новая папка 1 / 229542

Использование гидромагнитных устройств в системах отопления.

Рамазанов М.К.

ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова»

Природная вода - сложная многокомпонентная и динамическая система. В состав воды входят различные соли, диспергированные примеси, взвешенные вещества, а также органические вещества, бактерии, вирусы и т.д. Поведение и свойства этой системы сложно предсказать.

В системах отопления основная проблема - отложение на стенках теплообменных устройств осадка в виде твердого и трудноудаляемого слоя (накипи) из-за содержания в воде минеральных солей (преимущественно магния и кальция). Слой накипных отложений толщиной 3…4 мм ухудшает теплообмен на 30…40%, что автоматически повышает экономические затраты на отопление.

Проблемы, связанные с образованием накипи решаются с использованием как химических, так и физических (безреагентных) методов. Использование химического метода связано с высокими материальными затратами и проблемами утилизации используемых в процессе чистки реагентов (чаще всего кислот). Из физических методов практическое применение получили магнитный, электромагнитный, ультразвуковой методы обработки воды.

Впервые широко начали применять магнитную обработку воды (МОВ) для предотвращения накипеобразования около 50 лет назад в Бельгии. С тех пор этот метод нашел широкое применение во многих странах мира, в том числе таких передовых, как Япония, США, Германия и др.

Последние 10-15 лет использование этого метода существенно сократилось из-за отсутствия финансирования у потребителей, закрытия Московского завода им. Войкова по экологическим причинам. Однако последние 2-3 года началось оживление в этом направлении, связанное с ростом производства в стране, существенным повышением цен на химические реагенты, которые используются для умягчения воды, созданием высокоэнергетических магнитов, на порядок превосходящих по своим свойствам ранее применявшиеся для этих целей.

В настоящее время существует несколько типов гидромагнитных установок созданных на принципе циклического воздействия на воду магнитным полем заданной конфигурации:

-проточные с кольцевым магнитным активатором

-гидромагнитная система с магнитными элементами

Гидромагнитная система (ГМС) основана на циклическом воздействии на воду, подаваемую в теплообменные аппараты магнитным полем заданной конфигурации, создаваемым высокоэнергетическими магнитами типа Sm-Zr- Fe-Co-Cu (до 600К) и Nd-R-Fe-Co-Cu (до 450 К). Конструктивно ГМС состоят, как правило, из корпуса на основе магнитного материала, служащего магнитопроводом, и магнитного элемента. Магнитный элемент представляет собой тонкостенную трубу из стали, внутри которой расположены определенным образом ориентированные постоянные магниты и полюсные элементы. На концах трубы расположены конусные наконечники, снабженные центрирующими элементами, соединенные с помощью аргоннодуговой сварки. Наконечники и центрирующие элементы также выполнены из нержавеющей стали. Такое исполнение магнитного элемента, а именно, с использованием высокоэнергетических магнитов, которые сохраняют свои магнитные свойства неограниченно долгое время, если их не перегревать выше допустимой температуры (максимально допустимая температура – 120 ºС), и оболочки из нержавеющей стали, позволяют увеличить ресурс работы до 20 лет и более. Магнитный элемент расположен внутри, как правило, цилиндрического корпуса с кольцевым зазором, площадь поперечного сечения которого не меньше площади проходного сечения подводящего и отводящего трубопроводов, что не приводит к сколько-нибудь существенному падению давления воды на выходе ГМС.

Под действием магнитного поля в рабочем объеме изменяются физические свойства воды, протекающей через гидромагнитную систему, содержащиеся в ней силикаты, магниевые и кальциевые соли теряют способность формироваться в виде плотного камня и выделяются (особенно после подогрева) в виде легко удаляемого шлама, обычно удаляемого потоком воды и скапливающегося в грязевиках или отстойниках. Кроме того, обработанная таким образом вода разбивает и удаляет уже отложившуюся накипь и препятствует в дальнейшем ее образованию. Оптимальный интервал скоростей движения потока для ГМС составляет 0,5-4,0 м/с.

В конструкциях магнитных аппаратов применяются постоянные магниты на основе современных порошкообразных носителей - магнитофоров, ферромагнетиков из феррита бария и редкоземельных магнитных материалов из сплавов редкоземельных металлов неодима (Nd), самария (Sm) с цирконием (Zr), железом (Fe), медью (Cu), титаном (Ti), кобальтом (Co) и

бором (B). Последние на основе неодима (Nd), железа (Fe), титана (Ti) и бора

(B) предпочтительнее, т.к. они обладают большим сроком эксплуатации, намагниченностью 1500-2400 кА/м, остаточной индукцией 1,2-1,3 Тл, энергией магнитного поля 280-320 кД/м3 (табл. 1) и не теряют своих свойств при нагреве до 150 0С.

Таблица 1. Основные физические параметры редкоземельных постоянных магнитов.

