Ջրի մաքրման էլեկտրամագնիսական սարք «Տերմիտ

Վ.Վ.Բաննիկով, բ.գ.թ. տեխ. գիտություններ
Ecoservice Technohim-ի տնօրեն
(www.etch.ru)

Հայտնի է, որ մասշտաբի ձևավորման և կեղևավորման գործընթացները կապված են բնական ջրում, այդ թվում՝ քաղցրահամ ջրերում, մեծ քանակությամբ լուծված կալցիումի և մագնեզիումի աղերի առկայության հետ։ Այս տարրերը, անկասկած, կարևոր են մարդկանց համար, բուսական և կենդանական աշխարհի զարգացման համար, սակայն դրանք բազմաթիվ խնդիրներ են առաջացնում կաթսայատան և ջերմափոխանակման սարքավորումների նախագծման և շահագործման մեջ: Մենք բոլորս ծանոթ ենք ջեռուցման սարքերի, խողովակների, լվացքի մեքենաների և աման լվացող մեքենաների կշեռքի և նստվածքների, սանտեխնիկայի, սալիկների վրա կրաքարի նստվածքներին, ինչպես նաև չոր մազերին և մաշկին կալցիումով և մագնեզիումով հարուստ ջրով լվանալիս:

Ջրի կարծրության մասին

Բնական ջրերը քիմիական կազմով շատ բազմազան են։ 500-600 մգ/լ լուծված աղեր պարունակող գետերի ջրերի հիմնական կեղտերը կալցիումի, մագնեզիումի, նատրիումի, բիկարբոնատների, սուլֆատի և քլորիդ իոններն են։ Գետերի ցածր հանքային ջրերը պարունակում են հիմնականում կալցիումի և մագնեզիումի իոններ։

Ստորերկրյա ջրերի աղիությունը կախված է ստորգետնյա հորիզոնի առաջացման պայմաններից և տատանվում է 100-200 մգ/լ-ից մինչև մի քանի գրամ մեկ լիտրում։ Արտեզյան հորերի քաղցրահամ ջրերում գերակշռում են Ca 2+ և HCO 3 2- իոնները։ Այս իոնները առկա են բոլոր հանքայնացված ջրերում: Նրանց տեսքի աղբյուրը կրաքարի, գիպսի և դոլոմիտների բնական հանքավայրերն են։ Ցածր հանքային ջրերը պարունակում են ամենաշատ Ca 2+ իոնները: Կալցիումի և մագնեզիումի կատիոնների ընդհանուր կոնցենտրացիան՝ արտահայտված մգ-էկ/լ-ով, որոշում է ջրի կարծրությունը։

Ջրի ընդհանուր կարծրությունը սահմանվում է նաև որպես կարբոնատային (ժամանակավոր) և ոչ կարբոնատային (մշտական) կարծրության գումար: Կարբոնատային կարծրությունը պայմանավորված է կալցիումի և մագնեզիումի բիկարբոնատային աղերի առկայությամբ և վերանում է եռացող ջրով։ Ջուրը տաքացնելիս բիկարբոնատները քայքայվում են՝ առաջացնելով անկայուն ածխաթթու և կալցիումի կարբոնատի և մագնեզիումի հիդրօքսիդի չլուծվող նստվածք։ Ոչ կարբոնատային կարծրությունը կապված է ջրում կալցիումի և մագնեզիումի առկայության հետ՝ ծծմբական, աղաթթուների և ազոտական ​​թթուների աղերի տեսքով։ Այս կարծրությունը չի հանվում եռալով։

Կոշտ ջուրը պիտանի չէ շրջանառվող ջրամատակարարման համակարգերի, գոլորշու և տաք ջրի կաթսաների սնուցման, ինչպես նաև գրեթե բոլոր տեսակի ջերմափոխանակման սարքավորումների համար: Կոշտության աղերի նստվածքները հանգեցնում են ջեռուցման համար ջերմային էներգիայի զգալի ավելացման և վառելիքի սպառման ծախսերի համարժեք աճի: Դրանք նաև բացասաբար են անդրադառնում ջերմափոխանակության և հիդրավլիկ բնութագրերի վրա, անջատում են պոմպային, անջատիչ և կառավարող սարքավորումները և արագացնում կոռոզիոն գործընթացները:

Նկ. Նկար 1-ում ներկայացված է ջերմային էներգիայի կորուստների կախվածությունը՝ կախված կարծրության նստվածքների շերտի հաստությունից (ըստ Lifescience Products LTD, UK): 3 մմ շերտը կլանում է ջերմային էներգիայի 25%-ը, իսկ եթե կաթսայի կամ կաթսայի պատերին աճել է 13 մմ, ապա ջերմության 70%-ն արդեն կորչում է։ 10 մմ հաստությամբ ավանդները կուտակվում են մեկ տարուց պակաս ժամանակահատվածում: Շատերը տեղյակ են վերանորոգման, քիմիական և մեխանիկական մաքրման, խողովակների և ջրի ջեռուցման սարքավորումների փոխարինման ծախսերի մակարդակի մասին:

Եթե ​​մասշտաբի խնդրին նայենք ջերմային էներգիայի սարքավորումների շահագործման ընթացքում վառելիքի ավելորդ սպառման տեսանկյունից, պատկերը շատ նման է (նկ. 2):

Բրինձ. 2. Վառելիքի չափից ավելի սպառումը կախված ջեռուցման մակերեսի մասշտաբի շերտի հաստությունից:

Այս գրաֆիկից երևում է, որ 5 մմ սանդղակը հանգեցնում է վառելիքի չափից ավելի սպառման մինչև 30%, իսկ 10 մմ-ը՝ կրկնապատկելու դրա սպառումը:

Բարձր լարման գիտահետազոտական ​​ինստիտուտի մասնագետները դիտարկում են մասշտաբի վնասակար ազդեցության ևս մեկ կարևոր կողմ՝ տաք ջրի (ծխի կամ բոցի) խողովակի պատի ջերմաստիճանի բարձրացումը։ Օրինակ նկ. Նկար 3-ը ցույց է տալիս վառարանի տարածքում տեղադրված ջրատաքացուցիչ էկրանային խողովակի պատի ջերմաստիճանի կախվածությունը (ջերմաստիճանը 1100 °C) սանդղակի շերտի հաստությունից: Տվյալները ներկայացված են տարբեր մասշտաբների ջերմային հաղորդունակության արժեքների համար:

Ջրի կողմից կաթսայի ջեռուցման մակերեսի մասշտաբի շերտի ավելացումը զգալիորեն մեծացնում է տաք ջրի խողովակների պատի ջերմաստիճանը: Իր հերթին, ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է ինչպես մետաղի առաձգական ուժի, այնպես էլ դրա զիջման ուժի նվազմանը: Այս դեպքում ձևավորվում են ֆիստուլներ, և խողովակները պայթում են:

Բրինձ. 3. Կշեռքի շերտի հաստության և դրա ջերմահաղորդականության ազդեցությունը խողովակի պատի ջերմաստիճանի վրա:

Համաձայն ԳՕՍՏ 2874-82 «Խմելու ջուր», ջրի կարծրությունը չպետք է գերազանցի 7 մգ-էկ/լ: Այնուամենայնիվ, մի շարք ճյուղեր ավելի խիստ պահանջներ են դնում տեխնոլոգիական ջրի նկատմամբ, ընդհուպ մինչև խորը փափկեցում (0,01-0,05 մկ/լ և ցածր): Ձեռնարկը պարունակում է տարբեր տեսակի կաթսաների համար սնուցող ջրի ընդհանուր կարծրության (մգ-էկ/լ) ցուցիչ պահանջներ.

• հրդեհային խողովակ (5-15 ati) - 0.35;
• ջրի խողովակներ (15-25 ati) - 0,15;
• բարձր ճնշում (50-100 ati) - 0,035;
• թմբուկ (100-185 ատի) - 0,005.

Ջուրը փափկացնելու մի շարք եղանակներ կան (Ca 2+ և Mg 2+ իոնների հեռացման գործընթացը)։ Ամենատարածված քիմիական մեթոդը ջրի մեջ պարունակվող կալցիումի և մագնեզիումի իոնների իոնափոխանակումն է նատրիումի կամ կալիումի հետ, որոնք տաքացնելիս չեն առաջացնում իրենց աղերի նստվածքներ: Այս տեսակի փափկեցնող սարքերում գործում է կատիոնափոխանակող խեժ, որը պետք է պարբերաբար վերականգնվի սովորական աղի լուծույթով։ Այս մեթոդը զերծ չէ էական թերություններից. Խեժի վերականգնման համար կերակրի աղի օգտագործումը բնապահպանական խնդիրներ է ստեղծում՝ պայմանավորված աղի բարձր պարունակությամբ լվացվող ջրերը հեռացնելու անհրաժեշտությամբ: Կալցիումի աղերը խմելու ջրից հանվում են մեր օրգանիզմի համար պահանջվող նորմայից ցածր, մինչդեռ ջուրը հարստացվում է նատրիումով, որը հեռու է խմելու համար օգտակար լինելուց։ Իոնափոխանակման խեժերի ծառայության ժամկետը սահմանափակ է:

Ջուրը նաև փափկվում է թաղանթային ֆիլտրերի միջոցով, որոնք իրականում աղազրկում են այն: Այս մեթոդը ավելի քիչ տարածված է թաղանթների բարձր արժեքի և դրանց աշխատանքի սահմանափակ ռեսուրսի պատճառով:

Կան փափկեցման այլ մեթոդներ՝ ջերմային, ռեագենտ, դիալիզի և համակցված։ Ջրի փափկեցման մեթոդի ընտրությունը որոշվում է նրա քիմիական բաղադրությամբ, փափկման պահանջվող աստիճանով և տեխնիկատնտեսական ցուցանիշներով։

Մագնիսական ջրի մաքրում

Վերջին տասնամյակների ընթացքում, ինչպես Ռուսաստանում, այնպես էլ արտերկրում, ջրի մագնիսական մաքրումը կիրառվում է մասշտաբների և ծածկույթների ձևավորման դեմ պայքարելու համար: Այն լայնորեն կիրառվում է շոգետուրբինային կոնդենսատորներում, ցածր ճնշման և ցածր հզորության գոլորշու գեներատորներում, ջեռուցման ցանցերում և տաք ջրամատակարարման համակարգերում և տարբեր ջերմափոխանակիչներում։ Ջրի փափկացման սովորական մեթոդների համեմատությամբ՝ մագնիսական մշակումն առանձնանում է պարզությամբ, ցածր գնով, անվտանգությամբ, շրջակա միջավայրի բարեկեցությամբ և ցածր գործառնական ծախսերով:

Ջրի մաքրման մագնիսական սարքի առաջին արտոնագիրը տրվել է բելգիացի ինժեներ Տ. Վերմեյրենին 1946 թվականին: Դեռևս 1936 թվականին նա հայտնաբերեց, որ երբ ջուրը, որն անցնում էր մագնիսական դաշտի գծերը, տաքացվում էր, ջերմափոխանակման մակերեսի վրա մասշտաբներ չեն ձևավորվում:

Մագնիսական դաշտի ազդեցության մեխանիզմը ջրի և դրանում պարունակվող կեղտերի վրա վերջնականապես պարզաբանված չէ, սակայն կան մի շարք վարկածներ։ MPEI-ի և MGSU-ի մասնագետները մեծ աշխատանք են կատարել՝ ուսումնասիրելու մագնիսական դաշտի ազդեցությունը մասշտաբի ձևավորման գործընթացների վրա, մշակել են մագնիսական ջրի մաքրման սարքեր, ձևակերպել են տեխնիկական պահանջներ և պայմաններ դրանց օգտագործման գործնական նպատակներով:

Ժամանակակից տեսակետները ջրի և դրա կեղտերի վրա մագնիսական դաշտի ազդեցության մեխանիզմը բացատրում են բևեռացման երևույթներով և աղի իոնների դեֆորմացմամբ։ Մշակման ընթացքում իոնների խոնավացումը նվազում է, իոնները մոտենում են միմյանց և կազմում աղի բյուրեղային ձև։ Տեսություններից մեկի հիմքում ընկած է մագնիսական դաշտի ազդեցությունը ջրի կոլոիդային կեղտերի վրա, մյուսի համաձայն՝ ջրի կառուցվածքը փոխվում է։ Մագնիսական դաշտի կիրառման դեպքում ջրի զանգվածում առաջանում են բյուրեղացման կենտրոններ, ինչի արդյունքում չլուծվող կարծրության աղերի արտազատումը տեղի է ունենում ոչ թե ջերմափոխանակման մակերեսի վրա (տաքացում կամ հովացում), այլ ջրի ծավալում։ Այսպիսով, պինդ մասշտաբի փոխարեն ջրի մեջ հայտնվում է արտագաղթող բարակ նստվածք, որը հեշտությամբ հեռացվում է ջերմափոխանակիչների և խողովակաշարերի մակերեսից։ Մագնիսական մշակման սարքերում ջուրը պետք է շարժվի ուժի մագնիսական գծերին ուղղահայաց:

Ջրի մագնիսական մաքրման մեխանիզմի շատ հետաքրքիր բացատրություն է առաջարկում Վ.Ա. Պրիսյաժնյուկն իր աշխատանքում. Հայտնի է, որ կալցիումի կարբոնատը կարող է բյուրեղանալ երկու ձևով (կալցիտ կամ արագոնիտ), մինչդեռ ջերմափոխանակման սարքավորումների վրա նստած հիմնական աղը կարբոնատ է կալցիտի տեսքով։ Մագնիսական բուժումը «ստիպում է» կալցիումի կարբոնատին բյուրեղանալ արագոնիտի տեսքով, որն ունի ավելի ցածր կպչունություն (կպչում) ջերմափոխանակման մակերևույթի նյութին, ինչպես նաև բյուրեղների միջև ավելի ցածր կպչուն ուժ (կպչում): Այս երեւույթը բացատրելու համար հեղինակն օգտագործում է մագնիտոհիդրոդինամիկ (ՄՀԴ) ռեզոնանսի տեսությունը։ Երբ հեղուկը հատում է մագնիսական դաշտի գծերը, ստեղծվում է Լորենցի ուժ, որն առաջացնում է կարբոնատի կառուցվածքային վերադասավորում (նյութի էնտրոպիայի փոփոխություն), երբ այն ընկնում է ռեզոնանսի մեջ նյութի մասնիկների (մոլեկուլներ, իոններ, ռադիկալներ) բնական թրթիռների հետ։ .

Ներկայումս Ռուսաստանում արտադրվում են մագնիսական ջրի մաքրման երկու տեսակի սարքեր՝ մշտական ​​մագնիսներով և էլեկտրամագնիսներով։ Սարքում ջրի մնալու ժամանակը որոշվում է դրա արագությամբ 1-3 մ/վ-ի սահմաններում:

Մագնիսական ջրի մաքրման համար սարքերի օգտագործման պայմանները տրված են ձեռնարկում.

• ջրի ջեռուցումը պետք է իրականացվի 95 ° C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում;
• կարբոնատային կարծրությունը չպետք է գերազանցի 9 մկ/լ;
• լուծված թթվածնի պարունակությունը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 3 մգ/լ, իսկ քլորիդների և սուլֆատների քանակը՝ ոչ ավելի, քան 50 մգ/լ;
• արտեզյան ջրում սեւ երկաթի պարունակությունը թույլատրվում է ոչ ավելի, քան 0,3 մգ/լ:

E, % հակամաշտաբային էֆեկտը որոշելու համար օգտագործվում է հետևյալ արտահայտությունը.

E \u003d (m n - m m) * 100 / m n, (1)

որտեղ - m n և m m - տաքացման մակերևույթի վրա ձևավորված մասշտաբի զանգվածը նույն պայմաններում եռալու ժամանակ նույն քանակությամբ ջրի նույն նախնական քիմիական բաղադրությամբ, համապատասխանաբար չմշակված և մագնիսական դաշտով մշակված, g.

Չնայած մագնիսական ջրի մաքրման սարքերի բոլոր առավելություններին, գործնականում բուժման էֆեկտը հաճախ դրսևորվում էր միայն շահագործման առաջին շրջանում, այնուհետև արդյունքը անհետացավ: Նույնիսկ տերմին կար՝ «կախվածություն առաջացնող» ջրի ազդեցությունը։ Մագնիսացված ջուրը պահպանում է իր հատկությունները մեկ օրից էլ քիչ ժամանակ: Մագնիսական հատկությունների կորստի այս երեւույթը կոչվում է թուլացում: Ուստի ջեռուցման ցանցերում, բացի դիմահարդարման ջուրը մագնիսացնելուց, անհրաժեշտ է մաքրել համակարգում շրջանառվող ջուրը՝ ստեղծելով այսպես կոչված հակառելաքսացիոն միացում, որի օգնությամբ համակարգում շրջանառվող ամբողջ ջուրը։ մշակվում է.

