Магнитная обработка воды.

Первые упоминания об изучении воздействия магнитного поля на воду появились еще в конце XIX века. В XX веке был отмечен ряд интересных фактов, в частности, обработка семян магнитно-структурированной водой ускоряет их всхожёсть и увеличивает урожайность. Существую данные, что употребление омагниченной воды способствует лечению мочекаменной болезни. В том числе, еще в 1945 году был получен патент на способ предохранения паровых котлов методом предварительной магнитной обработки воды. Сегодня магнитная активация воды - это одно из перспективных направлений водоподготовки благодаря своей экологичности и отсутствию необходимости в регулярной замене фильтрующих элементов и добавлении химических реагентов.

Накипь на нагревательном элементе и внутри теплообменника кофе-машины пункта общественного питания

Системы для умягчения воды, магнитные преобразователи воды

Существует ряд отечественных и импортных устройств, именуемых «магнитный преобразователь воды, умягчитель воды , нейтрализатор жёсткости воды, противонакипное устройство, гидромагнитная система, кондиционер воды». Вне зависимости от наименования все эти системы для умягчения воды имеют одинаковый принцип конструкции: внутри системы встроены постоянные магниты, воздействующие на рабочую среду (воду) силой магнитного поля. При этом важным свойством системы для умягчения воды является плотность или индукция магнитного поля, что напрямую влияет на качество обработки воды. Производители действительно эффективных магнитных преобразователей воды применяют постоянные высокоэнергетические неодимовые магниты, изготовленные из сплава неодим-железо-бор (Nd-Fe-B). Неодим - редкоземельный металл; является основным компонентом магнита. Например, если приложить друг к другу два неодимовых магнита, то их, в отличие от обыкновенных ферритовых магнитов, расцепить будет очень сложно. Магнитные преобразователи воды бывают проточные , монтируемые непосредственно перед защищаемым прибором или всей системой (в этом случае вода протекает через устройство), и накладного типа , когда устройство монтируется на трубу или шланг без контакта водой.
Механизм магнитной обработки воды можно описать следующим образом. Молекулу воды (H2O) можно представить в виде элементарного диполя - частицу с положительно (H+) и отрицательно (ОН-) заряженными полюсами. Под действием сил взаимного притяжения диполи воды образуют так называемые кластеры, объединяясь вокруг присутствующих в воде микрочастиц и ионов примесей (в нашем случае Са 2+ и СО3 2-), не давая им взаимодействовать между собой.

При нагревании воды кластерная структура разрушается, и ионы, соединяясь, образуют карбонат кальция CaCO3, который и осаждается на нагревателях и трубах, создавая основу накипи.

При нагревании необработанной воды происходит разрушение кластеров и образование отложений накипи

Постоянные магниты внутри магнитного преобразователя воды расположены таким образом, чтобы на небольшом расстоянии магнитное поле поменяло направление несколько раз. Когда вода протекает между рядами магнитов, диполи воды испытывают воздействие силы Лоренца, которая заставляет диполи совершать колебательные движения, ослабляя структуру кластеров. В результате, значительная часть кластеров распадается. Высвободившиеся при разрушении кластеров микрочастицы становятся как бы центрами кристаллизации, на которые предпочитают осаждаться образующиеся молекулы СаСО3. Далее процесс приобретает лавинообразный характер - к поверхности возникших микрокристаллов прикрепляются все новые молекулы, образуя уже видимые глазу частицы.

Кластеры воды, проходящие между магнитными полями, испытывают воздействие силы Лоренца, которая «расшатывает» кластеры воды и приводит к образованию центров кристаллизации.

Магнитно-активированная вода при нагревании не образует отложений накипи; арагониты (центры кристаллизации) «собирают» карбонат кальция на себя и удерживает его в толще воды в виде осадка.

Вместо твердой накипи - так называемого аморфного кальцита - появляются тонкодисперсные частицы арагонита, имеющие иную кристаллическую структуру. Частицы арагонита могут быть удалены фильтрацией или выведены из системы сливом воды. В итоге, при нагревании воды, прошедшей магнитную обработку, увеличивается размер арагонитов, и накипь не образуется.
Со временем карбонат кальция старых отложений накипи также начинает взаимодействовать и присоединяется к арагонитам, находящимся в воде. В результате старая накипь разрыхляется и удаляется со стенок трубопровода и нагревательных элементов (удаление отложений происходит постепенно и занимает от 1 до 4-6 месяцев). Кроме того, с течением времени на трубах и теплообменниках образуется тонкая темная пленка, состоящая из высших окислов железа (Fe3O4, Fe5O6), которая защищает оборудование от коррозии (скорость реакции коррозии, как подтвердили эксперименты, снижается на 40-75 %).

