При какой температуре появляется накипь
Вам уже приходилось сталкиваться с вредными последствиями воздействия накипи?
Стиральная машина, кофемашина, газовые котёл… Кто из них стал последней жертвой известкового налёта?
Хотите узнать больше – что такое накипь и как с ней бороться?
Читайте нашу статью! Мы давно занимаемся вопросами защиты оборудования от накипи и уверены, что наши знания будут полезными для вас!
На снимке: образцы накипи из труб, взятые нами для исследования
Что такое накипь?
Накипь – это твёрдые образования, возникающие при нагреве и испарении воды на стенках любого нагревательного оборудования.
Накипь образуется в результате кристаллизации содержащихся в воде солей жесткости – кальция (Са) и магния (Mg).
На снимке: накипь высокой прочности, взятая из очищаемого нами теплообменника
Чем опасна накипь?
Накипь 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!
А это значит, что при работе котла, чайника или тэна, им приходится затрачивать больше газа или электроэнергии на нагрев и испарение жидкости.
И это ещё полбеды.
Отложения напкипи выводят из строя оборудование и приборы, делая невозможными их эксплуатацию!
Накипь, осевшая на тенах стиральных машин, приводит к перегоранию нагревательного элемента. Накипь, осевшая в жиклёрах кофемашин, приводит к невозможности подачи жидкости. Накипь, забившая змеевик газового котла приводит к его протечке и дорогостоящему ремонту.
Отложения, возникающие при работе промышленных котлов могут привести к разрыву труб и аварийной ситуации!
По роду деятельности мы каждый день сталкиваемся с различными котлами и иногда удивляемся, насколько беспечны люди, эксплуатирующие газовые котлы большой мощности…
На снимке вы можете видеть, что труба котла полностью забита накипью. Вода не проходит через неё, труба постоянно перегрета и это может привести к взрыву! Однако такой котел продолжал работать…
На снимке: накипь в трубе котла ДЕ-10-14
Таким образом, возникновение накипи в нагревательном оборудовании, приводит к следующим негативным последствиям:
- Перерасход топлива и электроэнергии;
- Ускоренный износ и поломка оборудования;
- Невозможность реализации технологического процесса;
- Вероятность возникновения аварийной ситуации;
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).
За 15 лет работы наша компания накопила значительное количество образцов накипи из разных уголков России. Нами было исследовано более 1000 образцов накипи и определён их химический состав.
На снимке: исходный образец накипи и её измельченный вид для проведения исследований
По результатам исследования мы выяснили, что содержание накипи, в подавляющем большинстве образцов содержит элементы:
Cа/Mg – от 87 до 96%
Fe – от 0,06 до 7,5%
SiO2 – от 0,02 до 1,8%
Можно ли по внешнему виду накипи узнать её химический состав?
На основании проведённых исследований более чем 100 образцов накипи, мы определили, что:
Однозначно определить химический состав накипи по её внешнему виду не представляется возможным!
Слишком много факторов влияет на цвет и консистенцию накипи – исходный состав воды, температура, давление, при которых образуется накипь. Кроме того, в накипи содержится ещё много элементов, которых очень мало по количеству, но они влияют на цвет и характер отложений.
Например:
На снимке: образцы накипи, имеющие различный цвет и консистенцию
На этих снимках представлены отложения, существенно отличающиеся по цвету и физической структуре. Удивительно, но эти отложения имеют практически одинаковый химический состав! Однако различные температуры и давления, при которых сформировались эти образцы накипи, привели к такой разнице в цвете и структуре!
При какой температуре образуется накипь?
Накипь начинает образовываться при температуре от 40°С и выше.
Достаточно подробную информацию о температуре и скорости образования накипи в устройствах приготовления горячей воды, мы нашли в книге Владислава Шафлика “Современные системы горячего водоснабжения”, Киев, “Таки справы”, 2010.
В таблице приведены данные о зависимости скорости образования накипи от жесткости воды и температуры.