Էլեկտրամագնիսական ազդեցություն
փոփոխական հաճախականությամբ

Անցյալ հազարամյակի վերջում հայտնվեցին ձայնային հաճախականության տիրույթում էլեկտրամագնիսական ալիքներով ջուրը մաքրելու օտարերկրյա և կենցաղային սարքեր, որոնք զգալի առավելություններ ունեն ջրի մագնիսական մաքրման սարքերի նկատմամբ։ Նրանք տարբերվում են փոքր չափսերով, տեղադրման և սպասարկման հեշտությամբ, բնապահպանական անվտանգությամբ, ցածր գործառնական ծախսերով: Զգալիորեն ընդլայնվել է դրանց օգտագործման պայմանների շրջանակը, հիմնականում՝ բարձր կարծրություն ունեցող ջրի համար, աղի ընդհանուր պարունակության նկատմամբ բարձր պահանջներ չկան, և ջրի «կախվածության» ազդեցությունը վերացվել է։ Բացի այդ, մաքրված խմելու ջուրը պահպանում է կալցիումը և մագնեզիումը, որոնք մեր մարմնին անհրաժեշտ են մկանային-կմախքային, սրտանոթային և նյարդային համակարգերի համար: Նրանք. Այս տեսակի սարքերը կարող են օգտագործվել ոչ միայն ջերմափոխանակման սարքավորումները, տաք ջրի համակարգերը և այլն, այլ նաև ջրի մաքրման համակարգերի և խմելու ջրի հաղորդակցության համար: Այս սարքերի մյուս առավելությունը կարծրության աղերի նախկինում գոյացած նստվածքների ոչնչացումն է 1-3 ամսվա ընթացքում։

Ռուսաստանն օգտագործում է արտասահմանից մատակարարվող Water King (Lifescience Products LTD, Մեծ Բրիտանիա), Aqua (Trebema, Շվեդիա), ինչպես նաև Termit շարքի տեղական արտադրության սարքեր (Ecoservice Technochem»):

«Termite» կարծրության աղերի էլեկտրոնային փոխարկիչը պատին ամրացվող սարք է, հասանելի է երկու փոփոխությամբ. «Թերմիտը» ներառում է միկրոպրոցեսոր, որը վերահսկում է սարքի կողմից առաջացած էլեկտրամագնիսական ալիքների բնութագրերի փոփոխությունը 1 - 10 կՀց տիրույթում: Ստեղծված ազդանշանները փոխանցվում են լարերի միջոցով՝ ռադիատորների, որոնք փաթաթված են խողովակաշարի վրա։ Այս դեպքում ազդանշանները տարածվում են խողովակաշարի երկու կողմերում: Հաղորդալարերի օգնությամբ ճառագայթային հոսքը կենտրոնանում է խողովակաշարում հոսող ջրի ծավալի մեջ։

Հաղորդվող էլեկտրամագնիսական ալիքները փոխում են կարծրության աղերի կառուցվածքը կալցիումի կարբոնատի փխրուն արագոնիտային ձևի ձևավորմամբ։ Այս դեպքում կարծրության աղերի ամորֆ նստվածքների ուժեղ խառնուրդ չի առաջանում, իսկ նախկինում գոյացած նստվածքները ոչնչացվում են ու տարվում ջրի հոսքով։

Բուժման ընթացքում ջուրը չի փոխում իր աղի բաղադրությունը, ինչը պահպանում է խմելու ջրի որակը՝ առանց էական քիմիական տարրերի կորստի:

«Տերմիտ» սարքերը արտադրվում են համաձայն TU 6349-001-49960728-2000 (Հիգիենիկ եզրակացություն No 77.01.06.634.T.25729.08.0, Համապատասխանության վկայական No. ROSS RU.AYu379.A).

Սարքը պարգևատրվել է Համառուսաստանյան ցուցահանդեսային կենտրոնի և Ռուսաստանի Դաշնության արդյունաբերության, գիտության և տեխնոլոգիայի նախարարության առաջին աստիճանի դիպլոմներով, Համառուսական ցուցահանդեսային կենտրոնի ոսկե և արդյունաբերության նախարարության արծաթե մեդալներով:

Աղյուսակ 1

«Տերմիտ» սարքերի տեխնիկական բնութագրերը

Շվեդական Trebema ընկերության փորձագետների կարծիքով՝ ձայնային հաճախականության տիրույթում էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության տակ աղբյուրի ջրում պարունակվող կալցիումի բիկարբոնատը վերածվում է չլուծվող կալցիումի կարբոնատի։ Այս դեպքում կարբոնատը նստում է ոչ թե խողովակների և սարքավորումների պատերին, այլ ջրի ծավալով։ Այս գործընթացը նկարագրվում է հետևյալ քիմիական հավասարմամբ.

Ca(HCO3)2<=>CaCO 3 + H 2 CO 3 (1)

Անկայուն ածխաթթուն տարանջատվում է էլեկտրոլիտով: Այն նաև հակված է ածխածնի երկօքսիդի ձևավորմանը.

CO 2 + H 2 O<=>H2CO3<=>H + + HCO 3 - (2)

Կարբոնաթթուն ոչնչացնում է հին կրաքարի նստվածքները խողովակներում, ջրատաքացուցիչներում և այլն: Ածխաթթվի ավելցուկը փոխում է ռեակցիայի (1) հավասարակշռությունը դեպի ձախ, այսինքն. հանգեցնում է կալցիումի բիկարբոնատի վերակազմավորմանը: Գործնականում դա նշանակում է, որ կալցիումի բիկարբոնատը կրկին ձևավորվում է մաքրված ջրի մեջ մի քանի օր անց (ջուրը «կորցնում է» իր հատկությունները էլեկտրամագնիսական ազդեցությունից հետո):

Շվեդ փորձագետները փորձնականորեն հաստատել են.