Частицы арагонита «забирают» карбонат кальция из старой накипи, разрыхляют ее и постепенно удаляют. Под старыми отложениями образуется защитная пленка, препятствующая коррозии.

Очистка котлов от накипи

Использование магнитных преобразователей воды является эффективным средством для очистки котлов от накипи. Испытания магнитных преобразователей воды на бытовых отопительных котлах и анализ полученных данных позволяют сделать вывод, что при магнитной обработке уменьшается только действующая жёсткость воды (т.е. ни магний ни кальций из воды не удаляются). Обработка магнитным полем уменьшает тенденцию растворенных минеральных веществ формировать накипь (осадок и отложения) в котлах. Таким образом, несмотря на то, что вода фактически остаётся жёсткой (т.е. концентрация растворенных минеральных веществ не изменяется), она «ведет себя» как мягкая вода. При этом отложения в виде накипи на нагревательных элементах при использовании испытуемых образцов уменьшается до 60%.

Результаты и преимущества, которые достигаются применением магнитной обработкой воды для различных приборов и аппаратов:
- Безусловным плюсом магнитной активации воды является экологичность данного метода. Нет необходимости в периодическом добавлении химических средств для борьбы с накипью, а, кроме того, уходит вопрос загрязнения экологии сливом отработанной воды;
- Умягченная вода способствует лучшему пенообразованию - мыло нормально «мылится». Как следствие, сокращается расход моющих средств для мытья посуды, стирки и мытья в ванной;
- Увеличение срока эксплуатации техники сокращает расходы средств на сантехнические и электрические работы, периодическое обслуживание техники;

Результаты применения магнитных преобразователей для защиты от накипи котлов, водонагревателей и бытовой техники

Водонагреватель электрический	Предотвращается процесс образование «белой шубы» накипи на нагревательном элементе и в теплообменнике. Происходит постепенная очистка теплообменника от старой накипи. Снижается шумность прибора при работе.
Котлы, бойлеры	Защита от известковых отложений накипи теплообменника котла и трубопроводов. Увеличивается передача тепла в системе отопления. Подавляются коррозионные процессы внутри оборудования, снижаются затраты на газ и электричество.
Посудомоечная машина	После мытья на посуде, стеклянных бокалах, посуде из нержавейки не появляется белый налет, разводы и пятна. «Продлевается» жизнь нагревательного элемента.
Кофе-машина	Удаление накипи с нагревателя, деталей теплообменника, а также системы генерации пара. Существенное улучшение вкуса напитков, вода не образует пленки.
Увлажнитель воздуха	Предотвращается образование накипи и закупоривание отверстий, через которые выпускается увлажненный воздух. На мебели, куда оседает влага из увлажнителя, перестает образовываться белый налет.
Ледогенератор	Сохраняется гигиена и чистота ледогенератора. Кубики льда не «размягчаются», сохраняют форму. Кубики получаются прозрачнее, без «лишних» примесей вкуса и запаха.
Бассейны и СПА	Магнитная активация воды увеличивает эффективность при чистке бассейнов и СПА от органики. Умягчение помогает стабилизировать РН-баланс и общую жёсткость воды. Помогает придать воде идеальную прозрачность.
Автомобильные мойки	Умягченная вода не образует потеков на кузове машин после мойки. Кроме того, снижается расход моющих средств, а также воска для полировки.

Применение магнитного преобразователя экономически оправдано. Стоимость сервисного обслуживания отопительной техники или водонагревателя, включающего удаление накипи в теплообменнике котла или бойлера, средней мощности составляет 4000-6000 руб, а очистки трубопроводов - от 150 руб. за пог.метр. Очистка котла от накипи осуществляется кислотами и щелочами с последующей промывкой водой, создавая головную боль с утилизацией отработанной воды. При этом, без последующей профилактики оборудования накипь в котле потребует новых денежных вливаний уже через 1,5-2 года в зависимости от жёсткости воды.
Стоимость магнитного преобразователя условного диаметра Ду12 колеблется от 1000 до 1500 руб. При этом устройство будет работать минимум 10 лет практически без потерь плотности магнитного поля, не требуя расходных реагентов, химикатов, затрат электроэнергии.
Продолжим экономическую тему. Возьмем к примеру всем известное по ТВ-рекламным роликам средство для удаления накипи в стиральной машине. 1 пачка средства стоит порядка 300 рублей (на 3 месяца), т.е. 12000 руб за 10 лет! Можно купить новую стиральную машину. магнитный преобразователь воды для стиральной машины стоит порядка 600-800 руб.
Вывод: магнитная обработка воды - это действенный экологически безвредный и экономически выгодный способ защиты от накипи.

