Магнитная обработка
Накипь Общеизвестно, что процессы образования накипи и инкрустаций связаны с наличием в природной воде, в том числе и в пресной, больших количеств растворенных солей кальция и магния. Всем хорошо знакомы накипь и осадки в нагревательных устройствах, в трубопроводах, в стиральных и посудомоечных машинах, известковые отложения на сантехническом оборудовании, кафеле, а также сухость волос и кожи при мытье водой с высоким содержанием кальция и магния. Водоподготовка 2
Под микроскопом Рис1. Накипь - амфотерные образования Рис. 2. Кристаллы чистого кальцита Рис. 3. Чистые арагонитные кристаллы Рис. 4. Накипь в водяной трубе Водоподготовка 3
Солесодержание Природные воды очень разнообразны по химическому составу. Главными примесями речных вод, содержащих 500600 мг/л растворенных солей, являются ионы кальция, магния, натрия, бикарбонатов, сульфатов и хлоридов. Маломинерализованные речные воды содержат преимущественно ионы кальция и магния. Солесодержание подземных вод зависит от условий залегания подземного горизонта и меняется от 100 -200 мг/л до нескольких граммов на литр. В пресных водах артезианских скважин преобладают ионы Са 2+ и НСО 3 -. Эти ионы присутствуют во всех минерализованных водах. Источник их появления - природные залежи известняков, гипса и доломитов. В маломинерализованных водах больше всего содержится ионов Са 2+. Суммарная концентрация катионов кальция и магния, выраженная в мг-экв/л, определяет жесткость воды. Водоподготовка 4
Жесткость Общую жесткость воды определяют также как сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием солей гидрокарбонатов кальция и магния и устраняется при кипячении воды. При нагревании воды гидрокарбонаты распадаются с образованием нестойкой угольной кислоты и нерастворимого осадка карбоната кальция и гидроксида магния. Некарбонатная жесткость связана с присутствием в воде кальция и магния в виде солей серной, соляной и азотной кислот. Эта жесткость при кипячении не устраняется. Водоподготовка 5
Потери тепловой энергии На графике приведена зависимость потерь тепловой энергии в зависимости от толщины слоя отложений солей жесткости (по данным фирмы "Lifescience Products LTD", Великобритания). Слой в 3 мм поглощает 25% тепловой энергии, а если на стенках котла или бойлера наросло 13 мм, то теряется уже 70% тепла. Отложения толщиной 10 мм нарастает менее чем за один год. Водоподготовка 6
Требования: В соответствии с ГОСТ 2874 -82 "Вода питьевая" жесткость воды не должна превышать 7 мг-экв/л. Однако ряд производств устанавливает более жесткие требования к технологической воде, вплоть до глубокого умягчения (0, 01 -0, 05 мг-экв/л и ниже). Ориентировочные требования по общей жесткости (мг-экв/л) питательной воды для котлов различных типов: жаротрубные (5 -15 ати) - 0, 35; водотрубные (15 -25 ати) - 0, 15; высокого давления (50 -100 ати) - 0, 035; барабанные (100 -185 ати) - 0, 005. Водоподготовка 8
Магнитная обработка воды В последние десятилетия, как в России, так и за рубежом для борьбы с образованием накипи и инкрустаций применяют магнитную обработку воды. Ее широко используют в конденсаторах паровых турбин, в парогенераторах низкого давления и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах. Водоподготовка 9
В сравнении с распространенными методами умягчения воды магнитную обработку отличают простота, дешевизна, безопасность, экологичность, низкие эксплутационные расходы. Водоподготовка 10
Из истории… Впервые широко начали применять магнитную обработку воды (МОВ) для предотвращения накипеобразования около 50 лет назад в Бельгии. С тех пор этот метод нашел широкое применение во многих странах мира, в том числе таких передовых, как Япония, США, Германия и др. В СССР состоялись 4 научно-практические конференции по использованию этого метода в различных отраслях народного хозяйства, причем не только для предотвращения накипи. До перестроечного периода Московским заводом им. Войкова выпущено более 500 000 аппаратов для магнитной обработки воды. Последние 10 -15 лет использование этого метода существенно сократилось из-за отсутствия финансирования у потребителей, закрытия Московского завода им. Войкова по экологическим причинам. Однако последние 2 -3 года началось оживление в этом направлении, связанное с ростом производства в стране, существенным повышением цен на химические реагенты, которые используются для умягчения воды, созданием высокоэнергетических магнитов на порядок превосходящих по своим свойствам ранее применявшиеся для этих целей. Водоподготовка 11
Механизм воздействия магнитного поля на воду и содержащиеся в ней примеси окончательно не выяснен (!), но имеется ряд гипотез. Специалистами МЭИ и МГСУ выполнен большой объем работ по изучению влияния магнитного поля на процессы образования накипи, разработаны аппараты для магнитной обработки воды, сформулированы технические требования и условия их использования для практических целей. Водоподготовка 12