1. Ջրի pH արժեքի աննշան նվազում՝ ածխաթթվով թթվացման պատճառով: Այնուամենայնիվ, այս կրճատումն այնքան փոքր է, որ այն չի մեծացնում կոռոզիայի վտանգը:

2. Ջրի էլեկտրական հաղորդունակության փոփոխություն pH-ի նվազման պատճառով:

3. Նվազեցված մակերեսային լարվածություն և մազանոթություն (պահանջում է ավելի քիչ լվացող միջոց):

Փորձնական ստուգում

Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի Ֆիզիկական քիմիայի ինստիտուտում փորձարարական ստուգում է անցկացվել Մեծ Բրիտանիայի «Lifescience» ընկերության «Termite» (երկու նմուշ) կարծրության աղի փոխարկիչների և «WK-3» սարքի աշխատանքի արդյունավետության փորձնական ստուգում։ , իրականացվել է համադրելի պայմաններում։

Փորձարկումներն իրականացվել են հետևյալ էքսպրես մեթոդով. Արհեստականորեն պատրաստված լուծույթ 2 լ ծավալով 21,9 մգ-էկ/լ ընդհանուր կարծրությամբ (մոտ 7,5 անգամ ավելի բարձր, քան Մոսկվա գետի ջրի կարծրությունը և 2,4 անգամ ավելի բարձր, քան թույլատրելի կարծրությունը մագնիսական մշակմամբ համակարգերի համար) և pH: 7.5-7.8 արժեքները փոխանցվել են շարունակական շրջանառության ռեժիմում: Վերջինս հաջորդաբար իրականացվել է ապակե միջանկյալ տարայի, պողպատե խողովակի և ֆտորոպլաստիկ գլանաձև բջիջի միջոցով:

Կարծրության աղերը տեղադրվեցին ալյումինե սկավառակի վրա, որը տեղադրված էր ֆտորոպլաստիկ բջիջի հատակին:

Շրջանառվող լուծույթի ջերմաստիճանը պահպանվել է 85+5°C։ Յուրաքանչյուր փորձի ժամանակ լուծույթի շրջանառության ժամանակը 2,5 ժամ էր։

Շրջանառության ավարտից հետո սկավառակը հանվել է խցից, լվանալ և չորացնել օդում 100°C-ում մինչև մշտական ​​քաշը: Դրա վրա կարծրության աղերի տեղումների քանակը որոշվել է փորձարկումից առաջ և հետո սկավառակի քաշի տարբերությամբ։ Ըստ (1) արտահայտության՝ հայտնաբերվել է հակամաշտաբային էֆեկտ։ Յուրաքանչյուր սարքի հետ երկու զուգահեռ փորձ է արվել։

Տարբեր մոդիֆիկացիաների և հսկողության փորձերի ջրային լուծույթներում կարծրության աղերի էլեկտրոնային փոխարկիչների փորձարկման արդյունքները (առանց ջրի մաքրման) ներկայացված են Աղյուսակ 2-ում:

աղյուսակ 2

Տարբեր փոփոխությունների սարքերի փորձարկման արդյունքներ

Աղյուսակ 2-ում բերված տվյալները ցույց են տալիս, որ բարձր կարծրություն ունեցող ջրի վրա էլեկտրամագնիսական ազդեցությունը, նույնիսկ կարճ ժամանակով, կարող է նվազեցնել պատերի վրա գոյացած կարծրության աղերի քանակը 24-30%-ով: Միևնույն ժամանակ, բոլոր ուսումնասիրված սարքերի արդյունավետությունը նույն պայմաններում (պողպատե խողովակի կարծրության մակարդակ, ջերմաստիճան, տրամագիծ և երկարություն) մոտավորապես նույնն է։ Հարկ է նշել, որ փորձերի ժամանակ ջուրը չի հեռացվել ցիկլից, հետևաբար, ցիկլում կուտակված ածխաթթուն, ըստ քիմիական ռեակցիայի (1), հանգեցրել է համակարգի կարբոնատի անշարժ վիճակի (նստվածք սկավառակի վրա. ) - կարբոնատ (ջրի ծավալի մեջ չլուծված մասնիկներ) - բիկարբոնատ . Երբ ջուրը հեռացվում է ցիկլից (ինչպես դա սովորաբար տեղի է ունենում գործնականում), ռեակցիայի հավասարակշռությունը (1) տեղափոխվում է աջ, այսինքն. հակամաշտաբային ազդեցությունը պետք է մեծանա:

Այնուհետև, Ecoservice Technohim ձեռնարկությունը, Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի տեսական և կիրառական էլեկտրոդինամիկայի ինստիտուտի (Ռիժիկով Ի.Ա. և գործընկերներ) հետ միասին շարունակեցին հետազոտությունը Տերմիտի սարքի շահագործման ազդեցության վերաբերյալ հոսող ջրային համակարգերի մասշտաբի ձևավորման գործընթացի վրա: տարբեր ջերմաստիճաններում:

Բոլոր փորձերն իրականացվել են քաղաքային ցանցի ջրի միջոցով (Մոսկվա, Հյուսիսային շրջան): Ջուրն ուներ հետևյալ բաղադրությունը.

• ընդհանուր կարծրություն՝ 2,9-3,1 մգ-էկ/լ, ներառյալ կարբոնատը՝ 2 մգ-էկ/լ;
• ազատ ածխածնի երկօքսիդ CO 2 - 4.4 մգ / լ;
• ընդհանուր հանքայնացում - 170-200 մգ/լ;
• երկաթ - 0,14-0,18 մգ / լ;
• oxidizability - 7.2 մգ O 2 / լ;
• կալցիումի և մագնեզիումի հարաբերակցությունը՝ 4/1 մգ/մգ;
• pH արժեքը՝ 7,25-7,3։

SNiP-ի համաձայն՝ տվյալ ջրի հագեցվածության ինդեքսը կալցիումի կարբոնատով (ջրի կայունություն) ցույց է տալիս J = 0,15 արժեքը։ Սա նշանակում է, որ ջուրն ընդունակ է նստեցնել կալցիումի կարբոնատ: SNiP-ը թույլ է տալիս այս դեպքում օգտագործել մագնիսական մեթոդը հակամաշտաբային ջրի մաքրման համար:

Փորձարարական կարգավորումը ներառում էր հոսքի բջիջ խողովակով քվարցային նավի տեսքով, որի մեջ տեղադրվեցին ցինկապատ պողպատից պատրաստված փորձանմուշները: Նմուշների տարածքում ջերմաստիճանը պահպանվել է +2 °C ճշգրտությամբ: Ջուրը խցում գալիս էր ջրամատակարարման ցանցից՝ նախատաքացումով։ Մատակարարման խողովակաշարի վրա տեղադրված են Termit սարքի մետաղալարերի ոլորունները: Նմուշների վրա կշեռքի տեղադրման ժամանակը մինչև 8 ժամ էր:

Փորձարարական տվյալները ցույց են տվել, որ ամենամեծ հակամաշտաբային ազդեցությունը նկատվում է ջրի ինտենսիվ եռման դեպքում այն ​​տարածքում, որտեղ տեղադրվում են նմուշները: Երբ Termit սարքը գործարկվեց, նմուշների վրա կշեռքի քաշի ավելացումը 8-12 անգամ պակաս էր, քան առանց ջրի մաքրման նույն նմուշների քաշի ավելացումը:

Ջրի ջերմաստիճանի նվազմամբ (մոտ 98 ° C; եռման եզրին), մասշտաբի ավելացման հարաբերական տարբերությունը նվազել է 3-5 անգամ: Եվ, վերջապես, ջրի մոտ 70 ° C ջերմաստիճանի դեպքում քաշի ավելացման հարաբերական տարբերությունը աննշան է:

Ստացված արդյունքները կարելի է բացատրել ջրի մեջ ածխաթթու գազի պարունակության զգալի ազդեցությամբ կշեռքի առաջացման գործընթացի վրա։ Երբ ջուրը եռում է, ջրի մեջ ածխաթթու գազի մասնակի ճնշումը զգալիորեն նվազում է, և ռեակցիայի հավասարակշռությունը (1) տեղափոխվում է ձախ։ Նատրիումի բիկարբոնատը արագ քայքայվում է կարբոնատ իոնների, ածխաթթու գազի և ջրի.

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2 (3)

Եռացող ջրի ընթացքում ածխաթթու գազի ինտենսիվ հեռացումը «հեշտացնում է» «Տերմիտ» սարքի աշխատանքը ջրի ծավալում, այլ ոչ թե նմուշների մակերեսին չլուծվող կալցիումի կարբոնատ CaCO 3 նստվածքի ավելի ինտենսիվ ձևավորման առումով: Ջրի ջերմաստիճանի նվազմամբ ածխածնի երկօքսիդի հեռացումը ավելի քիչ ինտենսիվ է, և, համապատասխանաբար, նվազում է հակամաշտաբային ազդեցությունը:

Զուգահեռաբար ուսումնասիրվել է նաև կարծրության աղի նստվածքների կառուցվածքի փոփոխությունը։ Ցինկապատ պողպատի նմուշների վրա կատարվող փորձերի ժամանակ կարծրության աղերը նախապես կուտակվել են ջրի հոսքից: Այնուհետև նմուշները տեղադրվել են Termit սարքով մշակված ջրի հոսքի մեջ:

Նմուշների կառուցվածքը ուսումնասիրվել է ատոմային ուժային մանրադիտակի միջոցով *10000 խոշորացումով: Ստացված արդյունքները ներկայացված են նկ. 4 և 5. Գրաֆիկներից երևում է, որ առանց ջրի մաքրման նստվածքն ունի խիտ ամորֆ կառուցվածք։ Երբ Termit սարքը միացված է (աշխատում է 5 ժամ), առաջանում է նստվածքի հատիկավոր կառուցվածք, որը վկայում է դրա փափկացման և շերտավորման մասին։ Գրեթե 2 անգամ նվազել է նաև ավանդների բարձրությունը։

Բրինձ. 4. Պողպատե հիմքի վրա կարծրության աղերի ջրային նստվածք (ջուր առանց մաքրման):

Բրինձ. 5. Կոշտության աղերի ջրային նստվածք Տերմիտի սարքի 5 ժամ աշխատելուց հետո։

Էլեկտրամագնիսական ջրի մաքրման սարքի տեսակը ձայնային հաճախականությունների միջակայքում (ըստ խողովակաշարի տրամագծի) և դրա շահագործման օպտիմալ ռեժիմի ընտրության ժամանակ պետք է առաջնորդվեն էմպիրիկ կախվածությունները (2) և (3):

Ուղղակի հոսքի ջրամատակարարման համակարգերի համար.

Q ≤ (0,005 ÷ 0,010) d² (2)

որտեղ Q - ջրի սպառումը, մ³ / ժ, դ - խողովակաշարի ներքին տրամագիծը, մմ:

Շրջանառության շրջան ունեցող համակարգի համար.

Qexp. / Qcirc. ≤ 0.8 (3)

որտեղ Qexp. - համակարգից սպառման համար վերցված ջրի քանակը, m³/h, Qcirc: - համակարգում շրջանառվող ջրի ծավալային հոսքի արագություն, մ3/ժամ.

Պետք է նաև նկատի ունենալ, որ էլեկտրամագնիսական մշակման ենթակա է միայն կարբոնատային կարծրությունը։

Կմեծանա հակամաշտաբային էֆեկտը(սա պետք է հաշվի առնել սարքը տեղադրելիս).

• բարձրացնելով ջրի ջերմաստիճանը մինչև եռման կետը,
• Ca 2+ և Mg 2+ իոնների ավելի բարձր պարունակությամբ,
• ջրում ածխաթթու գազի պարունակության նվազմամբ,
• ջրի ալկալայնության բարձրացմամբ,
• ընդհանուր հանքայնացման նվազմամբ։
• ջրի հոսքի տուրբուլենտության աստիճանի բարձրացմամբ։

Սարքը պետք է տեղադրվի հնարավորինս մոտ պաշտպանված սարքավորումներին: Եթե ​​համակարգում կա կենտրոնախույս պոմպ, ապա դրանից հետո տեղադրվում է էլեկտրամագնիսական մշակման սարքը։

Գործնական փորձ

«Գեյզեր» ապակենտրոնացված ջերմամատակարարման մոդուլային տիպի ինքնավար գազային ջերմային գեներատորներ՝ արտադրված Վլադիմիրի NP «Տեպլոգազ» ՓԲԸ-ի կողմից:

Termit սարքերը տեղադրվել են 240-600 կՎտ հզորությամբ մոդուլային ջերմագեներատորների վրա, իսկ Termit-M սարքերը՝ 600-1200 կՎտ հզորությամբ ագրեգատների վրա։

240-ից 1200 կՎտ հզորությամբ գեյզեր բլոկների շահագործման ընթացքում (ջեռուցվող տարածքների տարածքը համապատասխանաբար 3000-ից 15000 մ² է), որոնք հագեցած են Termit սարքով, երկու տարվա ընթացքում նշվել է հետևյալը.