На протяжении всей жизни человек подвергается воздействию различного рода опасностей, способных наносить ущерб здоровью, то есть вызывать негативные последствия.

Если опустить описания всех природных и антропогенных факторов и углубиться в повседневность, можно выделить одну проблему, серьезность которой зачастую недооценивают – серый твердый налет в чайнике.

Вредна ли накипь в чайнике и какое влияние она оказывает на организм человека, рассмотрим далее.

Твердые отложения, возникающие на стенках и дне металлического, эмалированного, стеклянного чайников и на нагревательном элементе электрочайника, формируются структурами кристаллов различных солей, выпадающих в осадок. Почистить металлический чайник можно тем же способом, что и другие виды чайников, а для стеклянного немного другой способ.

Фактических состав этих нерастворимых солей зависит от жесткости и кислотно-щелочного баланса воды в определенном регионе.

Так чем опасна накипь в чайнике? Ответить на вопрос помогут воспоминания, полученные на уроках химии в школе.

Природный ресурс содержит не только растворимые соли и согласно элементарным знаниям, примеси могут быть:

• малорастворимые;
• нерастворимые.

И все эти частички периодической таблицы химических элементов, в виде слоя серого налета, попадают в организм с каждой чашечкой чая или кофе.

Наиболее часто встречаются карбонатные соли кальция, которые попадая в желудок, растворяются соляной кислотой и полученные в результате распада элементы не несут вреда, а некоторыми учеными даже доказана их польза.

Но не стоит забывать о различных примесях, мельчайшие частицы которых не растворяются даже в желудочном соке, поэтому состав слоя имеет химических набор соединений и их влияние на кухонную посуду и организм будет различным.

Поняв, что выпадающие в осадок соли небезобидны и выяснив, как с ними бороться, можно больше не задаваться вопросом, вредна ли накипь в чайнике.

Что происходит с чайником?

Скорость образования слоя твердых отложений зависит от следующих факторов:

• концентрации химических соединений в воде;
• частота нагревания;
• качество поверхности стенок, а в электрочайнике — нагревательного элемента. Кстати, удаление в электрочайнике вполне под силу убрать в домашних условиях , потратив не более получаса.

Приобретая новый чайник, процесс накопления накипи будет медленным, но ускорится после применения неправильных методов очистки кухонной посуды. К таким относят механическое воздействие металлическими губками и агрессивными химическими средствами.

Повреждая поверхность, образуются мелкие дефекты, в трещины которых попадает накипь и удалить ее становится все труднее.

Чем опасна накипь в чайнике – недостатки образования накипи:

• Низкий коэффициент теплопроводности и как следствие больше затрат электроэнергии (газа) для подогрева или поддержания нужной температуры;
• Деформация. Глубокий слой отложений, при попытке от него избавиться, способен повредить поверхность прибора.

Работая в таком режиме, бытовой прибор быстро выйдет из строя.

Что касается методов борьбы с неприятными отложениями, то на помощь опять приходят ценные знания химии. Проблема в том, что в школе наука преподавалась, не проводя параллели с реальной жизнью.

С бытовой точки зрения, цепочка следующая: «накипь = карбонаты (нерастворимые соли)» — «карбонаты + кислота = растворимая соль + углекислота в газообразном состоянии». В случае с чайником кислота должна быть органической. Наиболее эффективными считаются лимонная и уксусная. Если выбирать между ними, то стоит отметить, что чистить лимонной кислотой немного легче, а также вы избавитесь от запаха. Хотя уксус от накипи имеет ряд собственных преимуществ.

Накипь в чайнике: вред для здоровья

О том, что твердый налет необходимо удалять, хотя бы для сохранности сосуда, знают все. Но не все могут понять – накипь в чайнике хорошо или плохо для организма. Разумеется, заметив крупные «хлопья», свободно плавающие в чайнике, наливать эту смесь в чашку никто не станет, а задумается об очистке.

Но что делать, если мельчайшие частички накипи, которые не видно невооруженным глазом беспрепятственно попадают в организм?

Можно встретить информацию, где черным по белому написано, что неочищенная вода и присутствующие в ней примеси никакого вреда не несут. Соединения кальция, например, являются необходимыми «строительными» элементами для костей.

Безусловно, для поддержания здоровья необходимы минералы, микроэлементы, витамины и питательные вещества, которые можно получить с пищей. Но зачем человеку ненужные химические соединения, загрязняющие организм.

Чрезмерное количество солей жесткости и других примесей в кипяченой жидкости создает уникальный «коктейль», не несущий никакой пользы, а приводящий к ряду малоприятных последствий. Первыми подвергаются негативному воздействию зубы, ну а дальше процесс идет вглубь.

