1 стр. из 1

Аппараты, в которых вода обрабатывается с помощью электромагнитных полей, активно используются в настоящее время в разных отраслях. В большинстве случаев устройства предназначены для защиты от коррозии и накипи систем тепло- и водоснабжения.

Одним из основных источников отложений являются присутствующие в воде соли кальция и магния в виде бикарбонатов. При изменении некоторых параметров (увеличении температуры или величины pH, изменении давления) карбонаты оседают на стенках в виде твердого трудно-растворимого слоя. После обработки в магнитном или переменном электромагнитном поле часть карбонатов переходит в форму взвеси и не осаждается на стенках.

Поскольку концентрация солей кальция и магния при обработке не меняется, общая жесткость воды также не изменяется, и название «умягчители» для этих аппаратов можно использовать только условно. В некоторых случаях обработка электромагнитными полями приводит к отслоению и частичному растворению отложений. Ряд аппаратов с электролитическими механизмами работы предназначен для защиты систем ГВС от коррозии и накипи.

Устройства с постоянными магнитами

Активное использование аппаратов с постоянными магнитами для снижения скорости отложения солей жесткости из воды началось с середины двадцатого века, после того как в 1945 г. бельгийский инженер Веймайерен получил патент на способ защиты паровых котлов от накипеобразования с помощью магнитного поля. Аппараты такого типа производятся с тех пор практически без изменений во многих странах мира. В качестве источников постоянного магнитного поля используются как постоянные магниты, так и электрический ток.

После разработки около десяти лет назад новых более мощных и стабильных постоянных магнитов аппараты такого типа стали более привлекательными. Аппараты, как правило, представляют собой трубку с фланцевыми присоединениями и магнитами или катушками снаружи или внутри. Эффективность обработки зависит от конфигурации и напряженности магнитного поля.

Одним из дополнительных механизмов работы части магнитных аппаратов является процесс гальванической коррозии, при котором в воду попадают так называемые вторичные продукты. Для эффективной коррозии такие аппараты имеют вставки из специального металла (как правило, цинк) либо подходящий металл может находиться внутри самой системы (например, ионы железа). Так как поверхность металла в воде достаточно быстро покрывается слоем осадков, а процесс коррозии сильно зависит от примесей, эффект обработки воды может резко и иногда неконтролируемо падать. Поэтому аппараты такого типа могут иметь относительно короткий срок жизни, а эффективность обработки может существенно снизиться в течение нескольких месяцев.

Серьезным недостатком магнитных аппаратов является зависимость эффективности их работы от скорости потока. При замедлении потока теплоносителя или остановке течения эффективность применения резко падает.

После обработки магнитами вода, как правило, недолго сохраняет защитные свойства (в среднем до двух суток), поэтому обработка воды подпитки в закрытую систему (т. е. систему с небольшими потерями или расходом воды) часто не имеет смысла.

Зона обработки воды в таких аппаратах ограничена участком вблизи магнитов ниже по потоку и, как правило, невелика. Большим недостатком является также эффект налипания железосодержащих примесей в области расположения магнитов. Необходимо периодически осматривать и чистить аппараты.

При обработке магнитными устройствами воды в циркуляционных контурах нужно иметь в виду, что эффект во многом теряется при прохождении воды через насосы. Кроме того, величина магнитного поля постоянных магнитов со временем снижается, а скорость изменений зависит в основном от типа магнита и температурных режимов работы систем.

Электронные радиочастотные аппараты

С середины девяностых годов были разработаны и успешно используются принципиально новые, более эффективные аппараты, так называемые электронные  «умягчители» или электронные преобразователи (water conditioners — WC), в которых для обработки воды применяются переменные электромагнитные поля, охватывающие всю или большую часть системы. Классическими представителями аппаратов такого типа являются аппараты Water King (компания Lifescience, Англия, см. фото 2).

Аппараты этого типа состоят из блока управления и катушек и генерируют токи переменной частоты и амплитуды. Катушки надеваются на трубы системы. Распространяющиеся от катушек в воде электромагнитные волны, взаимодействуя с ионами примесей, образуют ионные кластеры. Кластеры, в свою очередь, являются центрами осаждения карбоната кальция в воде и предотвращают появление осадка на стенках. Электромагнитные волны распространяются в обе стороны, давая возможность защитить от отложений либо всю систему, либо наиболее важные ее части.

В некоторых устройствах используются ферритовые кольца (аппараты HydroFlow), усиливающие магнитную компоненту волн. Поскольку эффект обработки не зависит от скорости течения воды, статическая вода обрабатывается так же, как и вода в потоке. Эффект применения усиливает непрерывность обработки, т. к. электронные аппараты включены постоянно.