На рисунке: данные о скорости образования накипи в зависимости от температуры
Каков механизм образования накипи?
Если говорить кратко, то накипь образуется потому, что в результате нагрева жидкости, соли жесткости (Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2), содержащиеся в ней, начинают распадаться на углекислый газ и нерастворимый осадок.
Ещё один механизм образования накипи
Кроме того, существует ещё один путь образования накипи, хотя информации о нём крайне мало встречается в открытых источниках.
В результате электростатических сил адгезии, возникающих при формировании двойного электрического слоя на границе раздела фаз: металл-вода, контактирующие фазы приобретают заряд противоположного знака, что способствует выпадению растворённых в воде солей на поверхность теплообменного оборудования.
Где образуется накипь?
В чайниках, кофеварках, утюгах, стиральных машинах, бойлерах, отопительных газовых котлах, накипь образуется внутри труб, змеевиков и жиклёров при нагревании и кипячении воды.
В промышленных паровых и водогрейных котлах, бойлерах и теплообменниках, накипь образуется внутри труб или емкостей, в которых происходит нагрев воды и получение пара.
Как можно решить проблему с накипью?
Наш опыт свидетельствует, что существует несколько эффективных способов борьбы с накипью. Однако все они, по сути, сводятся к двум основным методам:
Накипь можно либо предотвратить, либо удалить!
Далее мы расскажем об этих методах подробнее и рассмотрим конкретные способы и технологии, для решения проблем с накипью.
Предотвращение образования накипи
1. Умягчение
Основным способом, служащим для предотвращения образования накипи, является умягчение.
Под термином “умягчение” понимается процесс очищения воды от солей жесткости (Са и Mg), являющихся основной причиной образования накипи.
В процессе умягчения из воды удаляются ионы кальция (Ca) и магния (Mg). 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.
2. Противонакипные устройства
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.
1. 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:
СаСО3+2NH2SO3H Ca(NH2SO3)2+H2O+CO2
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.
2. 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.
3. Гидродинамическая очистка от накипи
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.
На снимке: гидродинамическая промывка теплообменника установкой высокого давления (ГУВД)
4. Электроразрядная очистка
Этот метод сравнительно новый, в нашем случае, он берёт начало от технологий, связанных с разрушением горных пород под воздействием электрического разряда. Благодаря серьёзной научно-исследовательской работе около 20 лет назад удалось создать технологию Стример 50/0,25, которая обладает уникальными возможностями по очистке котлов и теплообменников от накипи.
Источник
На сегодня, при работе с водой главной проблемой, что на производстве, что в быту является образование накипи. Из-за нее приходится тратить много времени на удаление, денег на средства от накипи, да и любые приборы или оборудование, работающее с жесткой водой страдают от накипи. С чем бы не соприкасалась жесткая вода, накипь отложится везде, даже в человеческом организме. По этой причине, так важно обезопасить себя и иметь дома либо фильтр от накипи, либо покупную очищенную воду.
Откуда она берется накипь? Что такое жесткая вода? Ведь кажется, вся вода в наших трубопроводах проходит централизованную очистку. Почему же тогда при работе с такой «очищенной» водой имеет место быть образование накипи?
Начнем издалека. Вода не может быть изначально идеально чистой. Она уже имеет какой-то состав, и она может быть как мягкой, так и жесткой. Не важно, берете вы воду из артезианской скважины или первичного источника в виде озера или реки. В ней все равно будут содержаться соли жесткости, другой вопрос, в каком составе. Соли жесткости – это соли кальция и магния. Процентное соотношение их в жесткой воде может быть самым разным. Это не обязательно 50 на 50.
Но откуда они появляются в природной воде? Дело все в том, что вода, которая течет под землей, или просачивается через почву в результате таяния снегов, на своем пути к той же артезианской скважине, проходит не только через чернозем, глину, но и через металлосодержащие руды. Вода – это лучший растворитель в природе. И конечно, по пути она впитывает все те вещества, которые могут в ней раствориться. Вот и получается, что вода из артезианской скважины или из реки, куда вообще выбрасывают все, что угодно, получается изначально жесткой.
