Bazele fizico-chimice a preveni cristalizarea sărurilor asupra transferului de căldură suprafețe de rezonanță magnetohidrodinamic
Problema sistemului de putere, precum și chimice, produse alimentare și alte industrii, sunt depozite de sare pe suprafața vaselor de echipamente de schimb de căldură, de conducte și de proces. Depozitele degrada caldura, ceea ce mărește consumul de energie pentru producție, flux redus Secțiunea transversală a echipamentelor și conductelor, crește rezistența hidraulică, creșterea consumului de energie pentru transportul de lichid.
Substanța de bază care formează precipitații cristaline (scală) este un carbonat de calciu, sunt aproape întotdeauna conținute în apa surselor naturale. Doar această apă - cel mai ieftin și mai disponibil lichidul de răcire. Acesta este motivul pentru care, în viitor, vom vorbi în mod specific despre cristalizarea carbonatului de calciu. Pentru această sare se caracterizează prin solubilitate „inversă“. Acest lucru înseamnă că, odată cu creșterea temperaturii solubilitatea carbonatului de calciu nu SCaCO3 cresc ca cele mai multe săruri, este redusă.
suprafaţa cristalizarea
Cristalizarea - un exemplu tipic de o primă fază de tranziție de ordin însoțită de o schimbare în starea fizică a materiei. Rezultatele Cristalizarea în formarea fazei solide în soluții, se topește și gazele. Forța motrice este suprasaturarea procesului de cristalizare, adică excesul de concentrația reală a substanței crystallizing peste concentrația de echilibru în aceste condiții.
În primul rând a dezvoltat teoria nucleată eterogene Volmer [4]. Aceasta explică de ce la străin față de substanța cristalizeze suprafață solidă din germeni de impurități cristalin se formează mult mai ușor decât cu ciocnirile moleculare aleatorii ale agentului crystallizing în cantitatea de vapori de suprasaturată sau soluție.
Ani de cercetare au arătat că centrul nucleată poate fi orice eterogenitate energetică: o particulă încărcată electric, radical liber; suprafața cristalină ca un obiect care are o energie liberă de suprafață; defecte în structura de suprafață cristalină. Cu toate acestea, nu orice eterogenitate de energie, fără nici o suprafață capabilă de a iniția nucleație în mod egal.
In 1935 fizicianul godu Royer [5], pe baza ani de studiu al procesului de cristalizare pe suprafețe străine principiu structural avansat similitudine geometrică. Esența principiului după cum urmează. Suprafața heterogen poate servi ca o matrice care formează săruri cristaline cristalizeze. Acest lucru se întâmplă atunci când același sistem de cristal (configurația celulei unitate) suprafața cristalină a materialului și agentul cristalizeze în ea și parametrii latici cristaline nu diferă cu mai mult de 20%. Firește, principalul factor aici este suprasaturarea. Suprasaturării mai mare, deci, la un contrast mai mare a parametrilor de cristal cu zăbrele de cristalizare sare începe la suprafață [6].
Ca un criteriu pentru activitatea de suprafață goale (substrat) utilizând valoarea absolută a nepotrivirii cristalografice [7]
în care: asf - parametrul a rețelei cristaline a substratului (în cazul în discuție, o suprafață de schimb de material), acr - parametrul un al rețelei cristaline a substanței crystallizing (în cazul în discuție - carbonat de calciu).
Mai mici nepotrivire cristalografică, cu atât mai mare intensitatea suprafeței inițiază nucleată substanță crystallizing, inferior suprasaturării la care apare.
Cristalizarea de carbonat de calciu pe suprafața de transfer de căldură
Având în vedere cele de mai sus, este clar că materialul din care este confecționat țeava schimbătorului de căldură sau de joc din punctul de vedere al inițierii cristalizării rolului carbonat de calciu. Carbonatul de calciu poate fi cristalizat în două modificări cristaline: calcit sau aragonit. Dacă suprafața de schimb de căldură este realizată din oțel, în timpul funcționării, este acoperit de carbonat de fier, oxizi de fier sau hidroxid datorită reacției chimice cu dioxid de carbon dizolvat în apă și oxigen. Estimăm asimetrie cristalografică modificari carbonat de calciu, fier și compușii săi cu oxigenul și dioxidul de carbon din datele prezentate în literatura de specialitate [9]. Tabel. 2 include numai o substanță a cărei cristale aparțin sistemului la trigonal.
După cum rezultă din datele prezentate în coloana 4 din tabelul. 2, pe suprafața fierului de carbonat de calciu nu cristalizează, deoarece are un indice de discrepanță cristalografică mai mare de 0,2. Cu toate acestea, în practică, prezența pe scară acolo. Evident, o condiție a apariției sale este formarea unui strat intermediar de oxizi sau carbonați de fier. discrepanță cristalografice în carbonat de calciu, la unele dintre ele este 0,03-0,19. (În acest sens, este evident de ce în centralele electrice și cazangerii o mulțime de atenție acordată procesului de degazare a apei de alimentare).
Metoda preveni cristalizarea pe suprafață, bazată pe soluții de restructurare
Tratate într-un MHD rezonatorului depozite spălări cu apă carbonatice
O altă caracteristică a apei tratate în rezonatorul MHD este capacitatea sa de a îndepărta depunerile formate anterior de carbonat de calciu.
Referitor la datele prezentate în tabelul. 2. discrepanță cristalografică de calcit și aragonit
Acest lucru înseamnă că, în prezența cristalelor de suprasaturare depuse în prealabil pe calcitul suprafață de transfer de căldură poate iniția cristalizarea pe aragonit suprafață. Odata ce incepe depunerea apei de spălare calcitul tratate în rezonatorul MHD, carbonat de calciu continuă să cristalizeze pe suprafața acestora sub forma de aragonit.
Există un echilibru dinamic între cristalele și soluția suprasaturată: procese continue sunt formarea de cristale noi și dizolvarea format anterior. Direcția predominantă a rezultanta definit proces temperatura suprasaturare, dimensiunea cristalului și concentrația defectelor structurale. Cat este mai fin cristal și defectul, cu atât mai mult el este capabil să crească, dar în același timp, să se dizolve. Cele mai mari și mai perfecte cristale, mai lent crește, dar se dizolvă încet. [12] În cazul în care „tratat“, în apele de spălare MHD rezonatorului formate anterior cristale de calcit, procesul de dizolvare treptată a cristalelor fine are loc recristalizare din calcit, aragonit. Mai mult, acest proces este mai rapid măsură ce temperatura crește, adică suprafața de transfer de căldură. Cristalele rezultate sunt cu aragonit aderență redusă la suprafața de transfer de căldură și o coeziune scăzută între ele, încep să rașchetării, în timp ce depunerile dulceag. În practică, nu există nici un fel de dizolvare și depozite se curata relaxarea.
Noi am fost capabili să se spele pe suprafața interioară a cazanului rece, spălare în modul de circulație în rezonatorul MHD apei tratate. În principiu solide concentrația fazei crește puff în primele ore după începerea spălării. Cu toate acestea, rezultat satisfăcător în spălarea observată după 10-15 zile.
literatură