Сигнал передается симметрично в обе стороны. Аппараты устанавливаются максимально близко к устройству нагрева или к месту, которое нужно защитить от образования накипи. В циркуляционных контурах электронные аппараты лучше устанавливать ниже по течению от насосов, как можно ближе к нагревателям или местам перепада давления.

 Как правило, эффективность работы электронных аппаратов возрастает при повышении концентрации железа в воде и скорости потока. Число моделей электронных аппаратов, производимых в разных странах, растет довольно быстро. Очевидными являются их достоинства: они компактны, эффективней аппаратов на постоянных магнитах, не требуют врезок, расходных материалов, сервисного обслуживания и почти не потребляют энергии.

Электрохимические аппараты

Сравнительно недавно было начато производство электронных «умягчителей» нового типа. Пульсирующее электрическое поле, создаваемое между анодом и катодом в разрядной камере, приводит к образованию устойчивых микрокристаллов карбоната кальция CaCO3, которые, постоянно оставаясь в воде в виде нерастворимой взвеси, сами становятся центром осаждения известняка. При этом часть кристаллов выпадает в осадок или оседает на стенках аппаратов.

Возникающие при этом проблемы успешно решены пока только в Германии. Компания BWT (аппараты AQAtotal) использует сменные картриджи, компания Judo (аппараты Biostat) использует механизмы автоматической очистки и промывки камеры и электродов. В аппаратах Biostat (Judo, см. фото 3.) микропроцессорный блок управления задает продолжительность и амплитуду импульсов в соответствии с сигналами контактного счетчика воды. Щетка (катод) периодически вращается с помощью электропривода, а специальная скоба очищает электрод от осевших кристаллов (в ручном или автоматическом режимах).

Аппараты данного типа имеют наивысшую эффективность защиты от отложений. Образовавшиеся при обработке микрокристаллы постоянно находятся в воде во взвешенном состоянии.

В отличие от радиочастотных аппаратов и аппаратов с постоянными магнитами, работа этих аппаратов не зависит от времени, наличия и места установки баков и насосов, разрыва потока, длины контура. Оптимальное место инсталляции — линия подпитки. При необходимости обработки больших потоков подпитки аппараты можно устанавливать параллельно. Электролитические аппараты, как правило, дороже электронных радиочастотных аналогов.

Эффективность применения электронных «умягчителей»

Несмотря на большое количество исследований, в настоящее время не существует единой точки зрения на процессы, происходящие в электромагнитных аппаратах. Можно считать общепринятым, что в воде при ее обработке образуются центры осаждения накипи, на которых при изменении температуры и давления кристаллизуется карбонат кальция или магния.

Электромагнитные устройства не предотвращают полностью образования кристаллов солей жесткости, и значительная их часть вместо выпадения на поверхности остается в объеме воды. Происходит образование взвеси, наиболее крупные частицы оседают и должны периодически выводиться из циркуляционного контура, например, с помощью сепараторов.

Ситуация с оценкой эффективности применения выглядит запутанной. Все производители приводят примеры успешного применения своих аппаратов, но нигде, кроме Германии, не существует стандартов оценки эффективности работы таких устройств.

В соответствии с немецким стандартом W 512 аппараты в течение 21 суток обрабатывают воду, подающуюся с определенной скоростью в установку с нагревателем. Одновременно тестируются два одинаковых аппарата на двух одинаковых установках. Параллельно на той же воде работают две аналогичные установки без обработки воды. Эффективность оценивается по величине параметра F:
F = {Mнеобр. — Мобр.} / Mнеобр ,
где М — средняя масса ионов кальция и магния, осевших на стенках нагревателя в установках без обработки (необр.) и с обработкой аппаратами (обр.).

Критерий рекомендуемости F > 0,8 прошли единицы из нескольких десятков тестируемых аппаратов. В частности аппараты электролитического типа намного превысили этот порог.

Работа аппаратов может сопровождаться растворением, размягчением и/или отслаиванием старых отложений накипи. Нужно учитывать, что на начальной стадии работы аппаратов возможно ухудшение качества воды и появление большого количества шлама. Для удаления грязи из циркуляционного контура рекомендуется применение сепараторов.

Относительная простота производства и сложность оценки эффективности привела к появлению на рынке множества разных моделей. Экзотические описания принципа действия многих из них не подтверждены научными работами и не выдерживают критики даже с точки зрения школьного курса.

Крупные потребители зачастую вынуждены проверять эффективность работы устройств самостоятельно. Тем не менее, по данным производителя аппаратов Water King фирмы Lifescience (Англия), электронные аппараты для обработки воды используются уже в почти 40% котельных США, Германии и Японии.

Стоимость аппаратов варьируется в широких пределах и зависит от величины обрабатываемого потока, производителя и типа аппарата — начиная от 100 евро для диаметров DN 20 и достигая 10–20 тыс. евро для диаметров DN 200 – DN 500.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!