Центральная система водоснабжения при очистке воды мало времени уделяет умягчению. Ее основная забота обеззаразить воду, чтобы никто не отравился. В результате, мы используем жесткую воду, что в быту, что в промышленности. Причем она бывает, как просто жесткой, так и очень жесткой. И образование накипи является последствием работы поверхностей с жесткой водой.
Накипь – это твердые кальциевые отложения, которые плохо растворяются и образуются в результате образования пара или нагрева воды. Кроме известкового налета, при разогреве воды еще образуется углекислый газ. Но его количество имеет значение, только в промышленных масштабах работы с жесткой водой. Так в котельных, при очистке от накипи котлов нужно обязательно проветривать помещения, но и при кипячении воды также нужно обеспечить в помещении хорошую вентиляцию.
Образование накипи в процессе разогрева воды происходит всегда, если вода жесткая. Только вот накипь может быть разной, т.к. жесткость воды может быть не обязательно карбонатной. Понятно, что причина образования накипи карбонатной являются соли кальция и магния. В случае, если образование накипи происходит за счет силиката кальция, то накипь получается сульфатной. Кремнекислые соединения таких веществ, как железо, алюминий или кальций приводят к образованию накипи силикатной. Так, что образование накипи после работы с жесткой водой не означает, что выпала именно карбонатная накипь. Хотя следует уточнить, что карбонатная накипь самая распространенная.
Существует такое мнение, что чем шире в диаметре труба, которую применяют для разогрева котла, тем дольше она проработает, и тем меньше на такой широкой трубе будет образований накипи. Конечно, более широкая труба прослужит без чистки от накипи дольше, но налет будет все равно, и удаление накипи будет иметь место и в той трубе, и в этой. Часто в котельных используют более металлоемкие и широкие трубы, чтобы избежать быстрого выхода их из строя из-за накипи. Но тут нужно заметить, что если не использовать фильтры от накипи и не делать чистку котла от накипи вовремя, и толстые трубы не помогут.
Даже, смею сказать, из таких труб, если долго не делать чистку от накипи, потом будет намного сложнее устранить накипь. Да и если механизм образования накипи очень сложен и не сделан вовремя, то это уже не накипь, это камень, из-за которого тепловое оборудование, не только трубы подвергаются бешенным перегрузкам. Образование накипи ведь одним известковым налетом не ограничивается. Накипь все откладывается и откладывается. А очистки от накипи все нет и в результате – разорванные трубы. Это неправильная логика. Стремление сэкономить на системах очистки воды часто заканчивается плачевно. Защита от накипи очень нужна.
Так, что считать широкое сечение трубы – панацеей от образования накипи неразумно. Даже в широкой трубе без своевременной чистки от накипи, разрыв поверхностей может произойти быстрее.
Температура образования накипи
Процесс температуры образования накипи можно рассмотреть на самом простом примере – на электрическом чайнике. Каждый из нас видел внутри своего электрического чайника накипь. Только если в квартире стоит фильтр от накипи, тогда накипь не будет образовываться столь интенсивно, и ее легко можно будет устранить. Если на магистральной трубе, подающей всю воду в квартиру, стоит электромагнитный преобразователь накипи АкваЩит, то это тоже надежная защита от накипи.
Чайник можно рассматривать, как стандартный пример температуры образования накипи на нагревательных элементах. Но тут нужно сказать, что накипь оседает с тем же успехом и при движении воды, иначе в трубах бы ее никогда не было. Так, что не важно стоит вода или движется, если она нагревается или течет горячей, то температура образования накипи происходит всегда.