Высокая концентрация солей в жесткой воде, нерастворимых металлов, вредных примесей – такая накипь в чайнике вред для здоровья может нанести непоправимый. В частности, различные формы солей откладываются в разных местах человеческого тела, результатом чего становятся:

• Подагра;
• Остеохондроз;
• Камнеобразование в мочевыделительной системе и др.

При разовом приеме такой смеси никакой симптоматики не будет, соли имеют свойство накапливаться и систематическое употребление может как-то и повлиять на состояние организма в целом.

На счет того, вредна ли накипь в чайнике для здоровья ведется множество дискуссий. Но польза жесткой воды с мелкими частичками накипи явно сомнительная. Рассмотрим обыденную ситуацию – отсутствие хозяев дома какое-то время.

Мелкопористые образования в слое твердого отложения на стенках чайника являются благоприятной средой для размножения микроорганизмов.

Часть уничтожается в процессе длительного кипячения, остальные (более тяжелые) способны оседать, а при смешивании с жидкостью попадают в организм и откладываются. Сама картина такого серого налета на внутренних органах становится ужасной.

Вывод один – очищать воду с помощью фильтров и регулярно мыть чайник. Также, вам может помочь сода от накипи .

Подробнее о народных способах борьбы с накипью (видео)

Прежде чем ответить на поставленный вопрос, необходимо определить — как появляется накипь. В воде находится магний (Mg) и кальций (Ca), которые при нагревании жидкости выпадают в осадок. Важно, что процесс образования накипи запускается только при определенных температурах нагрева: осадок выпадает при +40-50 градусах Цельсия, а при +60-65 — процесс усиливается. В итоге на внутренней поверхности стенок чайника возникают белые отложения.

Накипь — это хорошо! Почему?

Как бы странно это ни звучало, но накипь — это показатель наличия в воде полезных микроэлементов:

• Магний — обеспечивает нормальное функционирование нервной системы и сердца. Кроме того, элемент выводит вредный холестерин, обеспечивает лучшее усвоение кальция и расширяет сосуды.
• Кальций — главный стройматериал для костей, ногтей, зубов. Также он участвует в работе мышц при их сокращении, ускоряет метаболизм, повышает стойкость стенок сосудов и помогает организму бороться с инфекциями и вирусами.

В дистиллированной воде кальция и магния нет, поэтому такая жидкость хоть и самая чистая, но и самая бесполезная. Более того, она вымывает полезные минералы из организма. Именно поэтому питьевая вода должная имеет сбалансированный состав: минералов 250-500 мг/л, РН — 7-8 единиц. По нормам СанПин, вода, фасованная в бутыли на указанный объем, должна содержать не более 65 мг/л магния и не свыше 130 мг/л кальция. В таких дозировках не возникает перенасыщения воды минералами, а организм получает полный набор полезных микроэлементов.

Надо ли бороться с накипью и как это делать?

Устранять накипь с бытовых приборов, безусловно, надо, если вы хотите дольше их использовать. Белесый осадок удаляется лимонной кислотой или бытовой химией — моющими и чистящими средствами. Можно и предотвратить образование накипи. Для этого достаточно сливать воду из чайника после каждого кипячения. Таким образом, налет не осядет на стенках.

Цвет накипи может многое сказать о качестве воды:

• «Правильная» накипь обладает молочно-белым или слегка желтоватым оттенком за счет большого содержания кальция и магния в составе.
• Рыжеватый осадок говорит о большой концентрации в воде соединений железа, которые не вредят организму, но вызывают неприятный привкус у воды.
• Самая опасная — накипь ярко-белого цвета. Такой оттенок говорит, что в воде высоко содержание хлора, избыток которого вреден для человеческого организма. Если вы заметили такую накипь на стенках чайника, то следует принять меры по очистке воды.

Мы продолжаем знакомить вас с интересной информацией о воде. И расскажем, что делать в том случае, если жесткость воды стала причиной возникновения накипи в чайнике и других приборах. Также поделимся информацией о профилактике этого явления.

Откуда берется накипь

Появление накипи вызвано наличием в составе воды солей жесткости. Чаще это соли кальция и магния. При нагревании воды, примеси активно вступают в химическую реакцию, затем распадаются и мы получаем неприятный желтый или белый осадок на стенках чайника, в стиральной машинке или бойлере.

Если вы начали замечать появление накипи на чайнике, это сигнализирует о повышенной жесткости воды. Необходимо срочно принимать меры по устранению. Ведь от этого зависит срок службы техники.

Чем грозит образование накипи в чайнике

В эмалированном или металлическом чайнике накипь оседает на стенках. Слой отложений существенно портит качество воды, придавая характерный привкус. Неприятным для любителей горячих напитков становится тот факт, что накипь может крошится, отставая от стенок, и попадать в чай или кофе.

