблизу поверхні адсорбенту здійснює
вирішальний вплив на ріст аеродинамічного опору фільтра. Приведено результати іспитів на ЗАЕС модернізованих
фільтрів АУ-1500.
INFLUENCE OF FEATURES OF ACCUMULATION DUST COAL FRACTION IN LAYER OF ADSOR-
BENT ON GROWTH OF AERODYNAMIC RESISTANCE OF COAL IODINE FILTERS OF NPP’s VEN-
TILATION SISTEMS
I.M. Neklyudov, L.I. Fedorova, P.Ya. Poltinin, L.V. Karnatsevich
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
70
The researches on a breadboard of the adsorber, simulating formation of a coal dust in surface layer of adsorbent are carried
out. It is shown, that the quantity of concentration of dust fraction in a narrow layer near to a adsorbent surface gives the deciding
influence on growth of aerodynamic resistance of the filter. Results of test on NPP modernized filters AU-1500 are given.
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.65-70.
71
1.ВВЕДЕНИЕ
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЫЛИ В СЛОЕ
АДСОРБЕНТА
3.2. УВЕЛИЧЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ СЛОЯ АДСОРБЕНТА ПРИ
ПОСТУПЛЕНИИ В НЕГО УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
ЛИТЕРАТУРА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78400 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:13:43Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Неклюдов, И.М. Федорова, Л.Ф. Полтинин, П.Я. Карнацевич, Л.В. 2015-03-16T17:15:57Z 2015-03-16T17:15:57Z 2003 Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС / И.М. Неклюдов, Л.Ф. Федорова, П.Я. Полтинин, Л.В. Карнацевич // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 65-70. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78400 519 711 Проведены исследования на макете адсорбера, имитирующие образование угольной пыли в егоприповерхностном слое адсорбента. Показано, что уровень концентрации пылевой фракции в узком слое вблизи поверхности адсорбента оказывает решающее влияние на рост аэродинамического сопротивления фильтра. Приведены результаты испытания на ЗАЭС модернизированных фильтров АУ-1500. Проведено дослідження на макеті адсорбера, що імітують утворення вугільного пилу в приповерхньому шарі адсорбенту. Показано, що рівень концентрації пилової фракції у вузькому шарі поблизу поверхні адсорбенту здійснює вирішальний вплив на ріст аеродинамічного опору фільтра. Приведено результати іспитів на ЗАЕС модернізованих фільтрів АУ-1500. The researches on a breadboard of the adsorber, simulating formation of a coal dust in surface layer of adsorbent are carried out. It is shown, that the quantity of concentration of dust fraction in a narrow layer near to a adsorbent surface gives the deciding influence on growth of aerodynamic resistance of the filter. Results of test on NPP modernized filters AU-1500 are given. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейтронах Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС Вплив особливостей нагромадження пилової вугільної фракції в шарі адсорбенту на зріст аеродинамічного опору вугільних йодних фільтрів систем вентиляції АЕС Influence of features of accumulation dust coal fraction in layer of adsorbent on growth of aerodynamic resistance of coal iodine filters of NPP’s ventilation sistems Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС Неклюдов, И.М. Федорова, Л.Ф. Полтинин, П.Я. Карнацевич, Л.В. Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| title | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС |
| title_alt | Вплив особливостей нагромадження пилової вугільної фракції в шарі адсорбенту на зріст аеродинамічного опору вугільних йодних фільтрів систем вентиляції АЕС Influence of features of accumulation dust coal fraction in layer of adsorbent on growth of aerodynamic resistance of coal iodine filters of NPP’s ventilation sistems |
| title_full | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС |
| title_fullStr | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС |
| title_full_unstemmed | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС |
| title_short | Влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции АЭС |
| title_sort | влияние особенностей накопления пылевой угольной фракции в слое адсорбента на рост аэродинамического сопротивления угольных йодных фильтров систем вентиляции аэс |
| topic | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| topic_facet | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78400 |
| work_keys_str_mv | AT neklûdovim vliânieosobennosteinakopleniâpylevoiugolʹnoifrakciivsloeadsorbentanarostaérodinamičeskogosoprotivleniâugolʹnyhiodnyhfilʹtrovsistemventilâciiaés AT fedorovalf vliânieosobennosteinakopleniâpylevoiugolʹnoifrakciivsloeadsorbentanarostaérodinamičeskogosoprotivleniâugolʹnyhiodnyhfilʹtrovsistemventilâciiaés AT poltininpâ vliânieosobennosteinakopleniâpylevoiugolʹnoifrakciivsloeadsorbentanarostaérodinamičeskogosoprotivleniâugolʹnyhiodnyhfilʹtrovsistemventilâciiaés AT karnacevičlv vliânieosobennosteinakopleniâpylevoiugolʹnoifrakciivsloeadsorbentanarostaérodinamičeskogosoprotivleniâugolʹnyhiodnyhfilʹtrovsistemventilâciiaés AT neklûdovim vplivosoblivosteinagromadžennâpilovoívugílʹnoífrakcíívšaríadsorbentunazrístaerodinamíčnogooporuvugílʹnihiodnihfílʹtrívsistemventilâcííaes AT fedorovalf vplivosoblivosteinagromadžennâpilovoívugílʹnoífrakcíívšaríadsorbentunazrístaerodinamíčnogooporuvugílʹnihiodnihfílʹtrívsistemventilâcííaes AT poltininpâ vplivosoblivosteinagromadžennâpilovoívugílʹnoífrakcíívšaríadsorbentunazrístaerodinamíčnogooporuvugílʹnihiodnihfílʹtrívsistemventilâcííaes AT karnacevičlv vplivosoblivosteinagromadžennâpilovoívugílʹnoífrakcíívšaríadsorbentunazrístaerodinamíčnogooporuvugílʹnihiodnihfílʹtrívsistemventilâcííaes AT neklûdovim influenceoffeaturesofaccumulationdustcoalfractioninlayerofadsorbentongrowthofaerodynamicresistanceofcoaliodinefiltersofnppsventilationsistems AT fedorovalf influenceoffeaturesofaccumulationdustcoalfractioninlayerofadsorbentongrowthofaerodynamicresistanceofcoaliodinefiltersofnppsventilationsistems AT poltininpâ influenceoffeaturesofaccumulationdustcoalfractioninlayerofadsorbentongrowthofaerodynamicresistanceofcoaliodinefiltersofnppsventilationsistems AT karnacevičlv influenceoffeaturesofaccumulationdustcoalfractioninlayerofadsorbentongrowthofaerodynamicresistanceofcoaliodinefiltersofnppsventilationsistems |