Водоподготовка
Масла для холодильных машин
Масло для компрессоров.
В воздушных компрессорах обычно смазывают цилиндры, клапаны и уплотнители штоков, а также подшипники ротора. Условия применения смазочного масла в узлах трения поршневых компрессоров такое же, как и в поршневых ДВС.
Особенностью условий применения масел в поршневых компрессорах является сочетание высокой температуры деталей ЦПГ и высокого парциального давления кислорода при сжатии воздуха. Это приводит к тому, что в масле могут происходить окислительные процессы, способствующие образованию лаковых отложений и нагаров. Лаковые отложения снижают подвижность деталей, в результате чего ухудшается уплотнение ЦПГ и снижается производительность компрессора. Вследствие образования нагара повышается износ деталей и увеличивается пожаро- и взрывоопасность компрессоров.
Масла для компрессоров характеризуются: оптимальной вязкостью при рабочих температурах, способностью не образовывать отложений в среде сжимаемого воздуха при рабочих температурах и нагрузках; высокой температурой вспышки и воспламенения; совместимостью с конструкционными и уплотнительными материалами.
Для смазки турбокомпрессоров судовых дизелей используют турбинное масло ТП- 46, а для поршневых компрессоров моторные масла М-14Г2ЦС.
В дополнение к общим требованиям эти масла должны обладать низкой температурой застывания, малой вязкостью при отрицательных температурах и низкой температурой помутнения масла в смеси с хладоном (во избежание застывания и выпадения осадка и предупреждения образования пробок и застойных зон в регулирующих приборах и трубопроводах). Этим требованиям в определённой мере, удовлетворяют масла по ГОСТ 5546-66 (пример ХС-40 с рабочей температурой от -50 до 150˚С).
Лекция № 12
Показатели качества воды. Накипеобразование на поверхностях нагрева.
В судовой энергетике применение воды сводится обычно к роли теплоносителя и с этой точки зрения предпочтительнее среда с минимальной минерализацией. Однако обычная пресная вода всегда содержит примеси солей и растворенные газы.
По химическому составу примеси природных вод делят: на минеральные и органические.
Минеральные примеси обусловливаются содержанием в воде солей, кислот, оснований, находящихся преимущественно в диссоциированной форме, то есть в виде катионов и анионов. К этой же группе примесей относятся и растворённые газы N2, O2, CO2, NH3, CH4, H2S.
Органические примеси состоят из гумусовых веществ, вымываемых из почв, а также органических веществ различных типов, поступающих из всевозможных стоков (сельскохозяйственных, промышленных).
Природные воды характеризуются высоким содержанием катионов: Na+, K+, Ca+, Mg+; со следами NH+, Fe22+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Al3+. Среди анионов в составе примесей основными является НСО3, Cl-, SO42-, NО3, СО32-.
При этом Nа и К практически не образуют трудно растворимых соединений, в то время как Са и Мg являются важнейшими примесями в процессе загрязнения теплопередающих поверхностей. Они вступают в реакцию с анионами и образуют соли с низкими коэффициентами растворимости.
В судовых условиях различают воду следующих видов:
Питательную;
Котловую;
Конденсат;
Дистиллят;
Добавочную;
Загрязнённую нефтепродуктами (сточную, льяльную).
Для котлов питательной водой служат конденсаты пара, отработавшего в главном турбоагрегате, турбогенераторах, подогревателях и других потребителях пара. Во время работы котла имеют место неизбежные потери воды и пара через неплотности в арматуре и трубопроводах, на сажеобдувочные устройства, на форсунки, с продувками котла и прочие. Для восполнения этих утечек используют добавочную воду, в качестве которой используют дистилляты от испарителей или запасы пресной воды. Для приготовления дистиллята используют забортную воду.
Котловой водой называется вода находящаяся внутри котла.
Рассмотренные виды воды существенно различаются по качеству, которое оценивают по таким показателям как жёсткость, содержание хлоридов, щелочность, фосфатное число, концентрация водородных ионов, содержание кислорода, масла и других нефтепродуктов и различных примесей.
Жёсткость общая(Ж0) – сумма всех растворимых в воде солей кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Таким образом, общая жёсткость может быть представлена суммой карбонатной (Жк) и некарбонатной (Жнк) жёсткостей.
Ж0=Жк+Жнк= ЖСа + Жмg
С повышением общей минерализации воды возрастает магниевая составляющая, а кальциевая уменьшается.
Карбонатная жёсткость обуславливается присутствием в воде бикарбонатов Са и Мg:
Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2
Карбонатную жёсткость иногда называют временной, так как в процессе работы котла она уменьшается. Это вызывается тем, что бикарбонаты при нагреве воды разлагаются и образуют нерастворимые соли, которые скапливаются на поверхности нагрева (накипь). Например, растворимый в воде бикарбонат Са при нагревании и кипении воды распадается на карбонат кальция СаСО3 и угольную кислоту НСО3. Карбонат кальция выпадает в осадок.
Некарбонатная жёсткость обуславливается другими солями Са и Мg, которые при нагреве воды химически не изменяются и остаются растворёнными. Эти соли жёсткости выпадают лишь в зоне испарения, когда концентрация их превысит предел растворимости. К этой группе относятся соли, образующиеся в результате взаимодействия Са и Мg с сильными кислотами (хлориды, сульфаты, силикаты, нитраты). Некарбонатную жёсткость называют постоянной (остаточной).
Хлориды – это соли соляной кислоты (NaCl). Вследствие хорошей растворимости в воде NaCl является основной составляющей солёности воды, то есть говоря о содержании хлоридов в воде, говорят о её солености. Выражается солёность через концентрацию NaCl и измеряется единицей мг/л. Однако следует знать, что есть и отдельный показатель – общее солесодержание, под которым подразумевается суммарная концентрация (мг/кг) в воде молекулярно-дисперсных веществ.
При использовании пресной береговой воды в качестве добавочной происходит приток хлористых солей в котловую воду в большей степени, чем при использовании для этой цели дистиллята, в котором содержание хлоридов не превышает 5-10 мг/л. Таким образом, одним из источников увеличения хлоридов в котловой воде является добавочная вода.
Для охлаждения конденсаторов СЭУ морских судов используют морскую забортную воду. Её характерной особенностью является высокое общее солесодержание (до 35000 мг/л). Основными составляющими солесодержания являются хлористые соли (CaCl2, MgCl2, NaCl). Через неплотности в соединениях конденсатора часть морской воды может поступать в конденсат пара, вследствие чего ухудшается качество питательной воды и котловой.
Щелочностьявляется основным показателем котловой воды, представляет собой суму миллинормальных концентраций всех анионов слабых кислот и ионов гидроксила. Она обуславливается присутствием в воде ионов ОН-, СО32-, НСО3-, РО43-.
В зависимости от того какой вид ионов присутствует в воде, щёлочность называют гидратной Щг (ОН-), карбонатной Щк (СО32-), бикарбонатной Щбк (НСО3), фосфатной Щф (РО43-). Общая щёлочность: Щ0=Щг+Щк+Щбк+Щф.
Оценивается щелочность содержанием щелочных солей пересчитанных на NaOH, эта величина называется щёлочным числом и выражается в мг/л NaOH. В судовой документации иногда щёлочность выражается содержанием ионов водорода, то есть используется водородный показатель рН. Для котловой воды рН≥9-10. Водородный показатель рН является наиболее точным показателем коррозионной активности воды.
Фосфатное число котловой воды контролируют при поддержании фосфатно-нитратного водного режима. Фосфаты – это растворённые в воде соли фосфорной кислоты. В котловой воде должен быть всегда избыток фосфатных ионов РО43- что исключает выпадение в осадок накипеобразующих соединений кальция и магния. Следовательно, это приводит к предотвращению образования накипи.
Для поддержания фосфатно-нитратного водного режима в котловую воду вводят нитраты в виде натриевой селитры NaNО3. Нитраты образуют на поверхности металла защитную плёнку, которая препятствует развитию коррозии.
Содержание нитратов в котловой воде выражается нитратным числом в мг/л NaNО3. Его значение обычно составляет около 50 % щелочного числа котловой воды.
При исследовании влияния качества воды на внутрекотловые процессы для оценки качественного и количественного составов воды используют показатели её электропроводности.
Накипеобразование на поверхностях нагрева. В процессе работы котла в котловой воде протекают различные физико-химические процессы, обусловливающие разрушений одних соединений и образование других. Это приводит к образованию веществ с различной степенью растворимости. Труднорастворимые вещества выделяются в воде в виде осадка, образующего при определённых условиях накипь или шлам.
Накипью называют плотные отложения, возникающей на поверхности нагрева. К шламу относятся выпадающие вещества в виде подвижного осадка, которые могут так же образовывать вторичную накипь, прикипая к поверхности труб.
Образование осадка в виде накипи или шлама происходит при наличии пересыщенного раствора. Испарение котловой воды, подача питательной и добавочной воды с более высокой минерализацией создают благоприятные условия для этого процесса. Произведение концентраций находящихся в растворе ионов труднорастворимого вещества называется произведением растворимости
ПР=СктСан
Где Скт, Скн – концентрация соответственно катиона и аниона трудно растворимого соеденения.
Произведение концентраций при данной температуре является постоянной величиной и, если СктСан ›ПР, происходит выпадение осадка.
Накипь может появиться в результате увеличения концентрации одного из ионов, образующих труднорастворимые соединения, что является следствием химических процессов.
Наибольшее влияние на процесс накипеобразования оказывают катионы
Са2+ и Мg2+ и анионы
Обработка котловой воды
Качество показателя воды в котле процессе работы ухудшает. Задачей обработки котловой воды является преобразование накипи образующих веществ в шлам которые удаляются при продувании котла. Основными накипе образователями являются соли Ca Mg, а для обработки воды преимущевственно фосфаты натрия. Эффективным осаждением накипеобразующих солей кальция происходит при тринатрий фосфата. Фосфатно – нитратный режим заключается в обработке воды на ряду с фосфатами натриевой селитры, которая предотвращает агрессивное воздействие на металл избыточной щелочи. Последние годы в правилах обработки воды в котле применяют препарат ТХ. Динатрий фосфата 6% натрий ОН. В котельных установках применяют зарубежные химические вещества отчистки воды и очистки повышенного обогрева. БВТ-274 препарат (сухое вещество) препятствующее образованию накипи и коррозии повышенного нагрева. Присадки Веком BWT QL-4 активный поглотитель кислорода соблюдающий установленные нормы водного режима котлов на каждом судне необходимо контролировать при наличии специальных приборов и путем периодичных химических анализов судовых лабораториях контроля. Лаборатории водоконтроля ЭЛВК-5