Popularni Postovi

Izbor Urednika - 2019

Kapacitivni grijači vode i kako ih zaštititi od štetnog djelovanja vode

Dizajn, princip djelovanja kapacitivnih grijača vode. Glavni uzroci neuspjeha. Metode zaštite od korozije.

Uz svu raznolikost principa rada poznata su dva tipa ovih uređaja: trenutni i kapacitivni bojler (također se akumulira, tj. Akumulira). Sjetite se glavnih značajki dizajna i načela rada grijača vode za dom.

Uvjeti za uporabu grijača vode
Trenutni grijači vode Koriste se u prisutnosti snage koja može osigurati vrhunsku potrošnju vode. Prednosti ovih grijača vode su njihova kompaktnost, praktički nema nedostataka, osim jedne stvari - instalirana snaga trenutnog bojlera mora odgovarati potrošnji maksimalnog vršnog sata.

Za vršnu brzinu protoka od 12 m3 / h potreban je protočni bojler (pločasti izmjenjivač topline, itd.) S toplinskim kapacitetom od 0,6 Gcal / h ili 698 kW. Ovaj uvjet nije uvijek izvediv: tijekom rekonstrukcije postojećeg objekta, gdje novi uvjeti zahtijevaju dodatni kapacitet za opskrbu toplom vodom, ili u novoj zgradi u već naseljenom području gdje termalne (ili električne) mreže nemaju rezervu za priključivanje dodatnih kapaciteta. Tada uvođenje dodatnih kapaciteta opskrbe toplom vodom podrazumijeva potpunu rekonstrukciju opskrbnih toplinskih mreža. U takvim uvjetima prikladne su jedinice za zagrijavanje tople vode na bazi kapacitivnih grijača vode.
Kapacitivni grijači vode pri nižoj instaliranoj snazi, potrebna količina vode nakuplja se u unutarnjem izoliranom spremniku, osiguravajući maksimalni protok. To je njihova glavna prednost - akumulirati toplinu u obliku tople vode na relativno maloj satnoj snazi. Budući da na većini objekata vršna potrošnja vode nije konstantna, već ciklična, ne postoji dodatna ograničenja za opskrbu toplom vodom. Za 3-4 sata pri malom toplinskom kapacitetu, moguće je pripremiti i akumulirati toplu vodu za puni maksimalni maksimum. Jasno je da akumulator tople vode treba imati volumen koji osigurava maksimalnu potrošnju.
Tu je mali nedostatak - bojler za skladištenje zahtijeva više prostora u toplinskom čvoru nego protočnom. Stoga se industrijski spremnici vode obično izrađuju u obliku cilindra promjera 1-2 m i visine od 1,5-3 m, tako da zauzimaju manju površinu. Možete primijeniti gotovo sve principe uštede energije, koristeći spremnike vode:

  • - akumulirati vruću vodu željenog volumena koristeći manje od specificiranog projektnog kapaciteta;
  • - smanjiti gubitak akumulacije zbog učinkovite toplinske izolacije;
  • - ako su u spremniku ugrađeni kombinirani grijači, koristite "otpadnu" toplinu.

Dizajn i princip rada ovih grijača vode su gotovo jednaki bez obzira na proizvođača (Sl. 1). To je unutarnji spremnik, zaštićen od toplinskih gubitaka učinkovitom toplinskom izolacijom (poliuretanska pjena, poliuretan, mineralna vuna ili bilo koja toplinski otporna toplinska izolacija) u kojoj se akumulira topla voda. Grijači vode ugrađeni su u spremnik.
Sl. 1. Akumulirani bojler u odjeljku

Ovisno o vrsti isporučenog izvora energije, za zagrijavanje vode koriste se plamenici za vodu, ugrađeni izmjenjivači topline za vodu ili paru i električni cjevasti grijači. Mnogi proizvođači nude kombinaciju ovih grijača: jedan se koristi kao glavni izvor topline, a drugi kao pomoćni.Izmjenjivači topline ugrađeni su u grijače vode za skladištenje ili se vanjske lamele koriste u bojlerima za uporabu u shemama PTV-a iskorištene topline (iz klima uređaja itd.).

