Elektromagnētiskā ūdens attīrīšanas iekārta "Termīts

V. V. Baņņikovs, Ph.D. tech. Zinātnes
Ecoservice Technohim direktors
(www.etch.ru)

Ir labi zināms, ka katlakmens veidošanās un inkrustācijas procesi ir saistīti ar lielu daudzumu izšķīdušu kalcija un magnija sāļu klātbūtni dabiskajā ūdenī, tostarp saldūdenī. Šie elementi neapšaubāmi ir svarīgi cilvēkiem, floras un faunas attīstībai, taču tie rada daudz problēmu katlu un siltummaiņas iekārtu projektēšanā un darbībā. Mēs visi esam pazīstami ar katlakmeni un nogulsnēm apkures ierīcēs, caurulēs, veļas mašīnās un trauku mazgājamajās mašīnās, kaļķa nogulsnes uz santehnikas ierīcēm, flīzēm, kā arī sausiem matiem un ādu, mazgājot ar ūdeni ar augstu kalcija un magnija saturu.

Par ūdens cietību

Dabiskie ūdeņi pēc ķīmiskā sastāva ir ļoti dažādi. Galvenie piemaisījumi upju ūdeņos, kas satur 500-600 mg/l izšķīdušo sāļu, ir kalcija, magnija, nātrija, bikarbonāta, sulfāta un hlorīda joni. Upju ūdeņi ar zemu mineralizāciju satur galvenokārt kalcija un magnija jonus.

Gruntsūdeņu sāļums ir atkarīgs no pazemes horizonta rašanās apstākļiem un svārstās no 100-200 mg/l līdz vairākiem gramiem litrā. Artēzisko aku saldūdeņos dominē Ca 2+ un HCO 3 2- joni. Šie joni atrodas visos mineralizētajos ūdeņos. To parādīšanās avots ir kaļķakmens, ģipša un dolomītu dabiskās atradnes. Visvairāk Ca 2+ jonu satur ūdeņi ar zemu mineralizāciju. Kalcija un magnija katjonu kopējā koncentrācija, kas izteikta mg-ekv / l, nosaka ūdens cietību.

Ūdens kopējo cietību definē arī kā karbonātiskās (pagaidu) un nekarbonātiskās (pastāvīgās) cietības summu. Karbonāta cietība ir saistīta ar kalcija un magnija bikarbonāta sāļu klātbūtni, un to izvada verdošs ūdens. Sildot ūdeni, bikarbonāti sadalās, veidojot nestabilu ogļskābi un nešķīstošas ​​kalcija karbonāta un magnija hidroksīda nogulsnes. Nekarbonātu cietība ir saistīta ar kalcija un magnija klātbūtni ūdenī sērskābes, sālsskābes un slāpekļskābes sāļu veidā. Šī cietība netiek noņemta vārot.

Cietais ūdens nav piemērots cirkulācijas ūdens apgādes sistēmām, tvaika un karstā ūdens katlu padevei, kā arī gandrīz visu veidu siltummaiņas iekārtām. Cietības sāļu nogulsnes izraisa ievērojamu siltumenerģijas pieaugumu apkurei un līdzvērtīgu degvielas patēriņa izmaksu pieaugumu. Tie arī negatīvi ietekmē siltuma apmaiņu un hidrauliskās īpašības, atspējo sūknēšanas, slēgšanas un vadības iekārtas un paātrina korozijas procesus.

Uz att. 1. attēlā parādīta siltumenerģijas zudumu atkarība no cietības nogulšņu slāņa biezuma (saskaņā ar Lifescience Products LTD, UK). 3 mm slānis absorbē 25% siltumenerģijas, un, ja uz katla vai katla sienām ir izauguši 13 mm, tad jau tiek zaudēti 70% siltuma. 10 mm biezas nogulsnes uzkrājas mazāk nekā viena gada laikā. Daudzi ir informēti par remontdarbu, ķīmiskās un mehāniskās tīrīšanas, cauruļu un ūdens sildīšanas iekārtu nomaiņas izmaksu līmeni.

Ja skatāmies uz mēroga problēmu no pārmērīga degvielas patēriņa viedokļa siltumenerģijas iekārtu darbības laikā, aina ir ļoti līdzīga (2. att.).

Rīsi. 2. Pārmērīgs degvielas patēriņš atkarībā no katlakmens slāņa biezuma uz apkures virsmas.

No šī grafika var redzēt, ka 5 mm skala izraisa pārmērīgu degvielas patēriņu līdz pat 30%, bet 10 mm - dubultu tā patēriņu.

