Переход примесей из воды в насыщенный пар.

Примеси, содержащиеся в воде, могут перейти в равновесный с ней насыщенный пар за счет уноса влаги паром (влажность пара ω) и за счет растворимости в насыщенном паре. В двухфазной равновесной системе между концентрациями растворенного вещества в паре С_п и воде С_в поддерживается определенное соотношение, которое называется коэффициентом распределения K_p

Коэффициент распределения К_p характеризует физико-химические процессы, зависит от давления (температуры) в системе, свойств растворенного вещества и раствора, в котором кроме данного вещества обычно содержатся другие компоненты.

Коэффициент распределения K_p, рассчитанный по (11.17), называют еще видимым коэффициентом распределения (иногда обозначают K_p^вид). Коэффициент K_p не учитывает формы существования вещества в растворе: молекулярную и ионную.

Аналогично вводятся понятия истинных коэффициентов распределения для молекулярной К_м и ионной К_и форм.

I - весьма слабые электролиты (n < 1), в водных растворах почти недиссоциированы, коэффициент распределения при p = 11 МПа и выше составляет десятки процентов (типа гидратированных оксидов железа, алюминия и т.п.);

II - менее слабые электролиты (n = 1…3), коэффициент распределения в том же диапазоне - проценты (типа кремнекислоты);

III - сильные электролиты (n > 3), практически полностью диссоциированы, коэффициент распределения - десятые, сотые и меньшие доли процента (силикаты, сульфаты, фосфаты натрия, кальция).

Ионные формы растворенных веществ более гидратированы, координационное число n у них больше, а коэффициент распределения - меньше, чем у молекулярной формы. Видимый коэффициент распределения К_p зависит от К_м, К_и и доли диссоциированных молекул.

На β влияет не только давление, но и показатель рН. Поэтому при одном и том же давлении К_р будет различным в зависимости от показателя рН (рис. 11.12). Однако К_p для Fe₃O₄, SiO₂, CuO в широких пределах изменения показателя рН (в рабочем диапазоне для паровых котлов) постоянен. Объясняется это тем, что для слабых электролитов β ≈ 1, (1-β) ≈ 0, т.е. К_p ≈ K_м.

Для сильных электролитов (соли сильных оснований и кислот) определяется степень диссоциации α (доля ионной формы вещества), которая зависит от концентрации электролита и давления (плотности), но не зависит от показателя рН. Коэффициент распределения (видимый) выражается через степень диссоциации в воде α_в и средние коэффициенты активности в воде f_в и паре f_п:

Из (11.23) видно, что K_p изменяется от значения при α_в =1 до К_м при α_в = 0 (рис. 11.13). Соответствующие лучи для и К_м представлены на (рис. 11.14).

При 0 < α_в<1 кривые для K_p расположены между этими лучами. Коэффициенты и К_м при ρ′/ρ″ = 10 (р = 12 МПа) отличаются на два порядка (в 100 раз). Растворимость в воде тазов Н₂, Не, Ne, молекулы которых имеют небольшие размеры, весьма мала. Газы СО₂ Cl, H₂S, SO₂ NH₃, молекулы которых образуют водородные связи и химические соединения с молекулами воды, растворяются хорошо. В области низких и умеренных температур (рис. 11.15) растворимость газов уменьшается с ростом температуры, достигая минимального значения для легких газов (гелий, водород, неон) при 50°С, для кислорода - при 90…100°С, для оксида углерода СО₂ - при 150°С, затем происходит увеличение растворимости. Для аммиака NH₃ минимума растворимости нет. В диапазоне давлений (до 30…35 МПа), при которых работают энергетические блоки, растворимость газов пропорциональна давлению.

Для правильного выбора водно-химического режима парового котла и внутрибарабанных устройств необходимо знать не только К_p и ω, но и соотношение между ними.

При низком давлении в барабане (р = 4 МПа) коэффициент распределения К_p выше влажности ω при n < 2 ((рис. 11.17), т.е. для весьма слабых и некоторых слабых электролитов. К ним относятся Fe₃O₄, А1₂O₃, CuO, B₂O₃, SiO₃. Продукты коррозии (Fe₃O₄, А1₂O₃ и др.) имеют малую растворимость в воде, поэтому даже при высоком значении K_p концентрация их в паре мала.

Особое значение имеет кремнекислота H₂SiO₃ - в воде ее заметное количество, и в паре она хорошо растворяется. Сильные электролиты имеют К_p << ω, и их концентрация в воде особого влияния на качество пара не оказывает, если предусмотреть достаточную эффективность сепарации пара. По содержанию SiO₂, в воде устанавливается предельно допустимое значение.

При среднем давлении (р = 11 МПа) весьма слабые и слабые электролиты (n < 3) имеют К_p > ω, причем для Fe₃O₄, А1₂O₃ это превышение составляет примерно три порядка, для SiO₂ - два порядка. Сильные электролиты имеют еще К_p < ω. Для этого давления становится актуальным для получения чистого пара снижение концентрации слабых электролитов в воде, улучшение сепарации и промывки пара.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: