WYMIENNIKI CIEPŁA

Transkrypt

1 WYMIENNIKI CIEPŁA

2 FIZYCZNA TECHNOLOGIA ZAPOBIEGAJĄCA POWSTAWANIU OSADÓW W WYMIENNIKACH CIEPŁA Obecnie istnieje wiele sposobów uzdatniania wody będącej najczęściej wykorzystywanym nośnikiem ciepła w wymiennikach typu woda-woda i woda-powietrze. Uwzględniając specyfikę stosowanej technologii, materiałów z jakich wykonane są układy chłodzenia oraz sposobu wykorzystania czynnika, niektóre z dostępnych technologii nie mogą być stosowane lub ich stosowanie powoduje powstawanie dodatkowych kosztów, a czasami problemów natury eksploatacyjnej. Nie każda technologia jest skuteczna i ekonomicznie uzasadniona. Najnowsza z nich, to technologia wykorzystująca sygnał fali elektrycznej o wysokiej częstotliwości, która zapobiega powstawaniu osadów wapiennych i biologicznych w układach hydraulicznych i układach wymiany ciepła. Fizyczna technologia uzdatniania wody o nazwie Hydropath nie tylko zabezpiecza wymienniki ciepła przed pojawianiem się nowych osadów, ale również usuwa już istniejące bez konieczności demontażu układów wymiany ciepła i przestojów serwisowych. Fot.1 Osady wapienne widoczne na dnie sitowym wymiennika rurowego Sygnał fali elektrycznej generowany przez rdzeń ferromagnetyczny instalowany dookoła rury, indukuje sygnał fali i jego nośnikiem staje się woda. Sygnał ten dociera do wszystkich miejsc, do których dociera woda i w których istnieje prawdopodobieństwo powstania osadów. Jest to na chwilę obecną najbardziej zaawansowana i najskuteczniejsza z metod zapobiegania powstawaniu osadów z wykorzystaniem stosunkowo niewielkich nakładów finansowych. Woda jako roztwór różnych składników będąca pod wpływem fali elektrycznej w momencie przesycenia

3 roztworu tworzy mikrokryształy o wielkości mikronów. Są one zawieszone w roztworze i unoszone wraz z nim. W technologiach chemicznego uzdatniania wody ze względów bezpieczeństwa układów i wysokich kosztów, nie usuwa się całkowicie z roztworu wody minerałów odpowiedzialnych za powstawanie osadów. Niestety tak przygotowany nośnik ciepła nadal pozostawia osady, tylko w znacznie mniejszej ilości. Umożliwia to wydłużenie okresów między remontami w instalacjach wymienników ciepła, związanych z mechanicznym lub chemicznym usuwaniem osadów. Przy zastosowaniu technologii Hydropath pomimo faktu braku zmiany składu chemicznego wody, na ścianach instalacji nie osadza się osad mineralny ani twardy kamień kotłowy. Technologia eliminuje z wody zasilającej wymienniki ciepła również algi, bakterie i grzyby. Organizmy, które w sprzyjających warunkach panujących w układach cieplnych szybko namnażają się i ograniczają zarówno efektywne średnice przepływu wody jak i zmniejszają współczynnik wymiany ciepła. Fot. 2 i 3 Osady biologiczne na dnie sitowym wymiennika ciepła Fot.4 i 5 Dno sitowe wymiennika - urządzenie AquaKLEAR P pracuje od kilku tygodni Dzięki zastosowaniu tej technologii, koszt inwestycji i koszty eksploatacji systemów chłodzenia są stosunkowo niskie. Spada awaryjność instalacji wymiany ciepła, wzrasta jej efektywność, wzrasta przedział czasowy pomiędzy przeglądami serwisowymi i trwałość urządzeń. Technologię można wykorzystywać w wielu rodzajach wymienników ciepła, również tych pracujących w układach otwartych i tych, które z uwagi na możliwość awaryjnego wycieku nie mogą być zasilane wodą uzdatnioną chemicznie wzbogaconą biocydami i innymi środkami chemicznymi.