Augstsprieguma pētniecības institūta speciālisti apsver vēl vienu būtisku katlakmens kaitīgās ietekmes aspektu - karstā ūdens (dūmu vai liesmu) caurules sieniņas temperatūras paaugstināšanos. Piemēram, attēlā. 3. attēlā parādīta kurtuves telpā novietotās ūdens sildīšanas sieta caurules sienas temperatūras atkarība no skalas slāņa biezuma (temperatūra 1100 °C). Dati ir uzrādīti dažādām skalas siltumvadītspējas vērtībām.

Katla slāņa palielināšanās uz katla sildvirsmas no ūdens puses ievērojami paaugstina karstā ūdens cauruļu sienu temperatūru. Savukārt temperatūras paaugstināšanās noved pie gan metāla stiepes izturības, gan tā tecēšanas robežas samazināšanās. Šajā gadījumā veidojas fistulas, un caurules pārsprāgst.

Rīsi. 3. Mēroga slāņa biezuma un tā siltumvadītspējas ietekme uz caurules sieniņu temperatūru.

Saskaņā ar GOST 2874-82 "Dzeramais ūdens" ūdens cietība nedrīkst pārsniegt 7 mg-ekv / l. Tomēr vairākas nozares nosaka stingrākas prasības tehnoloģiskajam ūdenim līdz dziļai mīkstināšanai (0,01–0,05 meq/l un zemāk). Rokasgrāmatā ir ietvertas indikatīvas prasības attiecībā uz kopējo ūdens cietību (mg-ekv / l) dažāda veida katliem:

• ugunsdzēsības caurule (5-15 ati) - 0,35;
• ūdensvadi (15-25 ati) - 0,15;
• augsts spiediens (50-100 ati) - 0,035;
• bungas (100-185 ati) - 0,005.

Ir vairāki veidi, kā mīkstināt ūdeni (Ca 2+ un Mg 2+ jonu atdalīšanas process). Visizplatītākā ķīmiskā metode ir ūdenī esošo kalcija un magnija jonu apmaiņa pret nātriju vai kāliju, kas karsējot neveido savu sāļu nogulsnes. Šāda veida mīkstinātājos darbojas katjonu apmaiņas sveķi, kas periodiski jāatjauno ar vārāmās sāls šķīdumu. Šī metode nav bez būtiskiem trūkumiem. Mīkstā sāls izmantošana sveķu reģenerācijai rada vides problēmas, jo ir jāatbrīvojas no mazgāšanas ūdeņiem ar augstu sāls saturu. Kalcija sāļi tiek izvadīti no dzeramā ūdens zem mūsu organismam nepieciešamajām normām, savukārt ūdens tiek bagātināts ar nātriju, kas ne tuvu nav noderīgs dzeršanai. Jonu apmaiņas sveķu kalpošanas laiks ir ierobežots.

Ūdeni arī mīkstina, izmantojot membrānfiltrus, kas to faktiski atsāļo. Šī metode ir retāk sastopama membrānu augsto izmaksu un to darba ierobežoto resursu dēļ.

Ir arī citas mīkstināšanas metodes: termiskā, reaģenta, dialīze un kombinētā. Ūdens mīkstināšanas metodes izvēli nosaka tā ķīmiskais sastāvs, nepieciešamā mīkstināšanas pakāpe un tehniskie un ekonomiskie rādītāji.

Magnētiskā ūdens apstrāde

Pēdējās desmitgadēs gan Krievijā, gan ārzemēs magnētiskā ūdens apstrāde ir izmantota, lai cīnītos pret zvīņu un inkrustāciju veidošanos. To plaši izmanto tvaika turbīnu kondensatoros, zemspiediena un mazjaudas tvaika ģeneratoros, siltumtīklos un karstā ūdens apgādes sistēmās un dažādos siltummaiņos. Salīdzinot ar parastajām ūdens mīkstināšanas metodēm, magnētiskā apstrāde izceļas ar vienkāršību, zemām izmaksām, drošību, videi draudzīgumu un zemām ekspluatācijas izmaksām.

Pirmais magnētiskās ūdens apstrādes aparāta patents tika izdots 1946. gadā beļģu inženierim T. Vermeirenam. Vēl 1936. gadā viņš atklāja, ka, sildot ūdeni, kas šķērsoja magnētiskā lauka līnijas, uz siltuma apmaiņas virsmas neveidojas katlakmens.

Magnētiskā lauka ietekmes mehānisms uz ūdeni un tajā esošajiem piemaisījumiem nav līdz galam noskaidrots, taču pastāv vairākas hipotēzes. MPEI un MGSU speciālisti veica lielu darbu, lai izpētītu magnētiskā lauka ietekmi uz katlakmens veidošanās procesiem, izstrādāja iekārtas ūdens magnētiskajai attīrīšanai, formulēja tehniskās prasības un nosacījumus to lietošanai praktiskiem mērķiem.

