2015-05-26
547
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
ВОДЫ СО СТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Теоретические предпосылки.
Необходимость в определении удельной проводимости воды возникает при проектировании электродных котлов и в процессе их эксплуатации. Заводами-изготовителями указывается удельное сопротивление воды, при котором данная установка имеет номинальную мощность, а также допустимые пределы его изменения. Если удельное сопротивление воды больше или меньше указанного в паспорте, мощность котла будет значительно отличаться от номинального. Использование воды с очень низким удельным сопротивлением (менее 8 Ом*м) в электродных котлах, предназначенных для работы на воде с высоким удельным сопротивлением (выше 30 Ом*м), ведет к увеличению плотности тока на электродах, образованию гремучего газа, пробою промежутка между электродами. Вода с удельным сопротивлением, большим верхнего предела, не позволяет получить мощность, указанную в паспорте. Поэтому перед вводом в эксплуатацию, а также с определенной периодичностью в процессе эксплуатации необходимо производить измерение удельной проводимости воды.
Существует два способа определения удельного сопротивления воды: по данным химического анализа и измерением с помощью измерительных ячеек и приборов. В настоящей работе используется второй способ.
Измерительная ячейка представляет собой сосуд из диэлектрического материала с размещенными в ней измерительными электродами. В ячейках, предназначенных для точных измерений, электроды выполняют из платины.
Перед измерением определяется постоянная ячейки, представляющая собой отношение сопротивления воды (или иной проводящей жидкости, заключенной между электродами) к ее удельному сопротивлению. Постоянную ячейки определяют путем заполнения ее жидкостью, проводимость которой хорошо известна. В качестве фиксонала чаще всего используют 0,1 Н раствор КС. Сопротивление между электродами измеряется с помощью моста переменного тока. Измеренное в ячейке сопротивление можно представить как
Ом,
где К – постоянная ячейки,
следовательно, 
См -1.
Заполняя затем ячейку исследуемой жидкостью и измерив ее сопротивление R, удельное сопротивление определяют как 
Ом*См.
При измерениях удельного сопротивления в производственных условиях ячейки изготавливают с плоскими параллельными электродами из нержавеющей стали, а измерения производят методом амперметра и вольтметра (рис. 1).
Измерив ток I и напряжение на электродах U, удельное сопротивление определяют по формуле 
Ом*м.
где S – активная поверхность электрода, м2;
l – расстояние между электродами, м.
Техническая вода представляет собой слабый электролит. Основными факторами, определяющими ее электропроводность, являются химический состав и температура. Температурная зависимость удельной проводимости воды имеет вид 
См*м -1
где γτ – удельная проводимость воды при температуре См*м -1;
γ20 – то же при 20 0С, См*м -1;
α – температурный коэффициент проводимости, 0С -1;
Q = t – 200.
Возрастание проводимости воды с температурой объясняется увеличением степени диссоциации молекул солей на ионы и повышением подвижности ионов.
В практике чаще пользуются обратной величиной – удельным сопротивлением 
, которое для любой температуры определяют по приближенной формуле 
.
где α – 0,025 0С -1 и 
.
Результаты экспериментальных исследований представляют практическую ценность только в том случае, если они надлежащим образом обработаны, проанализированы и оценены с точки зрения их достоверности и точности.
Рисунок 1. Я –измерительная ячейка, Тр – регулятор напряжения, М – мост переменного тока, В1 –автоматический выключатель, В2 переключатель двухполюсный, 0Т – термометр.
Рисунок 2. 1 – корпус измерительной ячейки; 2 – электроды из нержавеющей стали Ǿ=2 мм; 3 – выводы; 4 – съемная крышка; 5 – резиновая втулка; 6 – термометр.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДНОГО ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА.
Электродные водогрейные котлы – электронагревательные установки для прямого нагрева воды переменным током. Они используются для отопления и горячего водоснабжения.
Электродные котлы два конструктивных варианта исполнения электродной системы: с цилиндрическими электродами – для воды с удельным сопротивлением при 20 0С ниже 10 Ом*м и с пластинчатыми электродами, если удельное сопротивление воды выше 10 Ом*м.
электродные котлы изготавливают низковольтными и высоковольтными для работы в системах нагрева воды в первичном контуре теплообменных аппаратов (с замкнутым контуром) типа КЭВЗ, ЭПЗ и с открытым водоразбором типа КЭВ.
