Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок»




Скачать 305.46 Kb.
НазваниеМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок»
страница1/3
Дата публикации13.11.2013
Размер305.46 Kb.
ТипМетодические указания
uchebilka.ru > Химия > Методические указания
  1   2   3
Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины
АЗОВСКИЙ МОРСКОЙ ИНСТИТУТ

Одесской национальной морской академии
Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок

Методы химического контроля котловой и питательной воды

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения лабораторных работ по дисциплине

«Технология использования воды, топлив и смазок»

Утверждено

Ученым советом АМИ ОНМА

протокол № от 2012

Мариуполь - 2012


УДК 543.3: 663.6

Т М 54

ББК 39.464.4

Методы химического контроля котловой и питательной воды: методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлива и смазок» / Сост. Е.Н.Крючкова. – Мариуполь: АМИ ОНМА, 2012. - 22 с.
Составитель: Е.Н.Крючкова, канд. хим. наук, доц. кафедры ЭСЭУ.
Изложены теоретические материалы о методах докотловой водоподготовки, водных режимах котлов, нормы качества котловой и питательной воды и экспресс методы осуществления химконтроля с помощью лабораторий Unitor, Drew Marine и других. Подробно описаны методы анализа котловой и питательной воды с помощью экспресс лаборатории водоконтроля (ЭЛВК). Разработаны для студентов 3 курса специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок» Азовского морского института Одесской национальной морской академии.
Викладенi теоретичнi матерiали о методах докотловоi обробки води, водяних режимах котлов, норми якостi котловоi та питноi води та експрес методи здiйсненя хiмконтролю за допомогою лабораторiй Unitor, Drew Marine та iнших. Подробно описанi методи аналiза котловоi та питноi води за допомогою експрес лабораторii водоконтроля (ЕЛВК). Розроблено для студентiв 3 курсу спецiальностi «Експлуатацiя суднових енергетичних установок» Азовського морського iнституту Одеськоi нацiональноi морськоi академii.
Рецензент: А.А.Соловьев,

Канд. техн.н, доц. АМИ ОНМА


Рассмотрено и одобрено

на заседании кафедры ЭСЭУ

протокол № от 2012.
Рекомендовано метод.

советом АМИ ОНМА

протокол № от 2012.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………

1.Методы докотловой и внутрикотловой водоподготовки…………………….4

1.1.Примеси, загрязняющие природную воду…………………………………..4

1.2.Докотловая водообработка…………………………………………………...5

1.2.1.Обработка воды в водоопреснительных установках……………………..5

1.2.2.Обработка воды на ионообменных фильтрах……………………………..6

1.2.3.Термическая деаэрация……………………………………………………..7

1.2.4.Обратный осмос……………………………………………………………..8

1.2.5.Магнитный метод обработки воды……………………………………….10

1.3..Внутрикотловая водообработка……………………………………………10

1.3.1.Химические методы внутрикотловой обработки воды…………………10

1.3.2.Ультразвуковой метод…………………………………………………….12

2.Эксплуатационный химический контроль на судах………………………..12

2.1.Показатели качества котловой и питательной воды……………………...12

2.2.Методы проведения анализов котловой и питательной воды при помощи лабораторий фирм Unitor и Drew Marine………………………………………14

2.3.Методы проведения анализов котловой и питательной воды при помощи ЭЛВК……………………………………………………………………………..15

3.Контрольные вопросы……………………………………………………...…19

4.Задание на лабораторные работы…………………………………………….19

4.1.Задание лабораторной работы №1«Анализ котловой воды»………….....19

4.2.Задание лабораторной работы №2 «Анализ питательной воды».. ………19

5.Список рекомендуемой литературы……...………………………………….20

Приложение А. Рекомендации по соблюдению фосфатно-нитратного

режима……………………………………………………………........................21

Приложение Б.Правила техники безопасности при выполнении

лабораторных работ……………………………………………………………..22

ВВЕДЕНИЕ

Развитие науки и техники, постоянное усовершенствование судов речного и морского флота, уровня технической эксплуатации судовых энергетических установок требуют подготовки вахтенных механиков соответствии с конвенцией ПДМНВ. В связи с этим важная роль в подготовке бакалавров судовой энергетики отводится изучению дисциплины «Технология использования воды, топлива и смазок» на судах.

Важным моментом в обслуживании судового энергетического оборудования является водоподготовка и химический контроль котловой и питательной воды паровых котлов. После окончания изучения дисциплины курсант (студент) должен уметь самостоятельно осуществить эксплуатационный химический контроль котловой и питательной воды при помощи судовых лабораторий водоконтроля. Правильно проведенные исследования позволят грамотно осуществить продувку котла и дозировать препараты для поддержания режимов судового энергетического оборудования.

Необходимые знания и умения студент получает в процессе выполнения лабораторных работ по анализу котловой и питательной воды.
^ 1.МЕТОДЫ ДОКОТЛОВОЙ И ВНУТРИКОТЛОВОЙ ВОДОПОДГОТОВКИ

1.1.Примеси, загрязняющие природную воду

Вода является прекрасным растворителем и содержит катионы жесткости кальций и магний. В пресной воде превалируют катионы кальция, в морской воде больше катионов магния. В сильно минерализованных водах морей и океанов преобладают катионы натрия. Анионы хлора присутствуют во всех водах. Большая их концентрация характерна для соленых вод морей и океанов. Соленость такой воды определяется по ее электропроводности и пересчитывается на содержание хлоридов натрия. Сульфат-анионы характерны для всех природных вод. Анионы гидрокарбонатов появляются в воде в результате растворения углекислого газа атмосферы. В дистиллированной воде, в которой отсутствует буферирующий эффект солей жесткости, растворенная угольная кислота является причиной кислой реакции среды (рН дистиллированной воды на уровне 5,6). В воде также присутствуют соединения кремния.

Соли, содержащиеся в природных водах, являются причиной образования накипей на поверхностях нагрева. Накипи, содержащие щелочноземельные металлы, образуются из карбонатов и силикатов кальция и магния, а также из сульфатов кальция. Накипи препятствуют процессам теплообмена, приводят к снижению коэффициента полезного действия энергетического оборудования, к перегреву и прогоранию котельного металла, под слоем окисных отложений протекает интенсивный процесс подшламовой коррозии.

Таким образом, техническая эксплуатация судовых энергетических установок невозможна без проведения водоконтроля и водообработки. Основными задачами водообработки являются предотвращение накипеобразования на поверхностях нагрева и коррозии конструкционных материалов.
1.2.Докотловая водообработка

Для предотвращения накипеобразования применяется предварительная очистка воды. Используется совокупность вспомогательных механизмов и систем, используемых для получения пресной воды из забортной морской. Водоопреснительные установки является составной частью вспомогательной энергетической установки. Вода, получаемая в водоопреснительных установках, называется опресненной. Цель опреснения — пополнение запасов технической воды (питательной и дистиллированной) и бытовой (питьевой и мытьевой). Обычно водоопреснительные установки для получения технической воды называются испарительными, а для бытовой — опреснительными. Существуют следующие способы опреснения воды: выпаривание (дистилляция), вымораживание (получение воды из пресного льда, который образуется при медленном замерзании соленой воды), электродиализ (перенос под действием электрического поля молекул воды через мембрану, задерживающую ионы солей) и гиперфильтрация (прокачивание воды под давлением через трубы, облицованные пленкой, пропускающей пресную воду и задерживающей ионы солей).
1.2.1.Обработка воды в водоопреснительных установках

Водоопреснительные установки, основанные на выпаривании забортной воды, пока преобладают на судах. Главными элементами этих установок являются испаритель и конденсатор. По способу обеспечения испарения забортной воды различают кипящие и пленочные испарители. В кипящих испарителях нагревательные элементы расположены непосредственно в воде, температура которой доводится до температуры кипения. К ним относятся вакуумные испарители, давление в которых обеспечивает кипение при более низких температуpax (используются на судах с 1922 г.); адиабатные испарители, в которых испарение происходит с поверхностей струй или потока, предварительно нагретых ниже температуры кипения. В таких испарителях количество прокачиваемой воды должно в 8 — 16 раз превышать производительность опреснителя (применяются на судах с 60-х гг., их производительность достигает 600 т/сут). В пленочных испарителях испарение происходит из пленки воды толщиной 0, 02 — 0, 03 мм, образующейся на поверхности нагрева, чем достигается более интенсивная теплопередача. Эти испарители в промышленности используются с 1930-х гг., а на судах — с 1964 г. Их достоинством являются малые масса и габариты. В водоопреснительных установках забортная вода может нагреваться паром, электроэнергией и за счет утилизации теплоты отходящей охлаждающей воды или выпускных газов двигателей. Для приготовления пресной питьевой воды дистиллят (выпаренную воду) дополнительно минерализуют и обеззараживают в специальных установках.

Кристаллогидратный способ основан на медленном замораживании соленой воды. В результате можно отделить замороженную пресную воду от солей.

Электродиализ основан на принципе удаления анионов и катионов из камер обессоливания под действием электрического поля.

Способ гиперфильтрации основан на применении специально обработанных пленок, которые под высоким давлением способны пропускать молекулы воды, но не пропускают гитратированные ионы растворенных солей.

Химическое опреснение основано на образовании нерастворимых соединений компонентов морской воды с добавляемыми реагентами и их последующее осаждение.
1.2.2.Обработка воды на ионообменных фильтрах.

Способом умягчения воды является докотловая обработка методом катионирования. Исходную воду сначала пропускают через кварцевый (он же солерастворитель), а затем через катионитовый фильтры. Катионитовым материаллом чаще всего служат сульфированные угли, вофатит или катионит.

При фильтрации воды через слой сульфированного угля происходит химическая реакция, в результате которой вода отдает углю соли кальция и магния, образующие в котле накипь, а получает от него соли натрия, не дающие накипи при нагреве воды. Обменная способность (регенерация) катионита восстанавливается за счет промывки его слоя 5-10% процентным раствором поваренной соли.

Катионитовый фильтр - цилиндрический резервуар, в нижней части которого находится дренажное устройство, которое предназначено для равномерного распределения подходящей воды по всей поверхности поперечного сечения фильтра.

Эксплуатация катионитового фильтра сводится к последовательному проведению работ по умягчению воды, взрыхлению катионита, его регенерации и отмывке.

Уплотненный и загрязненный сульфированный уголь взрыхляется и очищается путем промывки потоком воды из бака, который расположен выше фильтра, или с помощью центробежного насоса. Сульфоуголь взрыхляется обычно в течение 15 мин. Если же за это время сливная вода не становиться светлой, то промывку осуществляют до полного осветления. В случае появления в пробе воды быстро оседающих зерен катионита снижают интенсивность взрыхления. Из солерастворителя через слой сульфированного угля сверху вниз в течение 12-15 мин пропускают раствор поваренной соли. При регенерации расходуется 4 м3 воды на 1 м3 сульфированного угля. Фильтр отмывается чистой водой, температура которой до 50 °С, в течение 25-30 мин. Завершают отмывку, когда параметры жесткости отмывочной воды будет не больше 0,1 мг-экв/л. Из дренажного устройства фильтра вода отводится в специальный бак для питания котлов. Фильтр выводят на регенерацию при жесткости умягченной воды более 0,1 мг-экв/л.

Для непрерывного получения умягченной воды устанавливается не менее 2 катионитовых фильтров.

Производительность катионитовых фильтров зависит от площади фильтрации – от10 мэкв/ч до 100 мэкв/ч для фильтров с площадью фильтрации от 0,81 м2 до 7,1 м2 , соответственно.

1.2.3.Термическая деаэрация

В воде всегда содержатся растворенные агрессивные газы, прежде всего кислород и углекислота, которые вызывают коррозию оборудования и трубопроводов. Коррозионно-активные газы попадают в исходную воду в результате контакта с атмосферой и других процессов, например, ионном обмене. Основное коррозионное воздействие на металл оказывает кислород. Углекислота ускоряет действие кислорода, а также обладает самостоятельными коррозионными свойствами.

Для защиты от газовой коррозии применяется деаэрация (дегазация) воды. Наибольшее распространение нашла термическая деаэрация. При нагреве воды при постоянном давлении растворенные в ней газы постепенно выделяются. Когда температура повышается до температуры насыщения (кипения), концентрация газов снижается до нуля. Вода освобождается от газов.

Недогрев воды до температуры насыщения, соответствующей данному давлению, увеличивает остаточное содержание в ней газов. Влияние этого параметра весьма существенно. Недогрев воды даже на 1°С не позволит достичь требований «Правил ...» для питательной воды паровых и водогрейных котлов.

Концентрация растворенных в воде газов очень мала (порядка мг/кг), поэтому недостаточно выделять их из воды, а важно еще удалить их из деаэратора. Для этого приходится подавать в деаэратор избыточный пар или выпар, сверх количества, необходимого для нагрева воды до кипения. При общем расходе пара 15-20 кг/т обрабатываемой воды, выпар составляет 2-3 кг/т. Снижение выпара может существенно ухудшить качество деаэрированной воды. Кроме того, бак деаэратора должен иметь значительный объем, обеспечивающий пребывание в нем воды не менее 20 ... 30 минут. Длительное время необходимо не только для удаления газов, но и для разложения карбонатов.