Mūsdienu uzskati magnētiskā lauka iedarbības mehānismu uz ūdeni un tā piemaisījumiem skaidro ar polarizācijas parādībām un sāls jonu deformāciju. Apstrādes laikā jonu hidratācija samazinās, joni tuvojas viens otram un veido sāls kristālisku formu. Viena no teorijām ir balstīta uz magnētiskā lauka ietekmi uz ūdens koloidālajiem piemaisījumiem, pēc citas - mainās ūdens struktūra. Pielietojot magnētisko lauku, ūdens masā veidojas kristalizācijas centri, kā rezultātā nešķīstošo cietības sāļu izdalīšanās notiek nevis uz siltuma pārneses virsmas (sildīšana vai dzesēšana), bet gan ūdens tilpumā. Tādējādi cieto katlakmens vietā ūdenī parādās migrējošas smalkas dūņas, kuras viegli noņem no siltummaiņu un cauruļvadu virsmas. Magnētiskās apstrādes ierīcēs ūdenim jāpārvietojas perpendikulāri magnētiskajām spēka līnijām.

Ļoti interesantu skaidrojumu par ūdens magnētiskās apstrādes mehānismu piedāvā V.A. Prisyazhnyuk savā darbā. Ir zināms, ka kalcija karbonāts var kristalizēties divās modifikācijās (kalcīts vai aragonīts), savukārt galvenā sāls, kas nogulsnējas uz siltummaiņas iekārtām, ir karbonāts kalcīta veidā. Magnētiskā apstrāde "piespiež" kalcija karbonātu kristalizēties aragonīta formā, kam ir zemāka saķere (pielipšana) ar siltummaiņas virsmas materiālu, kā arī mazāks kristālu savstarpējās saķeres spēks (pielipšana). Lai izskaidrotu šo fenomenu, autore izmanto magnetohidrodinamiskās (MHD) rezonanses teoriju. Šķidrumam šķērsojot magnētiskā lauka līnijas, rodas Lorenca spēks, kas, nonākot rezonansē ar vielas daļiņu (molekulu, jonu, radikāļu) dabiskajām vibrācijām, izraisa karbonāta strukturālu pārkārtošanos (izmaiņas vielas entropijā). .

Pašlaik Krievijā tiek ražotas divu veidu ierīces ūdens magnētiskai attīrīšanai - ar pastāvīgajiem magnētiem un elektromagnētiem. Ūdens uzturēšanās laiku aparātā nosaka tā ātrums 1-3 m/s robežās.

Nosacījumi ūdens magnētiskās apstrādes ierīču izmantošanai ir norādīti rokasgrāmatā:

• ūdens sildīšana jāveic līdz temperatūrai, kas nepārsniedz 95 ° C;
• karbonāta cietība nedrīkst pārsniegt 9 meq/l;
• izšķīdušā skābekļa saturs nedrīkst būt lielāks par 3 mg/l, bet hlorīdu un sulfātu daudzums - ne vairāk kā 50 mg/l;
• dzelzs dzelzs saturs artēziskajā ūdenī ir pieļaujams ne vairāk kā 0,3 mg / l.

Lai noteiktu pretkaļķu efektu E, %, tiek izmantota šāda izteiksme:

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

kur - m n un m m - katlakmens masa, kas veidojas uz sildvirsmas vārot tādos pašos apstākļos tāda paša daudzuma ūdens ar tādu pašu sākotnējo ķīmisko sastāvu, attiecīgi, neapstrādāts un apstrādāts ar magnētisko lauku, g.

Neskatoties uz visām magnētiskās ūdens apstrādes ierīču priekšrocībām, praksē ārstēšanas efekts bieži izpaudās tikai pirmajā darbības periodā, pēc tam rezultāts pazuda. Bija pat termins - "atkarību izraisošā" ūdens iedarbība. Magnetizēts ūdens saglabā savas īpašības mazāk nekā dienu. Šo magnētisko īpašību zaudēšanas fenomenu sauc par relaksāciju. Tāpēc siltumtīklos papildus papildūdens magnetizēšanai nepieciešams attīrīt sistēmā cirkulējošo ūdeni, izveidojot tā saukto antirelaksācijas kontūru, ar kuras palīdzību viss sistēmā cirkulējošais ūdens. tiek apstrādāts.

Elektromagnētiskā ietekme
ar mainīgu frekvenci

Pagājušā tūkstošgades beigās parādījās ārvalstu un sadzīves ierīces ūdens attīrīšanai ar elektromagnētiskajiem viļņiem skaņas frekvenču diapazonā, kurām ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar magnētiskās ūdens apstrādes ierīcēm. Tie atšķiras ar maziem izmēriem, vieglu uzstādīšanu un apkopi, vides drošību, zemām ekspluatācijas izmaksām. Ievērojami paplašināts to izmantošanas nosacījumu klāsts, pirmkārt, ūdenim ar augstu cietību, nav izvirzītas augstas prasības kopējam sāls saturam, kā arī novērsta ūdens “atkarības” ietekme. Turklāt attīrīts dzeramais ūdens saglabā kalciju un magniju, kas mūsu organismam ir nepieciešami balsta un kustību aparāta, sirds un asinsvadu un nervu sistēmai. Tie. šāda veida ierīces var izmantot ne tikai siltuma apmaiņas iekārtu, karstā ūdens sistēmu u.c. aizsardzībai, bet arī ūdens attīrīšanas sistēmām un dzeramā ūdens komunikācijām. Vēl viena šo ierīču priekšrocība ir iepriekš izveidoto cietības sāļu nogulšņu iznīcināšana 1-3 mēnešu laikā.

