В вертикальных трубах пузырьки газа могут всплывать, находиться во взвешенном состоянии и, наконец, увлекаться поток ом воды вниз

Форма газовых скоплений в воде в свободном состоянии различна. Лишь пузырьки с диаметром сечения не более 1мм имеют форму шара. С увеличением объема пузырьки сплющиваются, принимая эллипсоидную и грибовидную форму.

И 13,5—парциальное давление воздуха соответственно при абсолютном повышенном (323,7 кПа) и атмосферном (98,1 кПа) давлении.

Повышение давления задерживает переход абсорбированного газа в свободное состояние. Зависимость растворимости газа в воде от давления с достаточной точностью выражается законом Генри, согласно которому абсорбируемое количество газа пропорционально его давлению (при данной температуре), т. е. может быть представлена в виде

Растворимость кислорода воздуха

Подсоса воздуха можно избежать путем создания избыточного давления в неблагоприятных точках системы.

Количество свободного воздуха, остающегося в трубах и приборах при их заполнении, не поддается учету, но этот воздух в правильно сконструированных системах удаляется в течение нескольких дней эксплуатации.

Количество растворенного воздуха, вводимого в системы при периодических добавках воды в процессе эксплуатации, определяется в зависимости от содержания воздуха в подпиточной воде. Холодная водопроводная вода может содержать свыше 30г воздуха в 1 т воды, подпиточная деаэрированная вода из теплофикационной сети — менее 1г. Поэтому всегда следует стремиться к заполнению и подпитке систем отопления деаэрированной водой.

Количество растворенного воздуха (газа), переходящего в свободное состояние, зависит от температуры и давления в системе отопления. Приведем зависимость растворимости (насыщающей концентрации) кислорода воздуха от температуры чистой воды при атмосферном давлении (98,1 кПа):

Температура воды, С 5 30 50 70 90 95

Ра, г/т 33 20 15 11 5 3

Следовательно, повышение температуры воды сопровождается значительным понижением содержания в ней растворенного кислорода, а также других газов, и в тех местах систем водяного отопления, где горячая вода находится под давлением, близким к атмосферному, из растворенного в свободное состояние переходит наибольшее количество газов.

(5,3)

где pa — растворимость газа в воде при атмосферном давлении, г/т; ра и pi — парциальное давление газа (абсолютное) в воде соответственно при атмосферном и повышенном гидростатическом давлении.

Влияние повышения гидростатического давления на растворимость газа в воде видно из следующего примера. В системе водяного отопления восьмиэтажного здания (высота системы 23м) наибольшая растворимость воздуха в воде при температуре 95 °С составит по формуле (5.3)

где 84,6 кПа —упругость водяных паров при температуре 95 °С;

В такой системе отопления растворенный воздух, вво­димый с подпиточной водой, не сможет перейти в свободное состояние в нижней ее части. Это произойдет лишь при достаточном понижении гидростатического давления в верхней части системы.

Воздух в свободном состоянии занимает в системах водяного отопления значительный объем. Например, в системе вместимостью 7м³ воды воздух, выделяющийся при нагревании воды из водопровода от 5 до 95 °С, будет иметь объем

Такой объем воздуха может образовать «пробку» в трубе Dy50 протяженностью около 100м, что нарушит циркуляцию теплоносителя. Этот пример подтверждает настоятельную необходимость удаления свободного воздуха из систем отопления.

Растворенный воздух имеет около 33% кислорода. Поэтому «водяной» воздух более опасен в коррозионном отношении для стальных труб, чем атмосферный, в котором содержится около 21% кислорода (по объему).

При эксплуатации систем отопления с деаэрированной водой в течение отопительного сезона при сравнительно малой коррозии металла могут появиться значительные скопления водорода. В воде происходит медленная ионная химическая реакция с образованием гидрата закиси железа Fe(OH)₂. В горячей воде гидрат закиси железа превращается в окалину—магнетит (осадок, имеющий вид черных частичек) с выделением водорода

3Fe(OH)₂«Fe₃0₄+2H₂0+H₂ (5.4)

При коррозии, например, 1 см³ железа выделяется 1л водорода.

В горизонтальных и наклонных трубах пузырьки газа занимают верхнее положение. Мельчайшие пузырьки задерживаются в нишах шероховатой поверхности труб. Более крупные пузырьки (объемом 0,1 см³ и более) в зависимости от уклона труб и скорости движения воды как бы катятся вдоль «потолочной» поверхности труб в виде прерывистой ленты. С увеличением скорости движения воды до 0,6 м/с начинается дробление газовых скоплений, пузырьки в верхней части труб, отрываясь от их поверхности, двигаются по криволинейным траекториям. При скорости движения воды более 1 м/с мелкие пузырьки постепенно распространяются по всему сечению труб — возникает газоводяная эмульсия.

Дата добавления: 2014-01-04