Uzroci kvara kapacitivnih grijača vode

Glavni razlozi koji skraćuju vijek trajanja kapacitivnog bojlera i dovode do kvara, su korozija, kao i razmjera, zbog čega se smanjuje učinkovitost uređaja.
Prije detaljnog razmatranja ovih razloga, potrebno je razmotriti neka svojstva vode. Voda nije samo sastavni dio svih živih organizama i svih živih bića, već je i elektrolit (električno vodljivo rješenje) i univerzalno otapalo.
Ako postoji čak i malo električno polje, galvanske struje će nužno teći u vodu kapacitivnog grijača. Voda kao univerzalno otapalo otapa čak i činjenicu da se takva agresivna okolina kao što je kiselina ne može otopiti. A ako su barem dva različita metala prisutna u spremniku grijača, tada će oba metala prenijeti svoje ione u elektrolit, to jest u vodu.
Ako bi elektromagnetsko polje bilo konstantno, a otopina elektrolita ne bi se nadopunjavala, tada bi došao trenutak ravnoteže - otopina elektrolita bi postala zasićena i svi bi ioni otišli u otopinu i na suprotno nabijene elektrode. No kako se voda obnavlja u kapacitivnim grijačima vode, korozija zbog stalnog prijenosa iona u elektrolit uvijek će biti.
Vrste korozije i metode zaštite električnih kapacitivnih grijača vode
Prvi razlog koji skraćuje vijek trajanja bojlera bojlera je korozija, koja je izravno povezana sa svojstvima vode.
Galvanska korozija
Odvojena vrsta korozije koja se događa čak iu odsutnosti elektromagnetskog polja, tj. U svim grijačima vode, čak i neelektričnim. Ta korozija nastaje zbog izravnog kontakta u elektrolitu dvaju različitih metala. Metal koji ima veći negativni potencijal brže se sruši. Željezo ima potencijal od -0,63 V, bakar -0,2 V. Kada se željezo kombinira s bakrom, željezo se raspadne, čak iu odsutnosti vode kao elektrolita.
Ako metali dođu u kontakt s vodom, uništenje će biti još brže zbog činjenice da je voda dobar elektrolit. Stoga je važno koristiti cijevi i spojnice izrađene od istog metala na koji se spajaju (tablica 1) za hidraulične cijevi grijača.
Tablica. Potencijali nekih metala najčešće se koriste u bojlerima i hidrauličnim cjevovodima

Kao opciju možete koristiti plastične cijevi i fitinge pod uvjetom da su prikladni za parametre temperature vode i tlaka u mreži.

Elektrolitička korozija

Ako se različiti metali nalaze u istom spremniku s vodom, dolazi do elektrolitičke korozije, čak i ako metali nisu u međusobnom dodiru, jer se voda - elektrolit i metalni ioni prenose u otopinu elektrolita. U tom slučaju, metal koji ima veći negativni potencijal postaje anoda; metal koji ima niži negativni potencijal djeluje kao katoda. U procesu korozije anoda ima veću sklonost prijelazu u otopinu elektrolita od katode. Inače, anodna zaštita bojlera temelji se na istoj teorijskoj osnovi. To je najčešća zaštita koja se provodi ugradnjom metala unutar posude s velikim elektronegativnim potencijalom. Uglavnom se koriste magnezij, aluminij i njihove slitine, jer u najvećoj mjeri razvijaju elektrolitsku otopinu (vodu), za razliku od metala iz kojih se izrađuju unutarnji spremnici bojlera. Dakle, anoda će opskrbljivati ​​elektrone tijelu spremnika i grijača, a korozija će se prenijeti s metala spremnika na anodu, koja će se postupno kolapsirati. Takva anoda se često naziva žrtvovanjem.Zbog toga se anoda brzo odvaja, preporučuje se povremeno provjeravanje.
Ako uzmemo u obzir korodirani unutarnji kapacitet bojlera za skladištenje, koji je oslobođen toplinske izolacije, tada na mjestu gdje je unutarnji spremnik bio u dodiru s točkastim zavarivanjem s pliticom oklopa (na spoju dvaju različitih metala), vidi se korozija. To se dogodilo upravo na ovom mjestu, budući da je strujanje zavarivanja sadržavalo neprikladan metal, a žrtvovana anoda je već imala mnogo habanja i nije se na vrijeme zamijenila.
Električni kapacitivni grijači vode, čiji je slučaj od nehrđajućeg čelika ili prekriven čistim bakrenim limom, najmanje su osjetljivi na koroziju. To je osnovni princip koji treba slijediti pri odabiru bojlera. Za grijače vode izrađene od nehrđajućeg čelika i bakra, proizvođači daju besprimjerno dugo jamstveno razdoblje na unutarnjem kapacitetu spremnika.