К примеру, откуда берется накипь в работающем двигателе? В системе охлаждения двигателя, вода нагрета до 80-100 градусов. При такой температуре естественно соли жесткости растворяются. В результате образуется карбонат магния, который при контакте с водой подвергается постоянному гидролизу. Сперва получается основа углекислой соли (легкий известковый налет), а затем уже гидроокись магния. Температура образования накипи – это и есть отложение гидроокиси магния и карбоната кальция.
Тоже самое, происходит и с чайником. Там слои накипи все откладываются и откладываются. Почему накипь сама по себе такая вредная? Она очень плохо проводит тепло и потому приводит к перерасходу топлива, образованию коррозии и выходу из строя бытовых приборов и сложного промышленного оборудования.
Температура образования накипи начинается с легкого известкового налета. Здесь удаление накипи еще не так критично. Но из-за плохой проводимости тепла, такой тонкий слой накипи вызывает резкое повышение расхода топлива. Ведь теперь греть надо не только нагревательный элемент, но и накипь, которую раскалить труднее. Поэтому такой скачок расхода топлива, в случае с чайником электричества, и происходит.
Если вы поленились и не устранили легкий известковый налет, то постепенно он станет полноценной накипью. И вот тут очистка от накипи становится все ближе к критичной. При такой степени налета уже и другие средства от накипи придется применять. Нагревать чайник станет еще сложнее и… прибор начнет отключаться. Сработает защитное реле, и прибор будет отключаться, с целью защитить себя от перегрева. Если вы заметили такой факт за своим чайником, и вода при этом не нагрелась, то чистка накипи нужна в срочном порядке. Если вы не очистите поверхности и температура образования накипи продолжиться, то подойдет следующая стадия. Образование известкового камня. Удалить его будет очень проблематично, а перегореть прибор может в считанные минуты.
Вы и заметить не успеете, как от перегрева ваш нагревательный элемент придет в негодность. Восстановлению после этого электрический чайник не подлежит. Потому что нагревательный элемент – основа прибора и придется покупать новый. Покупать каждый год новый чайник не понравится никому. Потому и нужно, либо удалять накипь вовремя и не допускать образования накипи в стадии известкового камня, либо использовать мягкую воду.
Чем еще чревато удаление накипи? Вся проблема в том, что к нагревательному элементу того же чайника подводят электричество, и чистить его следует очень осторожно. А любая чистка подразумевает поврежденные поверхности. Как ни старайся, а царапины могут остаться. Можно взять сильное средство от накипи и залить в чайник, но сильный кислотный раствор также может испортить поверхность.
Поэтому при температуре образования накипи в легкой форме, лучше всего воспользоваться лимонной кислотой или уксусной эссенцией, и тогда прибор будет в более менее защищенном состоянии. Но максимальную защиту от накипи может гарантировать только умягчение воды. Сделать его можно только с помощью использования разнообразных фильтров от накипи. На сегодня есть две большие группы умягчителей воды, которые гарантируют надежную защиту от температуры образования накипи.
Средство для предотвращения образования накипи
Защитить бытовые приборы и промышленное оборудование от накипи помогут реагентные и безреагентные фильтры. Первые используют в своей работе химические средства, вторые работают на чистых физических процессах. В этом случае соли жесткости не фильтруются, а связываются на определенное время, за счет влияния магнитного поля, или электрического тока или ультразвука.
Рассмотрим более подробно несколько вариантов умягчителей, в контексте решения проблемы, как защитить от средства для предотвращения образования накипи свои бытовые приборы.
Начнем с самого простого фильтра – фильтра-кувшина АкваЩит. Средство для предотвращения образования накипи внутри бытовых приборов и внутри отопительной системы, но он обеспечит качественную мягкую питьевую воду.
Такой умягчитель представляет собой обычный кувшин, внутри которого расположена емкость, к которой прикручен картридж. Он состоит из ионообменной смолы, богатой натрием. Как правило, такой фильтр в состоянии очистить до нескольких литров воды. Он мобильный, хорош тем, что его можно брать с собой на природу или на дачу. Но он не в состоянии обеспечить большим потоком воды. Скорость очистки воды в этом устройстве одна из самых быстрых.
