ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ВОДОВОЗДУШНЫХ СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ (1234556), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

- кристаллизации веществ на поверхности нагрева из раствора;

- прикипания взвешенных частиц на нагретых поверхностях;

- выпадения в осадок солей и сложных соединений из насыщен­ных растворов;

- образования отложений в результате коррозии металла в среде электролита (охлаждающая вода с присадками).

Чаще всего образование накипи - это сочетание нескольких процессов.

По химическому составу накипи условно делятся на три основные группы:

1) Щелочноземельные накипи - состоящие из нерастворимых соеди­нений кальция и магния. В зависимости от типа аниона кальциевые на­кипи делятся на сульфатные - CaS0₄; силикатные - CaSi0₃; карбо­натные - СаСОз и фосфатные - Са₃(Р0₄)₂. Магниевые накипи бывают гидроокисные - МgО, Мg(ОН)₂ и фосфатные Мg₃(Р0₄)₂.

В температурном режиме до 85°С образование щелочноземельных отложений происходит главным образом в результате гидротермиче­ского распада кислых солей:

2) Медные накипи - состоят в основном из металлической меди. Мед­ные отложения обычно образуются на поверхностях нагрева, несущих большую тепловую нагрузку. Чаще всего восстановление ионов меди из растворов происходит по схеме:

3) Железистые отложения - состоят из соединений двух- и трехвалент­ного железа. Различают железоокисные накипи: FeO; Fe₂0₃; Fe(OH)₃; си­ликатные FeSi0₃; фосфатные Fe₃(P0₄)₂, карбонатные Fe(HC0₃)₂ и др.

Источники образования железистых накипей - вносимые с охлаж­дающей водой оксиды и гидроксиды железа, гидротермическое раз­ложение Fe(HC0₃)₂ и коррозионные процессы.

Соединения магния и кальция относятся к водовымываемым, соединения железа и меди - водоневымываемым. В зависимости от то­го, какие минеральные отложения преобладают в системе водяного ох­лаждения тепловоза, водные промывки радиаторных секций дают больший или меньший эффект. Чем продолжительней межпромывочный период, тем больше масса накипных отложений, выше их степень уп­лотнения, тем труднее они удаляются [6].

При определении химического состава минеральных отложений сис­тем водяного охлаждения тепловозов, приписанных к локомотивным депо ДВЖД, установлено, что основными их компонентами являются железистые соединения (45-80%), в то время как в питатель­ной воде преобладают соединения кальция и магния.

Изучение состава питательной воды систем охлаждения дизеля теп­ловоза, прошедшей предварительную очистку на установке типа "Ракета" и катионитовых фильтрах (локомотивное депо ст. Ружино), показало, что содержание ионов железа в ней минимально и не служит основ­ной причиной образования железоокисных отложений.

Основной причиной образования железистых отложений в системе охлаждения дизеля тепловоза является электро­химическая коррозия охлаждающего оборудования, а именно контакт­ная коррозия (контакт железа с малоактивным металлом - медью, как составной частью латуни) и коррозия в результате неоднород­ности металла, (сплав железа включает неактивные компоненты, чаще всего избыток углерода). Коррозия протекает в среде электролита (вода с растворенными в ней присадками, насыщенная кислородом). Процесс приводит к возникновению микро- или макрогальванических пар. Более активный металл (железо) является анодом и интен­сивно окисляется [6]. На катоде (малоактивном компоненте) происходит восстановление окислителя среды (чаще всего кислорода, растворенно­го в воде). Процесс протекает по схеме:

5.3 Методы предупреждения образования минеральных отложений

Методы предупреждения образования минеральных отложений де­лятся на физические, химические и смешанные.

К физическим относится метод магнитной обработки питательной воды. Вода пересекает магнитные поля определенной напря­женности, что приводит к изменению структуры воды, усиливается по­ляризация ионов, присутствующих в воде, снижается их гидратация. В конечном итоге это сближает ионы, повышает вероятность образова­ния центров кристаллизации и поддерживает систему в безнакипном состоянии [6].

Однако обработка воды в магнитном поле не всегда дает воспроиз­водимые результаты. Причина этого недостаточно изучена. Известно только, что результаты магнитной обработки воды зависят от ее соле­вого состава, изменения геомагнитного поля, времени года, продолжи­тельности воздействия и напряженности полей, скорости прохождения воды. При магнитной обработке воды усиливается коррозия оборудова­ния.

Химические методы предварительного умягчения питательной воды предусматривают обработку ее реагентами (содой, известью, ще­лочью, сульфатом натрия и др.) с целью перевода солей жесткости во­ды (в виде солей кальция, магния, железа) в нерастворимое состояние с последующим удалением осадка путем отстоя или фильтрации. Одно­временно в воду вводится ингибитор коррозии (нитрит натрия, бихро­мат калия, каптакс и др.). Реже для предварительного обессоливания воды применяется метод ионного обмена, который относится к смешанным методам обработки [6]. Процесс осуществляется в установ­ках периодического или непрерывного типа рисунок 5.5.