Zaštita unutarnjeg kapaciteta bojlera od korozije

Zaštitu, nazvanu barijera, primjenjuju svi proizvođači koji proizvode grijače vode iz običnih čelika. Kompozicija koja podržava visoki električni otpor na površini nanosi se na unutarnju površinu spremnika. Time se ograničava pristup ionskih čestica metalu koji je podložan koroziji, kao i pristup kisika, koji je uključen u katodnu elektrokemijsku koroziju, budući da unutarnja, u dodiru s vodom, površina spremnika djeluje kao katoda. Stoga se takva zaštita ponekad naziva katodnom.
Za zaštitne premaze na unutarnjim površinama čeličnih spremnika upotrebljavaju se nemetalne tvari dobre otpornosti: emajli, silicij-organski spojevi, stakleni porculan, višekomponentni organski i anorganski spojevi. Ova metoda, zajedno s žrtvenom anodom, produžuje vijek trajanja unutarnjeg spremnika tako što ga štiti od hrđanja. Ali to će se dogoditi prije ili kasnije.
Do sada ne postoji stopostotna zaštitna barijera zbog različitih toplinskih ekspanzija metala i barijere. Ako se ciklusi grijanja zamijene potpunim pražnjenjem vode u spremniku, u kojoj hladna voda brzo zamjenjuje vruću vodu, premaz će se brzo razbiti. Kroz mikropukotine voda još uvijek dolazi do površine željeza, a korozija se ne može izbjeći.
Stoga grijači vode za skladištenje, čiji su spremnici izrađeni od čvrstog metala, manje osjetljivi na koroziju, služe već više od desetljeća. To su spremnici od nehrđajućeg čelika i bakra. Takvi grijači vode su skuplji, ali u ovom slučaju troškovi su opravdani.
Smanjenje učinkovitosti skaliranja i učinkovitosti bojlera

To su dva međusobno povezana pojma. Formiranje vage koja smanjuje prijenos topline bojlera je jedan od najčešćih uzroka kvara opreme. Ljestvica se formira kada se grijač vode radi s takozvanom tvrdom vodom koja sadrži soli kalcija i magnezija, koje se pri zagrijavanju talože u čvrsti sediment. U početku, ovaj sediment je mekan i porozan, ali s vremenom se šljam, hvatajući mikročestice gline i silikata, pretvara u čvrsti spoj, sličan keramici. Te se naslage teško uklanjaju, a vremenom problem postaje nerješiv.
Razmotrite mehanizam formiranja ljestvice kako biste razumjeli što se događa s bojlerom i koje metode možete odoljeti tom procesu.
Nakon zagrijavanja tvrde vode nastaju talozi kalcijevih i magnezijevih soli. Što je viša temperatura vode, to više taloga nastaje u njoj. Eksperimentalno je utvrđeno da količina mjerila koja se formira na temperaturi vode od oko 80 ° C je sedam puta veća od količine skale pri temperaturi grijanja do 60 ° C.Jasno je da se najveće naslage formiraju na površinama koje zagrijavaju vodu, jer je to najtopliji dio u spremniku vode. U električnim kapacitivnim grijačima vode, najveće naslage nastaju na cjevastim električnim grijačima.
Očvrsli šljam ima dobra izolacijska svojstva. Grijaći element prekriven takvim naslagama smanjuje mogućnost zagrijavanja vode koja ga okružuje. Odatle dolazi do smanjenja učinkovitosti grijaćeg dijela, što dovodi do prekoračenja nositelja energije. Studije ovog procesa pokazuju da debljina skale od 3 mm smanjuje prijenos topline za 25-30% (ovisno o tome koja se energija koristi), što dovodi do rasipanja energije. Kao rezultat toga, velika količina skale dovodi do potpunog izoliranja grijaćeg elementa od vode, grijaći dio u unutarnjem spremniku pregrijava se i ne radi.
Tehnike prevencije razmjera
Postoji nekoliko metoda za rješavanje negativnih procesa povezanih s formiranjem ljestvice.
Kao što je gore spomenuto, debljina ljestvice ovisi o temperaturi vode. Ako nema drugih metoda zaštite, potrebno je ne zagrijavati vodu iznad 65 ° C. Nedostatak takve jednostavne preventivne zaštite je u tome što je zbog smanjenja njegove temperature potrebno akumulirati manju količinu tople vode. U tom slučaju, također je potrebno povremeno ukloniti čvrste naslage na grijaćem elementu spremnika. Mnogi proizvođači čine grijaće elemente brze - na navoju ili na prirubničkim spojevima.
Postoje grijači vode za skladištenje posebno dizajnirani za tvrdu vodu, u kojima je grijaći dio izoliran od potrošne tople vode. Dizajn je dvostruki spremnik (Sl. 2). Prvi donji spremnik je zatvorena petlja izolirana od potrošne tople vode u koju su uronjeni grijači. Ovaj zatvoreni spremnik koji se zagrijava vodom nalazi se ispod glavnog spremnika u kojem se grije dovodna voda. Ovaj princip grijanja može se usporediti s poznatim postupkom zagrijavanja vode u "vodenoj kupelji". Dovoljno dobar dizajn da dugo zaboravite na problem razmjera. A ako povremeno koristite omekšivače vode za ispiranje spremnika za napajanje iz sedimenta, onda će takav kapacitivni bojler trajati cijelo jamstvo.
Sl. 2. Projektiranje kapacitivnog bojlera za tvrdu vodu