Работа электродных котлов в замкнутом контуре теплообменников обеспечивает циркуляцию через котел несменяемой воды, что значительно уменьшает отношение накипи на электродах. Открытый водоразбор из котлов возможен лишь при условиях, если предварительно умягчить воду или если при использовании ее температура не выше 60 0С.
Номинальные значения температуры воды в современных котлах: на выходе 95 0С, на входе 70 0С, максимально допустимая температура на выходе 130 0С.
Основные технические данные электродных водогрейных котлов приведены в таблице 1.
По сравнению с элементными электроводонагревателями электродные котлы более просты по устройству и надежны в работе, имеют повышенный тепловой К.П.Д. К недостаткам их следует отнести: повышенную электроопасность, зависимость тока и мощности от температуры воды и ухудшение качества нагреваемой воды продуктами электрохимических реакций.
Основные правила безопасности и обслуживания.
К обслуживанию электродных водогрейных котлов допускается персонал, прошедший инструктаж и обучение правилам техники безопасности и эксплуатации согласно “Правилам технической эксплуатации безопасности обслуживания электроустановок напряжением до 1000 В” и “Указаниям по электробезопасности устройства и эксплуатации электродных котлов”, а также “Временным правилам устройства и безопасной эксплуатации электродных котлов и электрокотельных (тепломеханическая часть)”.
Корпус электродного водогрейного котла, предназначенный для нагрева воды во всех случаях, креме использования в животноводческих помещениях, должен быть заземлен и защищен трехфазным автоматом или другим устройством, действующим при перегрузках и коротких замыканиях в цепях котла.
В животноводческих помещениях корпус котла помещают в изолированный заземленный кожух, а трубопроводы соединяют с котлом с помощью изоляционных вставок с сопротивлением воды во вставке не менее 200 Ом.
Электродный котел, работающий в замкнутом контуре нагрева воды, должен быть снабжен запорным вентилем или задвижкой на подводящем трубопроводе и отводящем воду в общую магистраль горячей воды.
Электродный котел оборудуется также защитным устройством для предохранения превышения давления в коле и термометрами на подводящем и отводящем трубопроводах.
Таблица №1. Основные технические данные электродных водогрейных котлов.
| Тип котла | Номинальная мощность, кВт | Напряжение питания, В | Удельное электрическое сопротивление при 20 0С, Ом*м | Максимальное рабочее давление, х106 Па | Диапазон регулирования мощности, % | Теплопроизводительность, ГДж/ч | Масса, кг |
| КЭВ-40/0,4 | 1-7 | 100-25 | 0,14 | ||||
| КЭВ-63/0,4 | 1-7 | 100-25 | 0,21 | ||||
| КЭВ-100/0,4 | 1-7 | 100-25 | 0,36 | ||||
| КЭВ-160/0,4 | 1-7 | 100-25 | 0,57 | ||||
| КЭВ-250/0,4 | 1-7 | 100-25 | 0,90 | ||||
| КЭВ-400/0,4 | 3-7 | 100-25 | 1,44 | ||||
| КЭВ-1000/0,4 | 3-7 | 100-25 | 3,6 | ||||
| КЭВ-2500/6 | 2-8 | 100-50 | 9,0 | ||||
| КЭВ-6000/6 | 2-7 | 100-50 | 21,6 | ||||
| КЭВ-10000/6 | 2-7 | 100-50 | 36,0 | ||||
| КЭВ-10000/10 | 13-17 | 100-50 | 36,0 | ||||
| КЭВЗ-25/0,4 | 100-10 | 0,09 | |||||
| КЭВЗ-60/0,4 | 100-10 | 0,21 | |||||
| КЭВЗ-100/0,4 | 100-10 | 0,36 | |||||
| КЭВЗ-250/0,4 | 100-15 | 0,90 | |||||
| КЭВЗ-400/0,4 | 100-15 | 1,44 | |||||
| КЭВЗ-1000/0,4 | 100-15 | 3,6 | |||||
| ЭПЗ-25/0,4 | 100-10 | 0,09 | - | ||||
| ЭПЗ-60/0,4 | 100-10 | 0,21 | - | ||||
| ЭПЗ-100/0,4 | 100-10 | 0,36 |
