Хладоносители для чиллера

Типы хладоносителей, которые допускается использовать в установке охлаждения жидкости, определяются типом материала, из которого изготовлен испаритель. Испарители установок стандартного исполнения изготовлены из следующих материалов:

• пластинчато-паяные теплообменники — пластины из нержавеющей стали, связанные друг с другом припоем на основе сплавов меди.
• кожухотрубные испарители — корпус из углеродистой стали. Трубки — медь.

• для установок с пластинчатыми испарителями — из титана.
• для установок с кожухотрубными испарителями — сплав меди с никелем.

Для удобства расчетов ниже приведена таблица зависимости температуры замерзания от концентрации для наиболее часто применяемых хладоносителей.

Расчет концентрации гликоля

Рекомендации по жидким теплоносителям для чиллера:

1. Не допускается присутствие ионов аммиака NH4+ в воде, поскольку они оказывают вредное воздействие на медь. Это один из самых важных факторов, влияющих на срок службы медных труб. Наличие нескольких десятых мг/л со временем вызывает сильную коррозию меди.
2. Ионы хлора Cl- оказывают вредное воздействие на медь, вызывая точечную коррозию. По возможности удерживайте на уровне ниже 10 мг/л.
3. При наличии более 30 мг/л ионов сульфатов SO₄ — может возникать точечная коррозия.
4. Не допускается наличие ионов фторидов (менее 0,1 мг/л).
5. Следует избегать наличия ионов Fe₂+ и Fe₃+ при заметных уровнях растворенного кислорода. Допускается менее 5 мг/л растворенного железа при растворенном кислороде менее 5 мг/л.
6. Растворенный кремний: кремний ведет себя в воде как кислотный элемент и также может вызывать коррозию. Допустимое содержание менее 1 мг/л.
7. Жесткость воды: ТН > 2,8°F. Могут быть рекомендованы значения от 10 до 25. Это способствует осаждению окалины, что может ограничить коррозию меди. Слишком большие величины ТН могут со временем приводить к закупорке трубопроводов. Желателен суммарный алкалиметрический титр (ТАС) ниже 100.
8. Растворенный кислород. Необходимо избегать любого резкого изменения насыщения воды кислородом. Обескислороживание воды путем смешивания ее с инертным газом так же вредно, как перенасыщение ее кислородом путем смешивания воды с чистым кислородом. Нарушение насыщения воды кислородом способствует дестабилизации гидроокисей меди и увеличению частиц.
9. Удельное сопротивление – электрическая проводимость: чем выше удельное сопротивление, тем медленнее образуется коррозия. Желательны значения более 3000 Ом/см. Нейтральная среда благоприятна для получения максимальных значений удельного сопротивления. Можно рекомендовать значения электрической проводимости в диапазоне 200-6000 См/см.
10. рН: Идеальный случай – это нейтральный рН при 20-25°С (7 < pH < 8).

Руководство по качеству воды для меднопаяных пластинчатых теплообменников

Зная химический состав воды и условия работы системы, можно оценить риск образования накипи и коррозии. Исходя из этого, можно дать рекомендации по предупреждению проблем с образованием накипи и/или коррозией компонентов. С этой целью разработаны показатели качества воды.

Образование накипи

Из упомянутых выше соединений известковая накипь (накипь в котлах, состоящая из карбоната кальция, СаСО3) может образовываться при повышении температуры и/или удалении углекислого газа, например, путем дегазации. Дальнейшее повышение температуры может привести к осаждению различных солей, например, гипса (CaSO4).

Другие соединения, способные вызывать загрязнение поверхности, представляют собой железосодержащие отложения, такие как «ржавчина», то есть оксиды и гидроксиды железа, или магнетит. Они могут выделяться непосредственно внутри ППТО, но также могут быть вымыты из других частей системы, где образуются вследствие коррозионных процессов.

Коррозия

Важную роль в коррозии металлов играет содержание кислорода. Кроме того, важными параметрами, способствующими возникновению коррозии, являются значение водородного показателя рН (кислотность среды), буферная емкость (способность буферного раствора сохранять свой pH) и содержание солей. Знание этих факторов имеет решающее значение для оценки возможных рисков коррозии.

Подробное объяснение различных типов коррозии выходит за рамки настоящего руководства, краткий обзор наиболее типичных видов коррозии приведен в таблице 1.

Характеристики воды. Водопроводная вода

Поскольку медь обладает более низкой коррозионной стойкостью, чем нержавеющая сталь марки AISI 316L в водопроводной воде, данные характеристики воды в основном определяют коррозию меди. В общем случае, коррозия нержавеющей стали происходиттолько в водопроводной воде, содержащей высокие концентрации хлоридов при высокой температуре.

