Абсорбционни чилъри

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 3, 2007

Причини за повреждане на абсорбционните охладители

Процесът на абсорбционно охлаждане на базата на литиев бромид е подходящ за използване в централни климатични системи с висока производителност. Известно е, че във вакуум водата започва да кипи при ниска температура. Това води до охлаждане на изпарителя или серпентините с охлаждаща вода. С натрупването на водни пари в охладителя се нарушава състоянието на вакуум. За поддържане на вакуума се добавя литиев бромид, който абсорбира водните пари. Разреденият литиев бромид губи способността си да абсорбира вода и трябва да бъде възстановен, за да продължи работният цикъл на чилъра. Възстановеният литиев бромид възобновява абсорбционните си свойства, а кондензиралата вода отново се изпарява, след което цикълът се повтаря. Този термодинамичен цикъл би бил сравнително елементарен за изпълнение, ако не бе в сила обстоятелството, че литиевият бромид при 50% концентрация е агресивен по отношение на нисковъглеродна стомана. Корозионният процес вътре в абсорбционните охладители затруднява поддръжката им, тъй като топлообменникът и нагряващите елементи се замърсяват с корозивни отпадъци. Единствените подвижни елементи в абсорбционните чилъри са различни като конструкция помпи, които изпълняват важната задача да циркулират работните флуиди. Въпреки това, не е нещо необичайно да се открие, че след експлоатация в продължение на няколко години, работата на охладителите е далеч от оптималната, а поддръжката им става все по-скъпа, което в крайна сметка води до преждевременния им брак.

Влошаване на проектните им параметри

Какви са основните причини за влошаването на проектните параметри на абсорбционните чилъри? Според специалисти, за това основно е виновен въздухът или, по-точно казано, съдържащият се в него кислород. Когато в абсорбционния охладител проникне въздух, той внася кислород, който на свой ред предизвиква катодна реакция. Вследствие на нея се наблюдава процес на корозиране на металните части на чилъра. При разтварянето си във вода кислородът освобождава свободни електрони в разтвора. Тези свободни електрони се поглъщат от желязото или железните сплави, при което първо се наблюдава образуването ръжда, а след това и на черен железен окис.

Случайното проникване на въздух не може да разтвори достатъчно желязо, което да запуши фините дюзи на разпръскващите колектори и топлообменниците, като по този начин да доведе до повреждането на охладителя. Продължителното проникване на въздух е това, което може да причини повреда на охладителните системи, работещи с литиев бромид. Когато проникването на въздух спре, се прекратява и проникването на кислород в системата. Следователно, корозионният процес спира от само себе си. Тъй като работоспособността на абсорбционния охладител се влияе в голяма степен от поддържането на вътрешен вакуум, загубата на вакуум вследствие проникване на въздух води до повреждане на системата. Въздушните утечки следва да се открият и, преди системата да се върне в експлоатация, причините за проникване на въздух да се отстранят.

Поддръжка на абсорберите

Абсорберите се поддържат трудно в реални експлоатационни условия. Поддръжката на тези охладителни уредби следва да се извършва от висококвалифицирани сервизни специалисти. За да се направи правилна оценка на работата на съоръжението, специалистите трябва да имат необходимите професионални познания и опит да различат различните шумове, с които е съпроводена работата му, както и да определят възможните причини за неефективната му експлоатация. Когато охладителят се повреди, обикновено работната му температурата е висока, а времето за откриване и отстраняване на причините за проникване на въздух - минимално. Към специалните продухващи механизми на чилъра е възможно свързването на външна вакуум помпа. По този начин вакуумът се повишава до такава степен, че в някои случаи охладителите могат да работят дори с немалък отвор в корпуса си. Ако проникването на въздух не бъде прекратено, системата ще се повреди напълно. Съоръжението ще продължи да работи, тъй като външната помпа продължава да поддържа изкуствено висока степен на вакуум. Корозивният процес, обаче, се интензифицира поради продължаващото проникване на кислород в съда с литиев бромид. В този случай, външната вакуумна помпа допринася за повреждането на охладителя.

Действие на химичните добавки

Съществува и друга причина за влошаване на експлоатационните характеристики на абсорбционните охладители, а именно неподходящ химичен състав на използваните разтвори. За да се избегне проблемът, са правени много експерименти с добавяне на различни инхибитори в съда с литиев бромид. Всичко, което е необходимо за протичане на охлаждащия цикъл, е литиев бромид и вода, но с течение на времето към разтвора следва да се добавят различни химикали. Обикновено те включват до 48% бромоводородна киселина, литиев хидроокис, литиев нитрат, литиев хромат, литиев арсенат и литиев молибдат.

Всички описани химични съединения се въвеждат с цел контролиране на вътрешната корозия. И докато всеки от тези химикали наистина оказва някакво въздействие върху вътрешната корозия, без подходящ и постоянен контрол на текущия химичен състав на литиевия бромид, химичните добавки могат да причинят повече вреда, отколкото полза.

Защита на металните части на охладителя

Абсорбционният охладител е конструиран основно от два вида метали. Това са желязо или железни сплави в стоманения корпус и мед или медни сплави в топлообменните тръби. И желязото и медта реагират с кислорода, което води до корозия. Защитата на някои от използваните метали обикновено не повишава корозионната устойчивост на останалите материали. Например, желязото и железните сплави са уязвими при нисък рН на разтвора, който, от своя страна, не е опасен за конструираните от мед и сплавите му елементи на охладителя. Разбира се, обратното също е в сила. По тази причина, защитата на един или друг метал е въпрос на компромис. За “спасяването” и на двата метала е необходимо да се поддържа баланс. А това изисква задълбочени познания по химия на металите. Бромоводородната киселина и литиевият хидроокис променят киселинността на разтвора. Киселината понижава pH, докато хидроокисът го повишава.

Други химикали (нитрати, хромати, арсенати и молибдати) са специфични инхибитори, основно предназначени за защита на съдържащи желязо елементи на охладителя. Както вече бе подчертано, съдържащите мед метали са естествено защитени при нисък pH на разтвора. Ако в разтвора на литиев бромид се поддържа нисък pH, стоманените елементи на охладителя се защитават чрез добавянето на подходящ инхибитор. Нитратът има свойството да стимулира образуването на железен окис. Образуваният окис се отлага върху стоманената повърхност и предотвратява протичането на корозионните процеси. Недостатък на метода е постепенното нарастване на дебелината на окисния слой до момент, в който определени парчета се отлюпват в разтвора. Образуваните отпадъчни продукти могат да причинят значителни проблеми.

Вследствие на добавянето на нитрат се образува амоняк. При корозията на стоманата се отделя водороден газ. Водородът реагира с нитрата и го редуцира до амоняк. Амонякът е много вреден за съдържащите мед елементи на охладителя. Той интензифицира скоростта на корозия на съдържащите мед метали.




Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top