Для электрического чайника последствия могут быть намного печальнее. Кроме вышеперечисленных проблем, нередки случаи выхода из строя основной части чайника – нагревательного элемента. Появившийся твердый слой накипи способствует перегреву элемента, что и приводит к поломкам. Поэтому бороться с твердыми отложениями необходимо сразу после их появления.

Справится с накипью в электрочайнике или чайнике поможет кислота. Наши советы отталкиваются от средств, которые есть на кухне у любой хозяйки и которые возможно приобрести в магазине.

Боремся с накипью

Способ 1. Агрессивный

В основе этого способа лежит уксусная кислота. Это один из радикальных подходов. Хозяйки используют его на электрических и эмалированных чайниках. Однако производители электрочайников не рекомендуют использовать уксус для удаления накипи. В запущенных случаях без него не обойтись. Уксус быстро отслаивает накипь от стенок посуды.

Можно использовать два подхода: с кипячением и без него. Первый обеспечит максимальный эффект, а второй оптимальный для чувствительных поверхностей. Давайте по порядку.

Чтобы очистить чайник с помощью кипячения смешайте 100 миллилитров уксуса на 1 литр воды и залейте раствор в чайник. Поставьте на медленный огонь и доведите до кипения. Как только закипел – оцените скорость реакции. Если результат есть, то остановите процесс и оставьте чайник до полного остывания. В противном случае оставьте его покипеть 10-15 минут. После этого также остудите.

Когда посуда остынет, возьмите губку (не используйте металлические щетки!) и тщательно вымойте стенки. После этого 1-2 раза закипятите воду и сразу слейте. Таким образом вы избавитесь от остатков уксуса.

Очистка уксусом без кипячения отличается тем, что вы должны изначально вскипятить воду, а затем залить в нее уксус. После этого чайник должен постоять 1 час.

Способ 2. Помощь лимона

К помощи лимона для борьбы с накипью прибегают уже несколько десятилетий. Его применяют для электрических и обычных чайников. Используют лимонный сок или его заменитель – лимонную кислоту, которая есть на каждой кухне.

Для чистки электрического чайника разведите 1-2 чайной ложки лимонной кислоты в 1 литре воды и залейте жидкость. Доведите до кипения и оставьте на некоторой время до полного отслоения накипи. Затем тщательно прополосните, повторно вскипятите с чистой водой и вылейте. Чайник готов к использованию.

Способ 3. Сода

Подходит для металлических и эмалированных чайников. Нельзя использовать для электрических. На 1 литр воды берется 1 столовая ложка соды. Раствор необходимо залить в чайник и довести до кипения. Затем оставьте на 30 минут на слабом огне. После этой процедуры помойте чайник и закипятите его повторно, но с чистой водой, которую обязательно слейте.

У этого способа есть и другой вариант, который действует более мягко. Засыпьте соду в закипевшую воду, выключите чайник и оставьте на некоторое время. Отложения размякнут, и вы сможете удалить их губкой.

Способ 4. Газированные напитки

Газировку будем не пить, а заливать в чайник. Такие напитки уже давно используют хозяйки в быту для очистки сантехники, избавления от пятен жира и прочих загрязнений. Применяют напитки, в составе которых есть лимонная кислота. Однако многие настоятельно рекомендуют избегать цветных напитков типа «Колы» и «Фанты» и использовать бесцветный «Спрайт». Метод эффективно работает на обычных и электрических чайниках.

Понадобится половина литра напитка на небольшой чайник. Перед началом очистки оставьте бутылку открытой до полного выхода газа. Таким образом избежите переливания при кипении. Затем необходимо залить жидкость, довести до кипения и выключить. После остывания просто вымойте напиток и остатки твердых отложений.

Способ 5. Профессиональная помощь

Спрос порождает предложение. Поэтому на рынке уже давно появились специализированные продукты для удаления накипи, которые не требуют особой подготовки перед использованием. Такие средства являются универсальными и подходят для чайников, кофеварок и даже стиральных машин. Если вы решили воспользоваться таким способом, то перед использованием тщательно изучайте инструкцию и следуйте рекомендациям производителя.

Однако у этого способа есть недостаток – цена. Он обойдется намного дороже пары пакетиков лимонной кислоты. Хотя зачастую она является основным действующим веществом средства. Помимо этого, в отличии от вышеописанных подходов, такие вещества есть далеко не на каждой кухне.

Способ 6. Необычный подход

Что может быть необычнее газированных напитков в чайнике? Рассол и яблочные очистки. Хозяйки научились чистить накипь и такими способами. Такие продукты подходят для небольшого слоя отложений. И справляются с ними достаточно эффективно. Давайте рассмотрим каждый из рецептов.