• Ջերմային գեներատորների ջերմափոխանակման մակերեսների (խողովակների) պարբերական ստուգումը ցույց է տալիս, որ ստացված մասշտաբը ունի ծակոտկեն, հեշտությամբ հեռացվող կառուցվածք, մինչդեռ ջերմային հաղորդունակությունը գործնականում չի նվազում.
• նախքան սարքերի օգտագործումը կշեռքը ուներ մակերևույթից դժվար հեռացվող կառուցվածք, ինչը հանգեցրեց խողովակների արագ գերաճմանը.
• Բնական գազի ջեռուցման ծախսերը կրճատվել են 10-15%-ով.
• Սանդղակի ձևավորման պատճառով ջերմային գեներատորների անջատումներ չեն եղել։

Օդային կոմպրեսոր 2VM4-24/9S արտադրված Մոսկվայի «Բորեց» Վլադիմիրի գործարանի կողմից:

Օդային կոմպրեսորի և KhRK 9/8 հետհովացուցիչի սառեցման նպատակով արտեզյան ջուր մատակարարելու համար 50 մմ տրամագծով խողովակաշարի վրա տեղադրված է Termit սարքը։ Կոմպրեսորի 3 ամիս շահագործումից հետո քիմիական գործարանի խանութում նշվել է հետևյալը.

• Ստուգման ընթացքում կոմպրեսորի ջրային «շապիկների» և ծայրամասային հովացուցիչի մակերեսին կարծրության աղերի նստվածքներ չեն նկատվել.
• Կոմպրեսորի ջրաշերտերի խոռոչներում հայտնաբերվել են կոշտ շերտազատումներ՝ ժանգոտված թիթեղների տեսքով, որոնք առաջացել են բաճկոնների մակերեսի մասշտաբային շերտի ոչնչացման արդյունքում՝ Termit սարքի ազդեցության տակ.
• ջրի քիմիական վերլուծությունը, ինչպես արտեզյան, այնպես էլ սառեցված սարքավորումներից ջրի ելքի մոտ, ցույց է տալիս գրեթե նույն քիմիական բաղադրությունը (ընդհանուր կարծրություն, ալկալայնություն, քլորիդներ, երկաթ, սուլֆատներ, մանգան):

Մսի վերամշակման գործարանի սառնարանային միավոր, Պենզա:

Termit-M սարքի արտանետիչ լարերը տեղադրվել են 250 մմ տրամագծով մուտքային խողովակաշարի վրա, նախքան այն ճյուղավորվել է մատակարարման երկու խողովակաշարերի, համապատասխանաբար, երկու թիթեղային ջերմափոխանակիչներ MK-15: Վերջիններս գործում են ամոնիակային սառնարանային կայանի կոնդենսատորային միավորի համակարգում։

Ջերմափոխանակիչներ մտնող ջրհորից ջուրն ուներ հետևյալ քիմիական բաղադրությունը.

• ընդհանուր երկաթ - 0,35 մգ / լ,
• ընդհանուր կարծրություն - 7,7 մգ-էկ/լ,
• pH - 7,19,
• աղի պարունակությունը՝ 488,7 մգ/լ,
• քլորիդներ (Cl-) - 205 մգ/լ,
• oxidizability - 28.4 մգ / լ:

Ջուրն անընդհատ շրջանառվում է MK-15 ափսե ջերմափոխանակիչներով:

Աղբյուրի ջրի նշված կարծրությամբ MK-15 ջերմափոխանակիչների շահագործումը զգալիորեն բարդանում է կարծրության աղերով միջսալային տարածության շատ արագ գերաճի պատճառով: Պահանջվում է ջերմափոխանակիչներ ապամոնտաժել և մաքրել դրանք քիմիական ռեակտիվների միջոցով:

«Termit-M» փոխարկիչի 1-1,5 ամիս աշխատելու ընթացքում ջերմափոխանակիչների միջսալիկների տարածությունում նշվել է կարծրության աղերի պինդ նստվածքի որոշակի կուտակում։ Այս հանգամանքն ակնհայտորեն կապված է խողովակաշարերի և ջերմափոխանակիչների մակերեսից առաջացած կարծրության աղերի հին նստվածքների փափկացման և թուլացման հետ։

Երեք ամսվա փորձարկումից հետո, ջերմափոխանակիչները բացելուց հետո, թիթեղների մակերեսին նկատվեց մի փոքր, հեշտությամբ շարժվող շագանակագույն նստվածք: Նստվածքի գույնը, ըստ երևույթին, կապված է դրա կառուցվածքում օքսիդացված երկաթի իոնների (Fe3+) և կոռոզիայից պարունակվող արտադրանքների ներածման հետ: Ջերմափոխանակիչի թիթեղների մակերեսին դժվար հեռացվող, թեփուկի խիտ նստվածքներ չեն նկատվել: Սա ցույց է տալիս, որ ձայնային հաճախականությունների տիրույթում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ազդեցության տակ կարծրության աղերը վերածվում են այնպիսի վիճակի, որ դրանք կամ չեն նստում ջերմափոխանակման մակերեսի վրա, կամ մասամբ նստում են հատիկավոր կառուցվածքի նստվածքի տեսքով, որը հեշտությամբ հեռացվում է ջրի հոսքով:

Ալկոհոլի արտադրության ջերմափոխանակման սարքավորում, Մցենսկ.