4 SPOSÓB DZIAŁANIA Technologia emisji fali elektrycznej o wysokiej częstotliwości znana jest od wielu lat. Nie wszystkie typy fal mogą być wykorzystywane w zastosowaniach przemysłowych, domowych i medycznych. Fale o wysokiej częstotliwości w przeciwieństwie do tych o niskiej częstotliwości mając odpowiednio dużą moc, mogą wpływać w różny sposób na organizmy żywe. W związku z tym pojawiają się ograniczenia dotyczące czasów ekspozycji na promieniowanie pola elektrycznego czyli czasów oddziaływania silnych fal elektrycznych na organizmy żywe. Przy niskich mocach promieniowania fali elektrycznej, oddziaływanie promieniowania jest na tyle niewielkie, że może być pomijane, podobnie jak promieniowanie ziemskie, nawet przy długich czasach ekspozycji. W otaczającym nas środowisku oprócz powszechnego promieniowania ziemi i promieniowania dochodzącego spoza Ziemi, występuje promieniowanie nadajników radiowych i telewizyjnych, telefonów komórkowych, urządzeń telekomunikacyjnych i na przykład rezonansu magnetycznego stosowanego w medycynie czy tez promieniowania rentgenowskiego. Propagacja sygnałów elektrycznych za pomocą wody różni się od ich propagacji w powietrzu ze względu na różnice w przenikalności i przewodności elektrycznej. Tłumienie fali w wodzie jest wysokie w porównaniu do tłumienie w powietrzu i szybko wzrasta ze wzrostem częstotliwość fali. Dlatego sygnał fali elektrycznej o podobnej częstotliwości jak często spotykane fale radiowe, które w powietrzu rozchodzą się na kilkadziesiąt lub kilkaset kilometrów w wodzie mają znacząco mniejsze możliwość i zasięg propagacji. Sygnał w technologii Hydropath pomimo stosunkowo niskiej mocy posiada tak modulowaną amplitudę, by jej odziaływanie skutecznie wpływało na jony oraz związki wapnia (Ca) i magnezu (Mg), oraz mikroorganizmy zawarte w wodzie i jednocześnie nie było szkodliwe dla człowieka. Twarda woda jest trudnym medium dla użytkownika. Wewnątrz rur, przez które przepływa, szybko tworzy osady które obniżają przepływ wody wpływają na współczynnik wymiany ciepła, funkcjonowanie czujników pomiarowych i zaworów. Ogrzewana woda szybko osiąga poziom roztworu przesyconego i powoduje osadzanie kamienia kotłowego na powierzchniach wymiany ciepła. Im cieplejsza woda czyli im gradient temperatury wyższy tym proces jest szybszy. Ma to wpływ nie tylko na wymianę ciepła, ale również na możliwość powstawania naprężeń termicznych oraz ogniw korozji elektrochemicznej. Osady mineralne umożliwiają szybsze osadzanie się osadów biologicznych na zanieczyszczonych i chropowatych powierzchniach. To z kolei prowadzi do pojawiania się błony biologicznej zwanej biofilmem i wywołanych przez obecne w niej organizmy beztlenowe, korozji biologicznej. Technologia Hydropath skutecznie eliminuje mikroorganizmy zawieszone w wodzie, przepływające przez miejsce instalacji urządzenia. Oddziaływanie wykorzystuje proces osmotyczny zachodzący pomiędzy komórką mikroorganizmu a czystą woda, która w ciągu mikrosekund otacza komórkę mikroorganizmu i powoduje wzrost ciśnienia osmotycznego destrukcyjne wpływającego na błonę komórkową.

5 Biofilm już istniejący w instalacji w krótkim okresie czasu zostaje z niej usunięty bez konieczności stosowania biocydów. To również sprawia działanie rozchodzącej się w całej instalacji hydraulicznej fali elektrycznej. Fot. 6 i 7 Wymiennik płytowy przed i po zastosowaniu urządzenia AquaKLEAR P Surowa twarda woda nie powinna być stosowania w technice grzewczej. Takie były dotychczasowe wytyczne w zakresie parametrów wody do układów wymiany ciepła. Nowoczesna technologia fizycznego uzdatniania wody Hydropath spełnia oczekiwania użytkownika i wymogi producentów urządzeń w zakresie przygotowania wody do celów wymiany ciepła jedynie poprzez modyfikację fizyczną wody surowej nawet o bardzo wysokim poziomie twardości. WŁAŚCIWA TECHNOLOGIA Skutkiem stosowania nieodpowiednio przygotowanej wody są częste awarie, niepotrzebne naprawy, remonty wymienników i instalacji. Minerały w wodzie tworzą roztwór do momentu, kiedy nie jest ich w niej zbyt dużo. W momencie przesycenia roztworu krystalizują. Do zapoczątkowania procesu krystalizacji wymagane jest zarodek krystalizacji, który może tworzyć i zazwyczaj tworzy, chropowata powierzchnia rury. Proces krystalizacji nasila się wraz z podwyższeniem temperatury wody. Czysta woda jako nośnik minerałów odparowuje, przez co roztwór ulega zagęszczeniu i staje się coraz bardziej osadotwórczy. Istnieją różne metody walki z niepożądaną twardością wody, w zależności od gałęzi przemysłu i stosowanych w nim procesów. Oczywiście najbardziej znanym i rozpowszechnionym chociaż stosunkowo drogim jest zmiękczenie wody i jej kondycjonowanie. Jednak i ta metoda nie zawsze jest ekonomicznie uzasadniona. Szczególnie, gdy ilości wody technologicznej są duże lub bardzo duże ( przemysł spożywczy, przetwórstwo, energetyka). Ponadto woda zmiękczona posiada często na tyle zmieniony skład chemiczny, że może negatywnie oddziaływać na składniki procesu technologicznego jak i na samą instalację. Jest również wiele gałęzi przemysłu, w których zmiękczanie wody ze względu na ilości wykorzystywanej wody technologicznej i ich konieczność powtórnego wprowadzanie do środowiska jest nie możliwe nie tylko ze względów ekonomicznych, ale również ze względu na ochronę