Krievija izmanto ārvalstu piegādātās ierīces Water King (Lifescience Products LTD, Lielbritānija), Aqua (Trebema, Zviedrija), kā arī iekšzemē ražotas Termit sērijas ierīces (Ecoservice Technochem).

Cietības sāļu elektroniskais pārveidotājs "Termīts" ir pie sienas stiprināma ierīce, kas pieejama divās modifikācijās. "Thermite" ietver mikroprocesoru, kas kontrolē iekārtas radīto elektromagnētisko viļņu raksturlielumu izmaiņas diapazonā no 1 - 10 kHz. Ģenerētie signāli tiek pārraidīti pa vadiem – radiatoriem, kas uztīti uz cauruļvada. Šajā gadījumā signāli izplatās abās cauruļvada pusēs. Ar vadu - izstarotāju palīdzību radiācijas plūsma tiek koncentrēta cauruļvadā plūstošā ūdens tilpumā.

Pārvadītie elektromagnētiskie viļņi maina cietības sāļu struktūru, veidojot kalcija karbonāta trauslu aragonīta formu. Šajā gadījumā neveidojas spēcīgs cietības sāļu amorfo nogulšņu maisījums, un iepriekš izveidojušās nogulsnes tiek iznīcinātas un aiznestas līdz ar ūdens plūsmu.

Apstrādes laikā ūdens nemaina savu sāls sastāvu, kas saglabā dzeramā ūdens kvalitāti, nezaudējot būtiskos ķīmiskos elementus.

Ierīces "Termit" tiek ražotas saskaņā ar TU 6349-001-49960728-2000 (higiēnas slēdziens Nr. 77.01.06.634.T.25729.08.0, Atbilstības sertifikāts Nr. ROSS RU.AYu674.A).02.

Ierīcei tika piešķirts Viskrievijas izstāžu centra un Krievijas Federācijas Rūpniecības, zinātnes un tehnoloģiju ministrijas pirmās pakāpes diploms, Viskrievijas izstāžu centra zelta medaļa un Rūpniecības ministrijas sudraba medaļa.

1. tabula

Ierīču "Termite" tehniskie parametri

Pēc Zviedrijas uzņēmuma Trebema ekspertu domām, audiofrekvenču diapazonā elektromagnētisko viļņu ietekmē kalcija bikarbonāts, kas atrodas avota ūdenī, pārvēršas nešķīstošā kalcija karbonātā. Šajā gadījumā karbonāts tiek nogulsnēts nevis uz cauruļu un iekārtu sienām, bet gan ūdens tilpumā. Šo procesu apraksta ar šādu ķīmisko vienādojumu:

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

Nestabila ogļskābe sadalās elektrolītiski. Tas ir arī pakļauts oglekļa dioksīda veidošanās procesam:

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

Ogļskābe iznīcina vecās kaļķa nogulsnes caurulēs, ūdens sildītājos uc Ogļskābes pārpalikums novirza reakcijas līdzsvaru (1) pa kreisi, t.i. noved pie kalcija bikarbonāta atkārtotas veidošanās. Praksē tas nozīmē, ka pēc dažām dienām attīrītajā ūdenī atkal veidojas kalcija bikarbonāts (ūdens “zaudē” savas īpašības pēc elektromagnētiskās iedarbības).

Zviedru eksperti eksperimentāli konstatēja:

1. Neliels ūdens pH vērtības samazinājums, pateicoties tā paskābināšanai ar ogļskābi. Tomēr šis samazinājums ir tik mazs, ka tas nepalielina korozijas risku.

2. Ūdens elektrovadītspējas izmaiņas pH pazemināšanās dēļ.

3. Samazināts virsmas spraigums un kapilaritāte (nepieciešams mazāk mazgāšanas līdzekļa).

Eksperimentālā pārbaude

Krievijas Zinātņu akadēmijas Fizikālās ķīmijas institūtā veikta cietības sāls pārveidotāju "Termite" (divi paraugi) un firmas "Lifescience", Lielbritānijā iekārtas "WK-3" darba efektivitātes eksperimentālā pārbaude. , tika veikta salīdzināmos apstākļos.