Для деаэрации воды для паровых котлов применяются в основном термические двухступенчатые деаэраторы атмосферного типа (ДСА), работающие при давлении 0,12 МПа и температуре 104 °С. Такой деаэратор состоит из деаэрационной головки, имеющей две или более перфорированные тарелки, или другие специальные устройства, благодаря которым исходная вода, разбиваясь на капли и струи, падает в аккумуляторный бак, встречая на своем пути движущийся противотоком пар. В колонке происходит нагрев воды и первая стадия ее деаэрации.

Вакуумные деаэраторы работают при температурах воды от 40 до 90 °С. Вакуумные деаэраторы имеют множество существенных недостатков: большая металлоемкость, большое количество дополнительного вспомогательного оборудования (вакуумные насосы или эжекторы, баки, насосы), необходимость расположения на значительной высоте для обеспечения работоспособности подпиточных насосов. Главным же недостатком является наличие существенного количества оборудования и трубопроводов, находящихся под разряжением. В результате через уплотнения валов насосов и арматуры, неплотности во фланцевых соединениях и сварных стыках в воду поступает воздух. При этом эффект деаэрации полностью пропадает и даже возможен рост концентрации кислорода в подпиточной воде по сравнению с исходной.
1.2.4.Обратный осмос

Обратный осмос - технология очистки воды. В основе обратно осмотического метода очистки воды лежит явление осмоса, широко распространенное в природе. В частности, обратный осмос обеспечивает процесс обмена веществ в живых клетках.

Осмос - это самопроизвольный процесс перехода воды через полупроницаемую мембрану, из раствора с большей концентрацией соли в раствор с меньшей концентрацией соли в условиях, когда соль не проникает через мембрану. Процесс останавливается по достижении осмотического равновесия, т.е. когда разница давлений растворов будет равна разности их осмотических давлений. Если с одной стороны от мембраны поместить чистую воду, то при равновесии разница давлений воды и раствора будет равна осмотическому давлению раствора. Таким образом, осмотическое давление - это избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану.Величина смотического давления определяется по формуле: π= СxRxT, где: π - осмотическое давление (Па); С - молярная концентрация растворенного вещества, моль/л; R - газовая постоянная, бар/(К×моль); Т - температура, К. Зависимость осмотического давления от концентрации растворенного вещества проиллюстрирована в табл. 1 на примере раствора хлорида натрия NaCl.Чем больше концентрация раствора, тем больше создаваемое им осмотическое давление.

^ Обратный осмос - это процесс, обратный осмосу, как следует из названия, т.е. процесс перехода воды из более концентрированного раствора в менее концентрированный раствор под действием внешнего давления. Внешнее давление должно превышать разницу осмотических давлений растворов. На этом принципе основан обратно осмотический метод очистки воды.

В мембранах для обратного осмоса различия в структуре четко не определяются. На микроуровне мембраны являются однородными. Предполагается, что основным механизмом переноса вещества через мембрану обратного осмоса является диффузия или, точнее, активированная диффузия.


Рис.1.1. Схематическое изображеие процессов осмоса и обратного осмова.

  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине...
Технология использования топлив и смазочных материалов на судах: методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания для выполнения практической работы по дисциплине...
Технология очистки судовых котлов от накипных отложений : методические указания для выполнения практической работы по дисциплине...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания для выполнения практической работы по дисциплине...
Технология корректировки состава котловой воды: метоические указания для выполнения практической работы по дисц. «Технология использования...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Компьютерная графика»
Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Компьютерная графика» (для студентов, обучающихся по направлению...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине 
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Водоснабжение (для студентов 4 курса всех форм обучения специальности...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «электромагнитная техника»
Методические указания к выполнению лабораторных работ и контрольных заданий по дисциплине "Электромагнитная техника". Раздел "Электромагнитные...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «прикладная гидроэкология»
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладная гидроэкология» (для студентов 3 курса дневной формы...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания для лабораторных работ по курсу "Микропроцессорные системы"
Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу "Микропроцессорные системы" / Составители: В. В. Гриненко, И. А....

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Методические указания предназначены для студентов и преподавателей университета

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология использования воды, топлив и смазок» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Физика” для студентов всех специальностей (Разделы: “Механика”,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<