Описание наиболее важных параметров воды приведено ниже

• Температура: В общем случае, повышение температуры приведет к увеличению скорости коррозии большинства металлов. При использовании меди в нагретой воде вероятность питтинговой коррозии повышается при температурах свыше 60°C. Также риск коррозионного растрескивания под напряжением у нержавеющей стали будет увеличиваться при температурах выше 60°C, а скорость питтинговой и щелевой коррозии нержавеющей стали зависит от температуры.
• pH: Сплошная коррозия меди в основном зависит от показателя рН. Риск коррозии является минимальным, если pH поддерживается в диапазоне от 7,5 до 9,0. При этом в обычной водопроводной воде значение рН колеблется около 7, но рекомендуется избегать воды с рН ниже 7. Вода систем централизованного теплоснабжения зачастую будет щелочной со значениями рН до 10.
• Щелочность: Если содержание гидрокарбонатов (HCO3–) в воде очень низкое (ниже 60 мг/л), то продукты коррозии меди могут попасть в систему. Также рекомендуется не допускать превышение концентрации HCO3- более 300 мг/л.
• Электропроводность: Высокая электропроводность водопроводной воды означает, что вода имеет высокую концентрацию ионов различных веществ. В общем случае, увеличение электропроводности водопроводной воды приводит к увеличению скорости коррозии большинства металлов. Рекомендуемое максимальное значение электропроводности воды составляет 500 мкСм/см.
• Жесткость: Медь подвержена коррозии в мягкой воде; соотношение [Ca2+, Mg2+]/[HCO3-] (рассчитанное в молях) должно быть больше 0,5.
• Хлориды: Наличие хлоридов в питьевой воде повысит риск локальной коррозии нержавеющей стали. Предельное значение будет зависеть от температуры согласно таблицам 2 и 3.
• Сульфаты: Высокая концентрация сульфатов повышает риск питтинговой коррозии меди. Рекомендуемая максимальная концентрация сульфатов 100 мг/л, но коррозия может возникать при более низких концентрациях, если отношение [HCO3–]/[SO42-] (рассчитанное в молях) меньше 1.
• Нитраты: Нитрат-ионы оказывают такое же влияние, что и сульфат-ионы. Максимальная концентрация нитратов рекомендуется не более 100 мг/л.
• Хлор: Во многих установках, имеющих контур водопроводной воды, добавление хлора выполняется в целях обеззараживания. Хлор является сильным окислителем и снижает коррозионную стойкость нержавеющей стали. Исследования показали, что концентрация свободного активного хлора должна поддерживаться ниже 0,5 мг/л во избежание коррозии нержавеющей стали марки AISI 316L.

Таблица 2. Рекомендуемые предельные значения показателей качества водопроводной воды в меднопаянных пластинчатых теплообменниках

Вода из сети централизованного теплоснабжения

Наиболее важными параметрами, влияющими на коррозионную стойкость нержавеющей стали в воде из сети централизованного теплоснабжения, являются содержание хлоридов, температура и содержание кислорода. Допустимое содержание хлоридов будет зависеть от максимальной температуры, воздействию которой подвергается пластинчатый паяный теплообменник (ППТО).

Наиболее важными параметрами, ограничивающими риск коррозионного разрушения меди, являются практически полное отсутствие кислорода (содержание ниже 0,1 мг/л) и щелочной среды (рН ниже 10), а также содержание аммиака и сульфидов ниже минимальных предельных значений (см. Таблицу 3).

В воде центрального отопления используется умягченная или опресненная вода с рН около 9–9,5, а содержащийся в ней кислород либо удаляется, либо химически связывается. Особые опасения должны быть вызваны содержанием некоторых химических веществ, которые используются для водоподготовки и/или веществ, связывающих кислород.

Следует избегать использования аммиака для изменения рН воды из-за опасности коррозии меди (и латуни). Вместо этого используйте гидроксид натрия (NaOH) или тринатрийфосфат (Na3PO4) для повышения рН воды.

Сульфит натрия (Na2SO3) широко используется в качестве связывающего кислород вещества, но его следует избегать в системах, содержащих медь и нержавеющую сталь. В процессе связывания кислорода, сульфит превращается в сульфат. Сульфат может использоваться некоторыми бактериями, которые расщепляют сульфат до сульфида, создавая, таким образом, коррозионную среду для меди и нержавеющей стали. Вместо этого следует использовать органические вещества, связывающие кислород, например, дубильные вещества.

Как правило, повышенные концентрации сульфида в воде могут указывать на бактериальное обсеменение системы централизованного теплоснабжения. Поэтому рекомендуется поддерживать минимальные концентрации сульфида в воде.

Иногда в воду добавляют другие связывающие кислород вещества. Некоторые примеры – витамин C и метилэтилкетоксим (MEKO). Биоциды также могут быть добавлены в воду, чтобы подавить рост бактерий в системе. Иногда в воду добавляются присадки с целью уменьшения трения в системе.

Таблица 3. Рекомендуемые предельные значения показателей качества воды из сети централизованного теплоснабжения в ППТО

Образование накипи и гарантийные обязательства

Общая жесткость – это суммарное содержание ионов кальция (Ca++) и магния (Mg++) в воде. Обычно выражается в миллиграммах на литр (мг/л) или частях на миллион (ppm) карбоната кальция (CaCO3) или градусах жесткости (°dH). Немецкий градус жесткости °dH эквивалентен 17,8 ppm CaCO3.

Нагревание жесткой воды вызывает осаждение известковой накипи (CaCO3). Она будет выглядеть как слой на поверхности пластины. Нагревание до температур выше 55°C может вызвать обильное осаждение известковой накипи. Это снизит интенсивность теплопередачи в пластинчатых теплообменниках.

Поэтому важно выбирать теплообменники «Данфосс» таких размеров, которые обеспечивают максимально возможную скорость потока. Это поможет уменьшить осаждение накипи. Содержащиеся примеси также могут осаждаться в виде слоя на поверхности пластины. Примеси и известь могут быть удалены путем промывки теплообменника различными химическими веществами в зависимости от состава осадка. Компания «Данфосс» рекомендует использовать поставщиков услуг с проверенной технологией и опытом очистки теплообменников.

Промывка поможет удалить слой накипи и увеличить интенсивность теплопередачи, но может привести к сокращению срока службы теплообменника.

Совместимость материалов ТО с солесодержащими растворами