Pārbaudes tika veiktas saskaņā ar šādu ekspresmetodi. Mākslīgi sagatavots šķīdums 2 l tilpumā ar kopējo cietību 21,9 mg-ekv/l (apmēram 7,5 reizes augstāka par Maskavas upes ūdens cietību un 2,4 reizes augstāka par pieļaujamo cietības vērtību sistēmām ar magnētisko apstrādi) un pH vērtība 7,5-7,8 tika nodota nepārtrauktas cirkulācijas režīmā. Pēdējais tika veikts secīgi caur stikla starptvertni, tērauda cauruli un fluoroplastisku cilindrisku elementu.

Cietības sāļi tika nogulsnēti uz alumīnija diska, kas novietots fluoroplastiskas šūnas apakšā.

Cirkulējošā šķīduma temperatūra tika uzturēta 85+5°C. Šķīduma cirkulācijas laiks katrā eksperimentā bija 2,5 stundas.

Pēc cirkulācijas beigām disks tika izņemts no šūnas, mazgāts un žāvēts gaisā 100 ° C temperatūrā līdz nemainīgam svaram. Cietības sāļu nokrišņu daudzumu uz tā noteica diska svara atšķirība pirms un pēc eksperimenta. Saskaņā ar izteiksmi (1) tika konstatēts pretkaļķu efekts. Ar katru ierīci tika veikti divi paralēli eksperimenti.

Cietības sāļu elektronisko pārveidotāju testu rezultāti dažādu modifikāciju ūdens šķīdumos un kontroles eksperimentos (bez ūdens apstrādes) parādīti 2. tabulā.

2. tabula

Dažādu modifikāciju ierīču testu rezultāti

2. tabulā sniegtie dati liecina, ka elektromagnētiskā iedarbība uz ūdeni ar augstu cietību pat īslaicīgi var samazināt uz sienām izveidojušos cietības sāļu nogulšņu daudzumu par 24-30%. Tajā pašā laikā visu pētīto ierīču efektivitāte vienādos apstākļos (cietības līmenis, temperatūra, tērauda caurules diametrs un garums) ir aptuveni vienāda. Jāpiebilst, ka eksperimentos ūdens netika izņemts no cikla, līdz ar to ciklā uzkrājoties ogļskābei saskaņā ar ķīmisko reakciju (1) noveda pie sistēmas karbonāta stacionāra stāvokļa (nogulsnes uz diska ) - karbonāts (neizšķīdušas daļiņas ūdens tilpumā) - bikarbonāts . Kad ūdens tiek izņemts no cikla (kā tas parasti notiek praksē), reakcijas līdzsvars (1) nobīdās pa labi, t.i. pretkaļķa iedarbībai vajadzētu palielināties.

Pēc tam uzņēmums Ecoservice Technohim kopā ar Krievijas Zinātņu akadēmijas Teorētiskās un lietišķās elektrodinamikas institūtu (Rižikovs IA un kolēģi) turpināja pētījumus par ierīces Termit darbības ietekmi uz plūstošo ūdens sistēmu mēroga veidošanās procesu. dažādās temperatūrās.

Visi eksperimenti tika veikti, izmantojot ūdeni no pilsētas tīkla (Maskava, Ziemeļu rajons). Ūdenim bija šāds sastāvs:

• kopējā cietība - 2,9-3,1 mg-ekv/l, tai skaitā karbonāts - 2 mg-ekv/l;
• brīvais oglekļa dioksīds CO 2 - 4,4 mg/l;
• vispārējā mineralizācija - 170-200 mg/l;
• dzelzs - 0,14-0,18 mg / l;
• oksidējamība - 7,2 mg O 2 /l;
• kalcija un magnija attiecība - 4/1 mg/mg;
• pH vērtība - 7,25-7,3.

Saskaņā ar SNiP noteiktā ūdens piesātinājuma indeksa aprēķins ar kalcija karbonātu (ūdens stabilitāte) parāda vērtību J = 0,15. Tas nozīmē, ka ūdens spēj nogulsnēt kalcija karbonātu. SNiP ļauj šajā gadījumā izmantot magnētisko metodi ūdens attīrīšanai no katlakmens.

Eksperimentālā iekārta ietvēra plūsmas šūnu kvarca trauka formā ar cauruli, kurā tika ievietoti no cinkota tērauda izgatavotie testa paraugi. Temperatūra paraugu zonā tika uzturēta ar precizitāti + 2 °C. Ūdens kamerā nāca no ūdensvada tīkla ar priekšsildīšanu. Termit ierīces stiepļu emitētāju tinumi ir uzstādīti uz piegādes cauruļvada. Mēroga nogulsnēšanās laiks uz paraugiem bija līdz 8 stundām.