6 środowiska. Przykładem są otwarte układy chłodzenia w elektrowniach, w których wykorzystuje się wodę z rzek i jezior. Istotnym problemem w chemicznym procesie przygotowania wody jest możliwość pojawienia się błędów pomiarowych, awarii czujników, awarii dozowników lub po prostu błędów obsługi, Stwarza to ryzyko zagrożenia awarią, uszkodzeń instalacji, szybszego zużycia urządzeń oraz wycieku substancji chemicznych do otoczenia. Technologie fizyczne mają tę przewagę nad chemicznymi, że w ich przypadku wyżej wymienione zdarzenia nie mogą mieć miejsca. Urządzenia pracują bez stosowania chemii. W technologii Hydropath sygnał elektryczny powoduje, że metale z których wykonana jest instalacja ulegają powierzchniowej pasywacji. W przypadku stali zewnętrzna warstwa pokrywa się czarnym tlenkiem żelaza zwanym magnetytem. Tlenek ten tworzy cieką i twardą warstwę zabezpieczająca przed dalszym utlenianiem. Fot.8. Czarna warstwa magnetytu na powierzchni dna sitowego. Jest to dodatkowa zaleta technologii Hydropath, która w wielu przypadkach ma decydujące znaczenie przy wyborze sposobu uzdatniania wody technologicznej. Technologia Hydropath jest możliwa do zastosowania wszędzie tam gdzie przygotowanie wody w procesie odwróconej osmozy nie jest konieczne lub zbyt kosztowne. A użytkownikowi zależy również na dezynfekcji wody, czyli obniżeniu poziomu skażeń bakteryjnych.

7 PODSUMOWANIE Urządzenia z technologią Hydropath zapobiegają tworzeniu kryształów związków wapnia i magnezu oraz powstawaniu biofilmu w instalacjach. Dodatkowo dezynfekują wodę i zapobiegają lub znacznie ograniczają korozję metaliczną instalacji. Fala o częstotliwości około 150 khz dociera na odległość co najmniej jednego kilometra w obu kierunkach od miejsca montażu. Chroni więc cały system przed tworzeniem się kamienia kotłowego. Moce urządzeń nie przekraczają kilkudziesięciu Watt w związku z czym są to urządzenia energooszczędne, ekonomiczne i nie mające wpływu na inne systemy. Można je montować na rurach o średnicy zewnętrznej od 0,5 do 200 mm, w wykonaniach specjalnych nawet do średnicy rury 3000 mm. Urządzenia mogą pracować w środowiskach zagrożonych wybuchem spełniają normy ATEX. Wyeliminowanie biocydów, antyskalantów, przeciwutleniaczy i kwasów z procesu uzdatniania wody przynosi korzyści ekonomiczne a w przypadkach, kiedy stosowanie chemii w procesie technologicznym nie jest możliwe technologia Hydropath stanowi jedyne ekonomicznie uzasadnione rozwiązanie. Wiele technologii prowadzi do uzyskania z wody surowej wody spełniającej kryteria producentów wymienników ciepła. Jednak zawsze najważniejszym kryterium pozostaje ochrona zdrowia ludzi, oraz bezpieczeństwo środowiska. Technologia Hydropath znana od 20 lat, jest ekologiczna, ekonomiczna i skuteczna. Fot.9 Kształt sygnału fali elektrycznej emitowanej w technologii Hydropath