Механизм воздействия магнитного поля на воду Современные воззрения объясняют механизм воздействия магнитного поля на воду и ее примеси поляризационными явлениями и деформацией ионов солей. Гидратация ионов при обработке уменьшается, ионы сближаются и образуют кристаллическую форму соли. По одной теории магнитное поле влияет на коллоидные примеси воды, по другой - изменяется структура воды. При наложении магнитного поля в массе воды формируются центры кристаллизации, вследствие чего выделение нерастворимых солей жесткости происходит не на теплопередающей поверхности (нагрева или охлаждения), а в объеме воды. Таким образом, вместо твердой накипи в воде появляется мигрирующий тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. Водоподготовка 13
Аппараты магнитной обработки. В настоящее время в России выпускают два типа аппаратов для магнитной обработки воды - с постоянными магнитами и электромагнитами. Время пребывания воды в аппарате определяется ее скоростью в пределах 1 -3 м/с. Водоподготовка 14
Условия использования аппаратов для магнитной обработки воды: подогрев воды должен осуществляться до температуры не выше 95 о. С; карбонатная жесткость должна быть не выше 9 мг-экв/л; содержание растворенного кислорода должно быть не более 3 мг/л; сумма хлоридов и сульфатов - не более 50 мг/л; содержание двухвалентного железа в артезианской воде допускается не больше 0, 3 мг/л. Водоподготовка 15
Молекула воды Молекулу воды можно представить как элементарный диполь - частицу с положительно заряженным и отрицательно заряженным полюсами. Под действием сил взаимного притяжения и отталкивания молекулы воды - диполи образуют так называемые кластеры. Действие сил взаимного притяжения довольно мало, поэтому диполи могут свободно отрываться от кластеров, примыкать к другим кластерам и т. д. Точно также кластеры могут образовываться вокруг примесей присутствующих в воде. При этом, несмотря на то, что молекулы воды могут свободно покидать кластеры и примыкать к соседним кластерам, в целом эта структура вполне стабильна. Таким образом, растворенные в воде соли постоянно окружены молекулами воды. Водоподготовка 16
Примеси окруженные сольватным слоем В омагниченной воде под действием силы Лоренца образуются пластинчатые домены ориентированных молекул воды, стабилизированные ионами Водоподготовка 17
Водоподготовка 18
Образование накипи Ионы кальция не могут вступить во взаимодействие с другими примесями, чтобы осесть на их поверхности либо образовать иную химическую структуру, которая не выпадала бы в виде накипи. При нагревании кластерная структура становится нестабильной, молекулы воды больше не обволакивают примеси и растворенные соли могут свободно вступать в реакцию с другими солями. Так некоторые соли кальция при нагревании образуют карбонат кальция Ca. CO 3, который и осаждается на нагревательных поверхностях в виде накипи. Водоподготовка 19
Постоянное магнитное поле При магнитной обработке в устройстве магнитной обработки воды на молекулы воды и примеси действует магнитное поле. Диполи попадают в резонанс, и кластерная структура молекул воды разрушается. Примеси освобождаются от водных кластеров и могут вступать во взаимодействие друг с другом. При этом уже в холодной воде ионы кальция начинают осаждаться на поверхности свободных примесей - центрах кристаллизации, образуя так называемые микрокристаллы. Водоподготовка 20
Постоянное магнитное поле Процесс лавинообразный - новые ионы кальция прикрепляются к уже осевшему кальцию на поверхности микрокристаллов. Таким образом, ионы кальция, уже осевшие на центрах кристаллизации, не выпадают в виде накипи на нагревательных поверхностях. Микрокристаллы остаются в толще воды и выносятся в дренаж. Более того - ионы кальция из уже выпавшей накипи начинают отрываться и присоединяются ко вновь образованным микрокристаллам. Со временем старая накипь разрыхляется и полностью вымывается с поверхности труб и нагревательных элементов. Водоподготовка 21
Действие магнитного поля на воду Когда диполи воды проходят через магнитное поле на них действует сила Лоренца. Действие силы Лоренца описывается выражением FЛоренца = ± Q (V x B), где Q - заряд ионов; V - скорость потока; B - магнитная индукция. Водоподготовка 22
Действие магнитного поля на воду Когда вода течет в устройстве магнитной обработки воды, она проходит через магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами. При этом под действием силы Лоренца молекулы воды начинают совершать колебательные движения. Магниты расположены определенным образом - так, чтобы магнитное поле устройства вызвало резонанс диполей воды. Вызванный таким образом резонанс, приводит к отделению молекул воды от микровключений. Водоподготовка 23