Eksperimentālie dati liecināja, ka vislielākā pretkaļķa iedarbība tiek novērota, intensīvi vārot ūdeni vietā, kur novietoti paraugi. Nododot ekspluatācijā ierīci Termit, paraugu masas pieaugums bija 8-12 reizes mazāks nekā svara pieaugums tiem pašiem paraugiem bez ūdens apstrādes.

Samazinoties ūdens temperatūrai (aptuveni 98 ° C; uz vārīšanās robežas), mēroga palielinājuma relatīvā atšķirība samazinājās 3–5 reizes. Un, visbeidzot, apmēram 70 ° C ūdens temperatūrā svara pieauguma relatīvā atšķirība ir niecīga.

Iegūtie rezultāti skaidrojami ar ogļskābās gāzes satura ūdenī būtisku ietekmi uz katlakmens veidošanās procesu. Kad ūdens vārās, oglekļa dioksīda daļējais spiediens ūdenī ievērojami samazinās, un reakcijas (1) līdzsvars tiek nobīdīts pa kreisi. Nātrija bikarbonāts ātri sadalās karbonāta jonos, oglekļa dioksīdā un ūdenī:

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

Intensīva oglekļa dioksīda atdalīšana verdoša ūdens laikā "atvieglo" ierīces "Termite" darbību, jo intensīvāk veidojas nešķīstoša kalcija karbonāta CaCO 3 nogulsnes ūdens tilpumā, nevis uz paraugu virsmas. Pazeminoties ūdens temperatūrai, oglekļa dioksīda atdalīšana ir mazāk intensīva, un attiecīgi samazinās pretkaļķu efekts.

Paralēli tika pētītas arī cietības sāļu nogulumu struktūras izmaiņas. Eksperimentos ar cinkota tērauda paraugiem cietības sāļi tika sākotnēji nogulsnēti no ūdens plūsmas. Pēc tam paraugi tika ievietoti ūdens plūsmā, kas apstrādāta ar Termit ierīci.

Paraugu struktūra tika pētīta, izmantojot atomu spēka mikroskopu ar palielinājumu *10000. Iegūtie rezultāti ir parādīti attēlā. 4 un 5. No grafikiem redzams, ka bez ūdens apstrādes nogulsnēm ir blīva amorfa struktūra. Ieslēdzot ierīci Termit (darbs 5 stundas), parādās granulēta nogulumu struktūra, kas norāda uz to mīkstināšanu un noslāņošanos. Gandrīz 2 reizes samazinājās arī noguldījumu augstums.

Rīsi. 4. Cietības sāļu ūdens nogulsnes uz tērauda pamatnes (ūdens bez apstrādes).

Rīsi. 5. Cietības sāļu ūdens nogulsnes pēc Termit ierīces darbības 5 stundām.

Izvēloties ierīces veidu elektromagnētiskai ūdens attīrīšanai skaņas frekvenču diapazonā (atbilstoši cauruļvada diametram) un optimālo tā darbības režīmu, ir jāvadās pēc empīriskām atkarībām (2) un (3).

Tiešās plūsmas ūdens apgādes sistēmām:

Q ≤ (0,005 ÷ 0,010) d² (2)

kur Q - ūdens patēriņš, m³ / h, d - cauruļvada iekšējais diametrs, mm.

Sistēmai ar cirkulācijas ķēdi:

Qexp. / Qcirc. ≤ 0,8 (3)

kur Qexp. - ūdens daudzums, kas ņemts no sistēmas patēriņam, m³ / h, Qcirc. - sistēmā cirkulējošā ūdens tilpuma plūsmas ātrums, m3/st.

Jāpatur prātā arī tas, ka elektromagnētiskai apstrādei tiek pakļauta tikai karbonāta cietība.

Pastiprināsies pretkaļķu efekts(tas ir jāņem vērā, uzstādot ierīci):

• paaugstinot ūdens temperatūru līdz vārīšanās temperatūrai,
• ar lielāku Ca 2+ un Mg 2+ jonu saturu,
• ar oglekļa dioksīda satura samazināšanos ūdenī,
• ar ūdens sārmainības palielināšanos,
• ar kopējās mineralizācijas samazināšanos.
• palielinoties ūdens plūsmas turbulences pakāpei.

Ierīce jāuzstāda pēc iespējas tuvāk aizsargātajam aprīkojumam. Ja sistēmā ir centrbēdzes sūknis, elektromagnētiskās apstrādes iekārta tiek uzstādīta pēc tā.

Praktiskā pieredze

Modulāra tipa autonomie gāzes siltuma ģeneratori decentralizētai siltumapgādei "Geizers", ko ražo NP CJSC "Teplogaz", Vladimir.

Termit ierīces tika uzstādītas uz moduļu siltuma ģeneratoriem ar jaudu 240-600 kW, un Termit-M ierīces tika uzstādītas uz agregātiem ar jaudu 600-1200 kW.