1,2- ионообменные фильтры I и II ступени; 3 - подвод обрабатываемой воды; 4 - сборный бак; 5 -конденсат; 6 - рабочая зона фильтров; 7 - истощенный катионит; 8 - отрегенерированный катионит; 9 – насос

Рисунок 5.5 - Схема 2-х ступенчатой установки ионообменной очистки

воды

Метод ионного обмена позволяет получить питательную воду с об­щей жесткостью 0,03 мг-экв/л. Через слой ионита (1,5 2 см), играюще­го роль поглотительного фильтра, пропускается вода под давлением 4 6 атм. В качестве ионита обычно используется катионит общего со­става: NaK или НК, где К - это синтетические смолы. Химизм процесса умягчения сводится к следующему:

;

Когда весь натрий будет израсходован на обменную реакцию, ка­тионит утрачивает способность умягчать воду. Установку ставят на ре­генерацию, которую чаще всего проводят раствором хлорида натрия в определенном режиме. Метод ионного обмена достаточно эффекти­вен, но требует четкого контроля за работой оборудования, как в режи­ме работы, так и в режиме регенерации.

В настоящее время очень прогрессирует метод ввода в питательную воду поверхностно-активных ве­ществ (ПАВ), что влечет предупреждению накипеобразования и коррозии. Адсорбируясь на поверхности теплообменного обору­дования, ПАВ препятствуют отложению накипных осадков. В качестве ПАВ могут применяться алкилбензосульфонаты, алкиларилсульфонаты и др. Подбор типа ПАВ определяется видом веществ, присутствую­щих в питательной воде. Ограничение применения этого метода свя­зано с высокой токсичностью реагентов.

5.4 Подготовка охлаждающей воды для дизельных двигателей

Рассмотрим методику подготовки охлаждающей воды для ввода в нее реагентов для предотвращения коррозии и накипи, рекомендованную компанией General Electric.

Перед использованием неочищенную воду следует подвергнуть анализу на отсутствие примесей. В таблице 5.1 указаны предельные концентрации различных примесей, которые допустимы при использовании воды без предварительной подготовки.

Если результаты анализа свидетельствуют о том, что неочищенная вода соответствует предельно допустимым нормам содержания примесей, непосредственно в неочищенную воду следует добавить ингибиторы для защиты от коррозии. Если концентрации примесей в исходной воде превосходят значения, указанные в таблице 5.1, то перед добавлением ингибитора коррозии воду необходимо предварительно обработать посредством дистилляции, деминерализации или деионизации.

Вода после дистилляции и деминерализации или только дистилляции остается умеренно кислотной и следовательно коррозионно-активнои и не должна использоваться в системе охлаждения без дальнейшей обработки.

Таблица 5.1- Химические примеси, присутствующие в воде пригодной для охлаждения (необработанной)

	Максимум
	Частей на миллион (млн-1)	грамм/литр
Хлориды	40	0,0425
Сульфаты	100	0,0986
Общее кол-во растворенных твердых веществ	340	0,34
Общая жесткость	170	0,17
Взвешенные твердые вещества	17	0,017

Выбор ингибитора коррозии

Промышленностью выпускается большой ассортимент реагентов для обработки воды, которые могут быть добавлены в воду с целью предотвращения коррозии черных металлов и сплавов. Важно, чтобы в первую очередь вводимые добавки эффективно работали против коррозии, они также не должны оказывать разрушающее действие на различные синтетические материалы, используемые в системе охлаждения. Не обязательно, чтобы ингибиторы, успешно работающие в других вариантах применения, оказались пригодными для конкретной системы охлаждения дизельного двигателя. Различия в скоростях потока хладагента, температурах и типах применяемых материалов лишают смысла подобные сопоставления.

Для обеспечения защиты от коррозии в первую очередь требуется поддерживать требуемый уровень щелочности применяемого хладагента. Щелочность и кислотность отображаются в виде соответствующих значений по шкале водородного показателя рН в интервале от 0 до 14. Значения выше 7 указывают на щелочные свойства раствора, причем чем выше водородный показатель, тем сильнее выражены щелочные свойства. Значения ниже 7 характеризуют область кислотных свойств раствора, и чем ниже это значение, тем сильнее выражены кислотные свойства.

Значение показателя рН, равное 7, указывает на нейтральность раствора, который в этом случае не является ни кислотным, ни щелочным. Как правило, хладагенты с кислотными свойствами вызывают коррозию узлов и агрегатов из черных металлов, таких как охлаждающие рубашки, гильзы, клапанные коробки, а также водяные баки. Хладагенты с выраженными щелочными свойствами будут вызывать коррозию узлов и агрегатов, изготовленных из цветных металлов и используемых, например, в радиаторах, охладителях наддувочного воздуха, охладителях смазочного масла и нагревателях дизельного топлива.

Как видно из рисунка 5.6 состав борат-нитритных ингибиторов обычно подбирается таким образом, чтобы значение показателя рН находилось в интервале от 9 до 11. Этот интервал соответствует сравнительно высоким значениям рН и для защиты узлов и агрегатов из цветных металлов от разрушения в систему приходится добавлять химикаты.

Вторым важным аспектом защиты от коррозии является правильный выбор типа ингибитора, при этом к основным типам относятся борат-нитритный ингибитор и ингибитор на основе оксида хрома.

Характеристики

Список файлов ВКР