Свойства используемых магнитов В устройствах магнитной обработки воды применяются очень мощные постоянные магниты на основе редкоземельных металлов. Вследствие этого на молекулы воды действует большая сила Лоренца по сравнению с устройствами на магнитах из феррита бария, керамических магнитах или электромагнитах. На рисунке приведено сравнение объёмов магнитов, изготовленных из различных материалов и создающих одинаковое магнитное поле. Водоподготовка 24
«+» постоянных магнитов не имеют кинематических узлов и электрических цепей; очень легко монтируются; не нуждаются в постоянном обслуживании; не являются источником опасных излучений; имеют длительный срок эксплуатации без дополнительных денежных затрат. Водоподготовка 25
Электромагнитное воздействие с переменной частотой Аппараты для обработки воды электромагнитными волнами в диапазоне звуковых частот имеют существенные преимущества перед аппаратами для магнитной обработки воды. Их отличает: небольшие габариты, простота монтажа и обслуживания, экологическая безопасность, низкие эксплутационные расходы. Значительно расширен диапазон условий их применения, в первую очередь для воды с высокой жесткостью, отсутствуют высокие требования по общему содержанию солей, устранен эффект "привыкания" воды. Кроме того, обработанная питьевая вода сохраняет кальций и магний, которые необходимы нашему организму для опорнодвигательной, сердечно-сосудистой и нервной систем. Устройства данного типа можно использовать не только для защиты теплообменного оборудования, систем горячего водоснабжения и пр. , но и для систем водоочистки и коммуникаций питьевой воды. Еще одно преимущество этих аппаратов - разрушение сформировавшихся ранее отложений солей жесткости в течение 1 -3 27 месяцев. Водоподготовка
Аппарат электромагнитной обработки 1 -корпус аппарата, 2 -намагничевающие катушки, 3 полюсные кольца , 4 -сердечник, 5 -кожух электромагнита, 6 конусная гайка, 7 -фланец кожуха электромагнита, 8 фланец корпуса, 9 -регулировочный винт, 10 -рабочий зазор, 11 -боковой патрубок, 12 -переходные муфты, 13 -распорные втулки. Водоподготовка 28
Аппарат Харьковского инженерно-экономического института с внутренним расположением электромагнитов. 1 – корпус аппарата; 2 – трансформаторное масло; 3 – кожух из диамагнитного материала; 4 – катушки; 5 – полюса электромагнитов. Водоподготовка 29
Аппарат Харьковского инженерноэкономического института с наружным расположением электромагнитов. 1 – стальная труба; 2 – полюса электромагнитов; 3 – катушки; 4 – магнитный сердечник Водоподготовка 30
Постоянные магниты Водоподготовка 31
Пример подключения Водоподготовка 33
Реклама? В России используются поставляемые изза рубежа аппараты "Water King" (фирма "Lifescience Products LTD", Великобритания), "Aqua" (фирма "Trebema", Швеция), а также выпускаются аппараты отечественного производства серии "Термит" (предприятие "Экосервис Технохим-М") и многие другие. Водоподготовка 34
Электронный преобразователь солей жесткости – генерирует электромагнитные волны в диапазоне 1 - 10 к. Гц. Генерируемые сигналы передаются по проводам - излучателям, которые наматываются на трубопровод. При этом сигналы распространяются в обе стороны трубопровода. С помощью проводов - излучателей поток излучения концентрируется в объеме воды, протекающей в трубопроводе. Передаваемые электромагнитные волны изменяют структуру солей жесткости с образованием хрупкой арагонитной формы карбоната кальция. При этом прочная смесь аморфных отложений солей жесткости не образуется, а сформировавшиеся ранее отложения разрушаются и уносятся с потоком воды. Вода при обработке не меняет солевой состав, что сохраняет ее качества питьевой воды без потерь необходимых химических элементов. Водоподготовка 35
В заключение… Несмотря на все достоинства аппаратов для магнитной обработки воды, на практике эффект обработки зачастую проявлялся только в первый период эксплуатации, затем результат пропадал. Появился даже термин - эффект "привыкания" воды. Свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток. Это явление потери магнитных свойств называется релаксацией. Поэтому в тепловых сетях кроме омагничивания подпиточной воды необходимо обрабатывать воду, циркулирующую в системе путем создания так называемого антирелаксационного контура, при помощи которого обрабатывается вода, циркулирующая в системе. Водоподготовка 37
Литература http: //www. iskom. saminfo. ru/news. htm http: //www. profiltr. ru/glossary/nakip. html http: //www. bwpu. ru/library/water. php http: //www. wodopad. ru/mws/magnet/ http: //uralenergo. ru/index. php/me/node_64/node_143 http: //www. ecowater. com. ua/water/magnit. htm www. etch. ru http: //www. filtri. ru/filtri_art/art-10. shtml http: //www. eniris. ru/about. htm http: //www. maxmir. com/publish/upovsart. html http: //www. aquamaster. net. ru/tex_doc/Katalog/KEMA. htm Водоподготовка 38
Скачать презентацию Магнитная обработка Накипь Общеизвестно что процессы образования
магнитная обработка.ppt