комбинацию постоянных магнитов. Его стенки «прозрачны» для поля. По краям он снабжен конусными наконечниками и центрирующими крестовинами. Первые обеспечивают обтекаемость, вторые фиксируют его положение. Вода протекает по кольцевому зазору между корпусом и сердечником.

Сегодня такую конструкцию используют многие отечественные производители. При кажущейся простоте она требует учета нескольких моментов. Во-первых, нужно обеспечить конкретную скорость воды в зазоре. При этом площадь его поперечного сечения должна быть сопоставимой с сечением трубы, чтобы избежать падения давления на выходе. Во-вторых, при обтекании сердечника следует исключить вихревое движение жидкости (турбулентность), иначе эффективность обработки многократно снизится. В- третьих, комбинация магнитов обязана создавать поле оптимальной силы и конфигурации.

Конструктивно итальянские приборы сильно отличаются от схожих между собой отечественных устройств. Во-первых, многие модели изготовлены из пластика и предназначены для накладного монтажа. Вовторых, даже врезные преобразователи, по сути, представляют собой отрезок трубы, на который «надет» корпус с магнитами (правда, он уже металлический). Кстати, по тому же принципу выполнена модель Ecomag 085, разработанная специально для стиральных и посудомоечных машин. Это короткий кусок наливного шланга с закрепленной на нем пластиковой коробочкой.

электрическом пробое обмоток электромагнита, простота установки и обслуживания, высокая надежность и долговечность, нет потребности в химикатах, отсутствие сменных элементов, экологически чистый метод.

Гидромагнитная система применяется:

для предотвращения накипи, в этом случае аппараты устанавливаются за несколько метров до теплообменника;

для осветления воды (например, после хлорирования), в этом случае скорость осаждения примесей увеличивается в 3-4 раза (а значит, требуются отстойники в 3-4 раза меньшей емкостью);

на линии химводоподготовки перед фильтрами – фильтроцикл увеличивается в 1,5-2 раза (соответственно существенно уменьшается потребление реагентов);

для очистки теплообменных агрегатов без химических реагентов.

Таким образом, ГМС в системах отопления обеспечивает:

уменьшение образования твердых отложений

удаление существующей накипи

сокращение затрат на контроль и обслуживание до 40-50%

снижение перерыва в работе оборудования

увеличение срока службы оборудования на 30-60%

улучшение теплопередачи более 25%

защиту от точечной коррозии

снижение потерь в производстве

Литература:

1.Очков В. Ф. Магнитная обработка воды: история и современное состояние. Энергосбережение и водоподготовка. 2006. № 2

2.Классен В.И. Омагничивание водных систем. М., «Химия», 1978.

3.Соловьева Г. Р. Перспективы применения магнитной обработки воды в медицине. // В сб.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем. - М., 1974.

4.Мартынова О.И., Гусев Б.Т., Леонтьев Е.А. К вопросу о механизме влияния магнитного поля на водные растворы солей. – «Успехи физических наук», 1969, т. 98, вып. 1.

5.Чеснокова Л. Н. Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем. - М.: Цветметинформация, 1971.-С.75.

6.Kronenberg Klaus. "Experimental evidence for the effects of magnetic fields on moving water". IEEE Transactions on Magnetics (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.), 1985, 21 (5): 2059–61

7.Банников В. В. Электромагнитная обработка воды. Экология производства. №4, 2004, с. 25-32.

8.Пороцкий Е.М., Петрова В.М. Исследование влияния магнитной обработки воды на физико-химические свойства цемента, раствора и бетона // Материалы научн. конф. Л.: ЛИСИ, 1971].

9.Espinosa AV, Fonseca Rubio R. Soaking in water treated with electromagnetic fields for stimulation of germination in seeds of pawpaw (Carica papaya L.) Centro Agricola, 1997; 24(1): 36-40.

10.Штереншис И. П. Современное состояние проблемы магнитной обработки воды в теплоэнергетике (обзор). – М.: Атоминформэнерго, 1973. –

78с.

11.Правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1116-02. Питьевая вода и водоснабжение населённых мест. Минздрав России Москва, 2002

12.Мартынова О. И., Копылов А. С. , Теребенихин Е. Ф., Очков В. Ф. К механизму влияния магнитной обработки на процессы накипеобразования и коррозии. – «Теплоэнергетика», 1979, № 6.

13.Присяжнюк В. А. Жесткость воды: способы умягчения и технологические схемы. СОК. Рубрика Сантехника и водоснабжение. № 11, 2004.

14.Тебенихин Е. Ф., Гусев Б. Т. Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике. М.: Энергия, 1970. С. 144.

15.Гульков А. Н., Заславский Ю. А., Ступаченко П. П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134;

16.Щелоков Я. М., О магнитной обработке воды. "Новости теплоснабжения", № 8, (24), август, 2002, С. 41–42.

17.Домнин А. И. Гидромагнитные системы – устройства для предотвращения образования накипи и точечной коррозии. "Новости теплоснабжения", № 12, (28), декабрь, 2002, С. 31–32.