Ekspluatējot Geizeru agregātus ar jaudu no 240 līdz 1200 kW (apsildāmo telpu platība attiecīgi no 3000 līdz 15000 m²), kas aprīkoti ar ierīci Termit, divus gadus tika atzīmēts:

• siltuma ģeneratoru siltumapmaiņas virsmu (cauruļu) periodiskā pārbaude parāda, ka iegūtajam skalam ir poraina, viegli noņemama struktūra, savukārt siltumvadītspēja praktiski nesamazinās;
• pirms ierīču lietošanas svariem bija cieta, grūti noņemama struktūra no virsmas, kas izraisīja strauju cauruļu aizaugšanu;
• dabasgāzes izmaksas apkurei tiek samazinātas par 10-15%;
• siltuma ģeneratoru atslēgšanās nav bijusi katlakmens veidošanās dēļ.

Gaisa kompresors 2VM4-24/9S ražots Maskavas rūpnīcā "Borets", Vladimir.

Cauruļvadā ar diametru 50 mm artēziskā ūdens padevei, lai atdzesētu gaisa kompresoru un pēcdzesētāju KhRK 9/8, ir uzstādīta ierīce Termit. Pēc kompresora darbības 3 mēnešus ķīmiskās rūpnīcas veikalā tika atzīmēts:

• pārbaudes laikā uz kompresora un gala dzesētāja ūdens "jaku" virsmas netika novērotas cietības sāļu nogulsnes;
• Kompresora ūdens apvalku dobumos konstatētas cietas atslāņošanās sarūsējušu plākšņu veidā, kas radušās, iznīcinot apvalku virsmas katlakmens slāni ierīces Termit ietekmē;
• ūdens ķīmiskā analīze gan artēziskā, gan pie ūdens izplūdes no atdzesētās iekārtas uzrāda gandrīz vienādu ķīmisko sastāvu (kopējā cietība, sārmainība, hlorīdi, dzelzs, sulfāti, mangāns).

Gaļas pārstrādes kombināta saldēšanas iekārta, Penza.

Termit-M iekārtas emitētāja vadi tika uzstādīti uz ieplūdes cauruļvada ar diametru 250 mm, pirms tas sazarojas divos padeves cauruļvados, attiecīgi, uz diviem plākšņu siltummaiņiem MK-15. Pēdējais darbojas amonjaka saldēšanas iekārtas kondensatora sistēmā.

Ūdenim no akas, kas nonāk siltummaiņos, bija šāds ķīmiskais sastāvs:

• dzelzs kopējais daudzums - 0,35 mg / l,
• kopējā cietība - 7,7 mg-ekv / l,
• pH - 7,19,
• sāls saturs - 488,7 mg/l,
• hlorīdi (Cl-) - 205 mg/l,
• oksidējamība - 28,4 mg / l.

Ūdens nepārtraukti cirkulē caur plākšņu siltummaiņiem MK-15.

Ar norādīto avota ūdens cietību siltummaiņu MK-15 darbība ir ievērojami sarežģīta, jo starpplāksnes telpa ļoti strauji aizaug ar cietības sāļiem. Ir nepieciešams izjaukt siltummaiņus un notīrīt tos, izmantojot ķīmiskos reaģentus.

Pārveidotāja "Termit-M" darbības laikā 1-1,5 mēnešus tika konstatēta cietu cietības sāļu nogulšņu uzkrāšanās siltummaiņu starpplākšņu telpā. Šis apstāklis ​​acīmredzot saistīts ar veco cietības sāļu nogulšņu mīkstināšanu un atslābināšanos, kas izveidojušās no cauruļvadu un siltummaiņu virsmas.

Pēc trīs mēnešu pārbaudes, pēc siltummaiņu atvēršanas, uz plākšņu virsmas tika novērotas nelielas, viegli noņemamas brūnganas nogulsnes. Nogulšņu krāsa acīmredzot saistīta ar oksidēto dzelzs jonu (Fe3+) un korozijas produktu iekļaušanos to struktūrā. Grūti noņemamas, blīvas katlakmens nogulsnes uz siltummaiņa plākšņu virsmas netika novērotas. Tas norāda, ka elektromagnētiskā starojuma ietekmē skaņas frekvenču diapazonā cietības sāļi tiek pārvērsti tādā stāvoklī, ka tie vai nu neizgulsnējas uz siltuma apmaiņas virsmas, vai arī daļēji izgulsnējas granulētas struktūras nogulšņu veidā, ko viegli noņemt ar ūdens plūsmu.

Siltummaiņas iekārtas spirta ražošanai, Mcenska.

Divas Termit sērijas ierīces tika uzstādītas uz dzesēšanas ūdens padeves līnijas uz plākšņu siltummaiņiem, lai samazinātu misas temperatūru no 110 līdz 60 °C. Ekspluatācijas laikā 1,5 gadus bija iespējams palielināt laiku starp siltummaiņu tīrīšanu 4-6 reizes.