Умягчение воды происходит довольно просто. Жесткую воду заливают в емкость над картриджем. Затем вода контактирует с ним. В процессе прохождения через средство от накипи для паровых котлов происходит замена слабого натрия на соли кальция и магния, которые образуют со смолой крепкие надежные связи. В результате выходит мягкая вода, обогащенная натрием. Она прекрасно подходит для питья и использования для приготовления пищи. Самый большой плюс этого умягчителя – высокая скорость очистки воды. Ну а минусов – достаточно много. Это и необходимость постоянно менять картридж. Забивается солями жесткости он довольно интенсивно, особенно если вода жесткая и очень жесткая.
Стоимость картриджа не низкая и расходы на замену ощутимы. В промышленности картридж восстанавливают с помощью сильного раствора соли. Соль, как известно, богата натрием. И вот большим количеством натрия в растворе удается удалить соли жесткости и картридж из бака регенерации возвращают в основной бак для дальнейшей работы. Поскольку, часто ионообменные установки используют на предприятиях, которые работают с водой круглые сутки, то чтобы не ждать восстановления картриджа, установки делают многоступенчатыми. И пока один картридж восстанавливают, остальные работают на полную мощность. Остальные баки регенерации постоянно держат готовыми.
Если вы хотите максимально сэкономить на водоподготовке, но при этом купить средство для предотвращения образования накипи и устранить старую накипь из бытовых приборов и труб, то самым лучшим вариантом будет использование электромагнитного преобразователя накипи АкваЩит. Это удобный компактный прибор. Его легко можно установить на магистральную трубу, и он очистит ВСЮ воду в квартире. В чем его очень большой плюс. С таким средством для предотвращения образования накипи в тяжелой форме можно забыть. Накипь будет появляться, но в виде легкого шлама или налета. Удалить ее не составит труда, и даже применение средств от накипи не понадобиться.
Работает такой прибор с помощью мощных электромагнитных полей, генерируемых микропроцессором. Частоту этих волн можно регулировать. При этом и действует прибор на хорошее расстояние. Ему подвластна вода, на расстоянии до 700 метров от прибора. Сам процесс до сих пор не могут точно описать даже ученные. Споры ведутся. И одна часть ученых мужей считает, что соли жесткости меняют форму, а другая уверена, что центры кристаллизации солей образовываются внутри толщи воды. Но и в том, и в том случае острыми концами соли жесткости начинают тереться о поверхности. Так тонко и тщательно устраняется старая накипь. То есть, поставив один умягчитель воды, вы убираете сразу несколько проблем. Средство для предотвращения образования накипи замедляется, а старая накипь тщательно устраняется. И вам при этом ничего не надо делать, даже обслуживать прибор. Он не требует промывок, засыпок и смен картриджей.
Только нужно кое-что учитывать при работе с таким прибором. Чтобы качественно предотвратить образование накипи, его нужно устанавливать на чистую изнутри трубу. Внутри не должно быть старой накипи. Потому обязательно нужно тщательно очистить трубу от накипи и только потом устанавливать прибор. И никогда не разговаривайте по телефону рядом с магнитными устройствами. Все чувствительные приборы могут разрядиться или размагниться из-за сильного магнитного поля. К минусам электромагнитного преобразователя воды АкваЩит относят невозможность работать со стоячей водой, а также с водой, текущей более, чем в двух направлениях одновременно.
Одним словом, средство для предотвращения образования накипи сегодня можно только купить. Для этого нужно организовать водоподготовку. Если такой возможности нет, то только удалением известкового налета можно избавиться от этой напасти. Так, что в быту путь борьбы каждый выбирает самостоятельно. В промышленности такой роскоши позволить себе нельзя. Поэтому выбирайте лучшее средство для удаления накипи АкваЩит.
Источник