Чтобы провести чистку рассолом просто залейте его в чайник, немного прокипятите, остудите и помойте. Проследите чтобы в жидкость не попали специи и зелень. В рассоле содержится кислота, которая является отличным помощником в борьбе с жесткими отложениями. Нежелательно использовать для пластмассовых электрических чайников – запах рассола может въестся. А кто потом захочет пить чай с привкусом консервированных огурцов?

Если у вас есть ненужные яблочные очистки, то их также можно использовать для очистки чайника. Для этого промойте их, залейте водой и поставьте чайник на огонь. После закипания выключите огонь и оставьте до полного остывания. Этот способ подходит для не слишком больших накоплений.

Как предотвратить появление накипи

Согласитесь, проще периодически проводить профилактические меры, чем потом потратить время и усилия на избавление от накипи. Мы хотим поделится с вами несколькими советами по уходу за чайником, соблюдая которые вы не допустите появления накипи в вашей посуде.

• Выливайте всю воду, которая остается после кипячения. Никогда ее повторно не кипятите.
• Перед использованием ополаскивайте чайник водой.
• Используйте очищенную питьевую воду. Неподготовленная вода из крана имеет высокий показатель жесткости.
• Если соблюдение предыдущей рекомендации невозможно, то используйте отстоявшуюся воду.
• Периодически проводите профилактическую чистку лимонной кислотой или содой. Для этого достаточно взять 1 чайную ложку средства.

Please enable JavaScript to view the

Данная статья посвящена проблеме образования накипи в теплообменном оборудовании и путях решения этой проблемы.

В статье описываются причины образования накипи, исследуются виды накипи, изучаются последствия негативного воздействия накипи на бытовое и промышленное оборудование.

Предпринята попытка классифицировать средства и технологии, уменьшающие вредное воздействие накипи.

Введение

Вода - уникальное вещество. Наверное нет нужды описывать здесь все её свойства и важность её для жизни человека. Нас интересуют некоторые характерные признаки воды.

Характерные признаки воды включают в себя: текучесть, растворение в себе других элементов, три состояния - пар, вода и лёд, среда для развития живых организмов.

Для нашего исследования особое значение имеет свойство воды растворять в себе другие элементы.

Вода - как теплоноситель

С незапамятных времён человечество использовало воду как теплоноситель, нагревая и испаряя её.

В чём преимущества воды как теплоносителя?

Вода дешева и доступна (по крайне мере в неопустыненных регионах). Вода обладает высокой плотностью, вязкостью и энергоемкостью. Энергоемкость воды - это вообще ключевой параметр для теплоносителя. Вода совершенно безвредна для человека, в отличии от тех же самых химических антифризов и тосолов. Вода недефицитна и её использование в промышленности и энергетике экономически целесообразно.

Что такое накипь?

Накипь - это твёрдые образования, отложения, возникающие при нагреве и испарении воды на стенках любого теплообменного оборудования. Накипь образуется в результате кристаллизации и выпадения содержащихся в воде элементов. Как правило, этими элементами являются кальций и магний. Очень часто о них говорят как о солях жесткости. Влияние солей жесткости на работу любого оборудования пагубно, поэтому человек ещёт способы уменьшения этого вредного воздействия.

На снимке: силикатная накипь высокой прочности

Виды накипи

Количество химических элементов, из которых образуется накипь, достаточно разнообразно и, как минимум, её классифицируют в следующие виды:

• карбонатная накипь (углекислые соли кальция и магния — CaCO3, MgCO3);
• сульфатная накипь (CaSO4);
• силикатная накипь (кремнекислые соединения кальция, магния, железа, алюминия).

Кроме того, в теплообменном и нагревательном оборудовании, встречаются органические отложения, которые ухудшают его работоспособность, хотя, формально, к накипи, эти отложения не относятся.

На снимке: органические отложения в трубках теплообменника

Механизм образования накипи

Накипь образуется в процессе нагрева воды. При какой температуре образуется накипь?

Как правило, температура образования накипи составляет от 40°С и выше.

При нагревании воды соли кальция, магния и др. распадаются на углекислый газ и нерастворимый осадок,

Кроме того, и информации об этом крайне мало встречается в открытых источниках, накипь, во многом, образуется в результате электростатических сил адгезии, возникающих при формировании двойного электрического слоя на границе раздела фаз: металл-вода. Двойной электрический слой возникает при контакте двух фаз, одна из которых является жидкой. Стремление системы к равновесному состоянию приводит к тому, что контактирующие фазы приобретают заряд противоположного знака, равный по величине. Как раз этот механизм и способствует выпадению растворённых в воде солей на поверхность теплообменного оборудования.