«Termit» շարքի երկու սարքեր տեղադրվել են թիթեղային ջերմափոխանակիչների հովացման ջրամատակարարման գծի վրա՝ կաթի ջերմաստիճանը 110-ից 60 °C նվազեցնելու համար: 1,5 տարվա շահագործման ընթացքում հնարավոր է եղել 4-6 անգամ ավելացնել ջերմափոխանակիչների մաքրման միջև ընկած ժամանակը։

«Termit-M» սարքը միաժամանակ շահագործվել է թորման գործարանի ռեֆլյուքս կոնդենսատորներն ու կոնդենսատորները մատակարարող ջրագծի վրա։ Տեղադրման ելքի ջրի ջերմաստիճանը մոտ 78°C էր: Սարքը տեղադրելուց հետո սարքավորումների մաքրման միջև ընկած ժամանակահատվածն ավելացել է ավելի քան 5 անգամ։ Ստացված կարծրության աղերի նստվածքն ավելի թուլացած կառուցվածք ունի։ Նշվել է նաև նախկինում գոյություն ունեցող մասշտաբի լուծարումը։

Ապակու ձևավորման մեքենաներ, ապակու գործարան, Գուս-Խրուստալնի.

Վերամշակման ջրամատակարարման համակարգում տեղադրվել են չորս Termit սարքեր՝ Walter ապակե ձևավորող մեքենաների տեխնոլոգիական սարքավորումները հովացնելու համար։ Շահագործման տարեկան ժամանակահատվածում արձանագրվել է կարծրության աղերով ջերմափոխանակման խողովակների գերաճի արագության կտրուկ նվազում։ Վերացվել է կոշտ մասշտաբի կառուցվածքը, ինչի շնորհիվ զգալիորեն բարելավվել է սարքավորումների հովացման ռեժիմը։

Էլեկտրոդիալիզի միավոր DVS-800M դեոնացված ջրի ստացման համար, Պոդոլսկ:

Termit սարքը տեղադրված է քիմիական և մետալուրգիական գործարանի էլեկտրոդիալիզի ապարատի ջրամատակարարման գծի վրա։

Termit սարքը տեղադրելուց հետո ֆիլտրատի հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը նվազել է մինչև 2-3 µS/cm: «Termit» սարքով մոնտաժի շահագործման 3 ամիսների ընթացքում մաքրված ջրի տեսակարար էլեկտրական հաղորդունակությունը պահպանվել է 2,5 μS/cm մակարդակում, այսինքն. Մաքրված ջրի որակը կեղտերի պարունակության առումով բարելավվել է մոտ 24%-ով։

Այսպիսով, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ սարքի շահագործումը նպաստում է կեղտերի ավելի ակտիվ անցմանը աղբյուրի ջրից դեպի խտանյութ:

ՎերջապեսԿարելի է նշել, որ Termit սարքերը հաջողությամբ աշխատում են ավելի քան մեկուկես հազար օբյեկտներում։ Դրանք օգտագործվում են կարծրության նստվածքները պաշտպանելու և մաքրելու համար հետևյալ համակարգերից և սարքավորումներից.

• սանտեխնիկա, կենտրոնական ջեռուցման համակարգեր;
• ջրի ջեռուցման և ջեռուցման սարքավորումներ - կաթսաներ, կաթսաներ, գոլորշու գեներատորներ, ռադիատորներ;
• Սարքավորումներ ջրի մաքրման և պատրաստման համար, ներառյալ խմելու ջուրը.
• վարդակներ և լակի սարքեր;
• էլեկտրոլիզատորներ, էլեկտրոդիալիզի կայաններ;
• օդորակման համակարգեր;
• շրջանառվող ջրով հովացման համակարգեր;
• սանիտարական սարքավորումներ՝ հիդրոմասաժային լոգարաններ, լվացարաններ, ցնցուղներ;
• կենցաղային տեխնիկա - լվացքի մեքենաներ և աման լվացող մեքենաներ; խոհանոցային սարքավորումներ.

գրականություն

1. Գորտ Բ.Ն., Լևչենկո Ա.Պ. Ջրի բուժում. Մոսկվա: MSU հրատարակչություն, 1996. 680 p.

2. Տոմսկի պոլիտեխնիկական համալսարանի Բարձր լարման գիտահետազոտական ​​ինստիտուտի կայք: www.impulse.ru/volna, հուլիս 2004 թ

3. Լիֆշից Օ.Վ. Կաթսաների կայանքների ջրի մաքրման վերաբերյալ տեղեկագիրք: Մ.: Էներգիա, 1976. 288 էջ.

4. Պրիսյաժնյուկ Վ.Ա. Ջերմափոխանակման մակերեսների վրա աղի բյուրեղացման կանխարգելման ֆիզիկաքիմիական հիմքեր. Ամսագիր «Ջրամատակարարում, ջեռուցում, օդորակում», թիվ 10, 2003, էջ. 26-30 թթ.

5. Rat D. Theory of Scale or the Practice of Magnetism, Mir Newcomer ամսագիր, No 1, 2002, p. 92-98 թթ.

6. Շինարարական նորմեր և կանոններ 2.04.02-84* «Ջրամատակարարում. Արտաքին ցանցեր և կառույցներ»:

7. Շինարարական նորմեր և կանոններ 2.04.07-86* «Ջերմային ցանցեր. Ջերմային ցանցերի, ջերմամատակարարման համակարգերի սխեմաներ.

8. Գնեդենկով Ս.Վ., Սինեբրյուխով Ս.Լ., Կովրյանով Ա.Ն. և այլ ծածկույթների ազդեցությունը մասշտաբային գործընթացների ինտենսիվության վրա: Հեռավոր Արևելքի ՌԳԱ քիմիայի ինստիտուտ. Էլեկտրոնային ամսագիր «Հետազոտված Ռուսաստանում», 2003 թ

9. Ռուսաստանի Դաշնության 2001 թվականի հոկտեմբերի 20-ի թիվ 2174960 «Ջրի մաքրման սարք» արտոնագիր:

Հրատարակիչ՝ ՍՊԸ IIP «AVOK-PRESS»
Մասնագիտացված ամսագիր «Էներգախնայողություն», 2005 թ