Vienu laiku iekārta "Termit-M" tika darbināta uz ūdens padeves līnijas, kas apgādā destilācijas iekārtas atteces kondensatorus un kondensatorus. Ūdens temperatūra pie iekārtas izejas bija aptuveni 78°C. Pēc ierīces uzstādīšanas laika intervāls starp iekārtas tīrīšanu palielinājās vairāk nekā 5 reizes. Iegūtajām cietības sāļu nogulsnēm ir irdenāka struktūra. Tika atzīmēta arī jau esošā mēroga izzušana.

Stikla formēšanas mašīnas, stikla rūpnīca, Gus-Hrustalny.

Recycling ūdens apgādes sistēmā Walter stikla formēšanas iekārtu tehnoloģisko iekārtu dzesēšanai tika uzstādītas četras Termit iekārtas. Ikgadējā darbības periodā tika novērots straujš siltummaiņas cauruļu aizaugšanas ātruma samazinājums ar cietības sāļiem. Likvidēta cietā katlakmens struktūra, pateicoties kam būtiski uzlabots iekārtas dzesēšanas režīms.

Elektrodialīzes iekārta DVS-800M dejonizēta ūdens iegūšanai, Podoļska.

Termit ierīce tiek uzstādīta uz ūdens padeves līnijas uz elektrodialīzes aparātu ķīmiskās un metalurģijas rūpnīcas cehā.

Pēc Termit ierīces uzstādīšanas filtrāta īpatnējā elektrovadītspēja samazinājās līdz 2–3 µS/cm. Iekārtas 3 mēnešu darbības laikā ar iekārtu "Termit" attīrīta ūdens īpatnējā elektrovadītspēja tika uzturēta 2,5 µS/cm līmenī, t.i. Attīrītā ūdens kvalitāte piemaisījumu satura ziņā uzlabojās par aptuveni 24%.

Tādējādi varam secināt, ka ierīces darbība veicina aktīvāku piemaisījumu pāreju no avota ūdens uz koncentrātu.

Beidzot Var atzīmēt, ka Termit ierīces veiksmīgi darbojas vairāk nekā pusotra tūkstoša objektu. Tos izmanto, lai aizsargātu un notīrītu cietības nogulsnes no šādām sistēmām un iekārtām:

• santehnikas komunikācijas, centrālās apkures sistēmas;
• ūdens sildīšanas un apkures iekārtas - boileri, boileri, tvaika ģeneratori, radiatori;
• iekārtas ūdens, tostarp dzeramā ūdens, attīrīšanai un sagatavošanai;
• sprauslas un smidzināšanas ierīces;
• elektrolizatori, elektrodialīzes iekārtas;
• gaisa kondicionēšanas sistēmas;
• dzesēšanas sistēmas ar cirkulējošu ūdeni;
• santehnika: hidromasāžas vannas, izlietnes, dušas;
• sadzīves tehnika - veļasmašīnas un trauku mazgājamās mašīnas; virtuves iekārtas.

Literatūra

1. Varde B.N., Ļevčenko A.P. Ūdens attīrīšana. Maskava: MSU izdevniecība, 1996. 680 lpp.

2. Tomskas Politehniskās universitātes Augstsprieguma pētniecības institūta vietne. www.impulse.ru/volna, 2004. gada jūlijs

3. Lifshits O.V. Uzziņu grāmata par katlu iekārtu ūdens attīrīšanu. M.: Enerģētika, 1976. 288 lpp.

4. Prisyazhnyuk V.A. Fizikāli ķīmiskās bāzes sāls kristalizācijas novēršanai uz siltummaiņas virsmām. Žurnāls "Santehnika, apkure, gaisa kondicionēšana", Nr.10, 2003, lpp. 26-30.

5. Rat D. Mēroga teorija vai magnētisma prakse, žurnāls Mir Newcomer, Nr. 1, 2002, 1. lpp. 92-98.

6. Būvnormatīvu un noteikumu 2.04.02-84* “Ūdensapgāde. Ārējie tīkli un struktūras”.

7. Būvnormatīvu un noteikumu 2.04.07-86* “Siltumtīkli. Siltumtīklu shēmas, siltumapgādes sistēmas.

8. Gnedenkov S.V., Sinebryukhov S.L., Kovrjanov A.N. un citi Pārklājumu ietekme uz zvīņošanās procesu intensitāti. Tālo Austrumu RAS Ķīmijas institūts. Elektroniskais žurnāls "Izpētīts Krievijā", 2003

9. Krievijas Federācijas 2001.gada 20.oktobra patents Nr.2174960 “Ierīce ūdens attīrīšanai”.

Izdevējs: LLC IIP "AVOK-PRESS"
Specializētais žurnāls "Energy Saving", 2005.g