Где образуется накипь?

Накипь образуется на поверхностях нагрева/охлаждения любых теплообменных аппаратов - как промышленных, так и бытовых.

Бытовое оборудование, как правило, включает в себя: чайники, кофеварки, утюги, стиральные машины.

Промышленное оборудование: паровые и водогрейные котлы, бойлеры, теплообменники, испарители, охладители, опреснители.

На снимке: накипь в паровом котле Е-1-0,9

В любом оборудовании, где имеется трубная часть или полости, по которым проходит вода (нагреваясь или охлаждаясь), возможно образование накипи.

В чём проблема?

Основная причина, связанная с накипью, состоит в том, что она обладает крайне низкой теплопроводностью. Для примера: теплопроводность стали составляет 39 ккал/м*час*град, а теплопроводность накипи -всего 0,1 ккал/м*час*град. Разница почти в 400 раз!

Отложения резко снижают теплообмен, например, через стенку трубы. Таким образом, для нагрева воды до определённой температуры, в трубе с накипью, потребуется затратить гораздо больше энергии, чем в трубе без накипи. Данные о перерасходе топлива промышленными котлами разнятся из-за различного химического состава накипи, но в среднем, 1 мм. накипи приводит к 1-7% перерасходу топлива.

Кроме того, слой накипи вызывает ускоренное старение того участка металла, который она закрывает с внутренней стороны. В самом деле: если с одной стороны, скажем, трубы, путём сжигания пламени производится нагрев металла, то с другой стороны трубы слой накипи препятствует теплопередаче и нагреву жидкости. Тепло не отводится от стенки трубы, возникают локальные перегревы, зачастую металл начинает течь и образуются сквозные свищи. А это, на промышленном оборудовании, например, на паровых или водогрейных котлах большой мощности, приводит к аварийной ситуации.

В случае с бытовым оборудованием, накипь делает невозможным его дальнейшую эксплуатацию. Накипь, осевшая на тенах стиральных машин, приводит к перегоранию нагревательного элемента. Накипь, осевшая в жиклёрах кофемашин, приводит к невозможности подачи жидкости и т.п.

Таким образом, возникновение накипи на теплообменном оборудовании приводит к следующим последствиям:

• Перерасход топлива;
• Ускоренный износ участков и деталей оборудования;
• Невозможность реализации заданного технологического процесса;
• Вероятность возникновения аварийной ситуации;

В целом, причины более чем веские, для того, чтобы обратить на эту проблему пристальное внимание.

Пути решения

Опыт работы нашей компании свидетельствует, что существует несколько эффективных способов борьбы с накипью. Однако все они, по сути, сводятся к двум основным методам: либо к предотвращению образования накипи - профилактике, либо к очистке от образовавшихся отложений.

Чтобы предотвратить образование отложений, нужно очистить воду от солей жесткости и примесей. Это делается за счёт фильтров и ионно-обменных процессов, реализованных в установках водоподготовки, без которых не обходится ни одна промышленная котельная (да и бытовая, тоже). Также, для предотвращения образования накипи, существуют способы магнитной обработки воды, на которых основан принцип действия противонакипных устройств, но об их эффективности мы поговорим далее.

Для очистки от накипи используются химические реагенты и технологии, о которых речь пойдёт далее.

В общем виде, логика выбора того или иного метода борьбы с накипью, определяется двумя факторами: технологический и экономический.

Предотвращение образования накипи

Основным способом, служащим для решения задачи предотвращения образования накипи, является водоподготовка. Под термином "водоподготовка" понимается процесс очищения воды от солей жесткости, являющихся основной причиной образования накипи - умягчение. Кроме того, в ходе водоподготовки, выполняются и другие мероприятия: фильтрование от механических примесей, осветление, деаэрация, обеззараживание и прочие процедуры. Основной операцией, для борьбы с накипью, является умягчение.

В целом, под умягчением воды, понимается процесс, основной целью которого является снижение жесткости воды. При этом из воды удаляются ионы кальция (Ca) и магния (Mg), служащие главной причиной образования накипи. Это делается за счёт того, что воду пропускают через смолу или соль, содержащие в себе ионы натрия. При этом ионы кальция и магния из воды переходят в смолу или соль, а ионы натрия замещают их и переходят в воду. Таким образом происходит умягчение воды и снижается её общая жесткость.

Существуют следующие требования к жесткости воды:

Питательная вода паровых котлов и бойлеров (ГОСТ Р 55682.12-2013), ммоль/л <0,02

Существуют самые различные установки по умягчению, которые могут быть сконструированы и подобраны под исходную жесткость воды, кроме того, ступеней умягчения может быть несколько.