1 - izlaz za toplu vodu; 2 - termostat (ili termometar s kazaljkom); 3 - dovod cijevi kruga spremnika za grijanje; 4 - opskrba hladnom vodom; 5 - spremnik za grijanje izlaznog kruga mlaznice; 6 - električni cijevni grijaći elementi ugrađeni u spremnik za grijanje.
Instaliranje omekšivača vode ili uređaja za uklanjanje kalcijevog i magnezijevog bikarbonata je učinkovit i jedini način da se spriječi stvaranje mjerila.
Nedavno, takozvani magnetni polarizatori, koji apsorbiraju kalcijeve i magnezijeve soli otopljene u vodi na njihovoj površini prije ulaska u spremnik, postaju sve češći. Takav polarizator ima magnetno polje malog negativnog potencijala, što omogućuje držanje aniona otopljenih u vodi (Ca + i Mg +) na površini.
Drugi način za borbenu ljestvicu je povećanje brzine protoka tvrde vode do te mjere da se ispiru sve početno meke naslage. I što je voda tvrđa, to je veća brzina protoka. Podsjetimo se na dizajn pločastog izmjenjivača topline: za povećanje brzine koristi se posebna konfiguracija kanala kroz koji protječe otpadna voda. Laminarni protok potrošne vode za povećanje brzine podijeljen je na nekoliko turbulentnih tokova. No, kako bi se razmjena topline učinila učinkovitijom pri velikim brzinama, koristi se metoda protustruja grijanja i kontura toka.Za kapacitivne grijače vode ova metoda zaštite nije primjenjiva, jer se voda u njima lagano zagrijava u akumulacijskom modu, tj. U praktički nepokretnom stanju.
nalazi
Za kapacitivne grijače vode postoje dvije opasnosti koje skraćuju njihov vijek trajanja: korozija i razmjera. Najpouzdaniji grijači vode otporni na koroziju su od nehrđajućeg čelika, svi metalni uređaji ili čelični premaz unutarnji s punim bakrenim pločama. Ugrađeni elementi za grijanje vode moraju biti izrađeni od bakra ili nehrđajućeg čelika.
Ako su takvi grijači vode nerazumno skupi za poduzeće, treba odabrati čelične grijače vode s najotpornijim unutarnjim barijernim premazima na toplinsko širenje. Kada se koriste konvencionalni čelični grijači vode s unutarnjom zaštitnom prevlakom, potrebna je žrtvovana anoda. U tom slučaju morate biti spremni na činjenicu da ćete često morati provjeravati njegovo stanje - otprilike jednom u šest mjeseci i, ako je potrebno, zamijeniti ga.
Ako je korištena voda povećana krutost, najbolji način za zaštitu bojlera od destruktivnih učinaka ljestvice bit će preliminarna obrada vode omekšivačem vode ili magnetskim polarizatorom. Zbog toga se svi inicijatori kamenca uklanjaju iz vode prije ulaska u spremnik. Grijači ugrađeni u spremnik moraju biti brzo odvojivi, što će omogućiti, ako je potrebno, planiranu reviziju i uklanjanje kamenca.
Za vrijeme rada bojlera potrebno je pravodobno obratiti pozornost na povećanje vremena zagrijavanja vode. Ako je vrijeme zagrijavanja dulje, to znači da ugrađeni grijač već ima čvrste naslage. U tom slučaju potrebno je rastaviti grijač i mehanički očistiti površinu od naslaga. Najbolji način zaštite je izbor modela bojlera koji je proizvođač posebno razvio za tvrdu vodu.
Vyacheslav Pshennicnikov
vira.ru

Pogledajte videozapis: Induktivno (Rujan 2019).

Ostavite Komentar