Также существуют установки обратного осмоса, которые могут выдавать из себя на выходе практически дистиллированную воду.

Таким образом, актуальность водоподготовки воды сложно переоценить. Эта процедура является основной и наиболее распространённой для получения требуемого качества воды. Все без исключения котельные, работающие в большой энергетике, ЖКХ и предприятиях, оснащены системами водоподготовки. Однако это недешёвое удовольствие, поскольку стоимость водоподготовки складывается из первоначальных затрат на оборудование (покупка и монтаж), а также из дальнейших работ, связанных с регенерацией ионообменного вещества и техническим обслуживанием фильтров.

Отдельно нужно сказать о различных противонакипных устройствах, позиционирующихся как средство для предотвращения образования накипи. В нашей организации накоплен значительный опыт эксплуатации различных противонакипных устройств. Кроме того, мы сами выпускаем противонакипное устройство ЭКОФОР, предназначенное для предотвращения образования накипи и коррозии на паровых и водогрейных котлах.

На снимке: взрывозащищённое исполнение противонакипного устройства ЭКОФОР

В скором времени на нашем сайте мы разместим обобщение нашего опыта по эксплуатации противонакипных устройств. Сейчас же заметим, что они, к сожалению, не являются панацеей и причиной для отказа от существующих систем водоподготовки. Эти устройства должны применяться как дополнение к имеющимся системам умягчения. Эффективность этих устройств зависит от огромного количества факторов: габариты, параметры теплоносителя, химический состав воды и проч.

Очистка от накипи

Вторым направлением, обеспечивающим поддержание чистоты теплообменных аппаратов является их периодическая очистка от накипи. Это относится как к бытовым, так и промышленным агрегатам.

Существует несколько основных способов чистки оборудования от накипи. Перечислим основные из них: химическая промывка, механическая очистка, гидродинамическая очистка, электроразрядная очистка. Опишем, вкратце, данные методы.

Химическая промывка

Под химической промывкой подразумевают растворение накипи в оборудовании за счёт циркуляции в нём нагретого кислотного или щелочного раствора.

В общем виде создаётся замкнутый контур, в который входит: очищаемый объект, химический насос, промежуточный бак и кислотощелочестойкие шланги.

На снимке: химическая промывка бытового газового котла

Кислотный, например, раствор, подогретый до определенной температуры, циркулирует по замкнутому контуру в течении нескольких часов, за счёт чего производится растворение накипи и отмывка оборудования. Как правило, для химической промывки, используют соляную, серную, ортофосфорную и сульфаминовую кислоты.

Схема химической реакции при химической промывке оборудования сульфаминовой кислотой, например, выглядит следующим образом:

СаСО 3 +2NH 2 SO 3 H Ca(NH 2 SO 3) 2 +H 2 O+CO 2

Применяют, также, концентраты низкомолекулярных кислот (НМК). В ряде случаев, например для подготовки оборудования к пуску и отмывки его от производственных загрязнений: масел, ржавчины и окалины, используют щелочение каустической содой.

Химическая промывка незаменима для водогрейных водотрубных котлов типа КВГМ, ПТВМ, НР, ЗИО российского производства, а также жаротрубных котлов всех типов Viessman, Bosh, ICI, Loose и других производителей. Это обусловлено тем, что конструктивно, данные котлы, не имеют открытого доступа к своим трубкам, из-за чего единственно возможной становится их кислотная промывка.

Механическая очистка от накипи

Один из наиболее распространённых и известных способов очистки котлов и другого оборудования от накипи. Метод заключается в том, что в очищаемую трубу заводится механическая шарошка (бур, фреза), которая вращается в трубе за счёт электрического или воздушного привода. За счёт механического вращения, острые края шарошки достаточно эффективно счищают слой имеющейся накипи. Однако, при таком способе очистки, возможно ненормируемое воздействие шарошки на поверхность очищаемых труб, что в ряде случаев может приводить к утоньшению их стенок. Несмотря на это, метод имеет своих многочисленных сторонников, и наша компания имеет в наличии оборудование для механической очистки. Метод используют для очистки от накипи паровых котлов типа ДЕ, ДКВР, КЕ, ШБ, Е, трубок теплообменных аппаратов в сахарной, химической промышленности и т.д.

Гидродинамическая очистка

Принцип гидродинамической очистки основан на том, что вода, под высоким давлением, подаётся, посредством шланга высокого давления и форсунки, в трубу, что обеспечивает её отмывку от накипи. Данный метод эффективен для оборудования, у которого имеется открытый доступ к очищаемым трубам - теплообменников, бойлеров, паровых котлов Е, ДКВ, ДЕ, КЕ.