Файл: 5. получение искусственного холода.pdf

Самый доступный хладоноситель — это вода, но вследствие высокой температуры замерзания ее используют в установках кондиционирования воздуха и в технологических процессах при t > 0
°С. При температуре t < 0 °С применяют водные растворы солей хлорида натрия NaCl, хлорида кальция СаСl
2
Рис. 1. Зависимость температуры замерзания рассола от концентрации соли
Физические свойства растворов NaCl и СаС1 2
(рассолов) зависят от концентрации соли в растворе. На рис. 1 показана зависимость температуры замерзания рассола t
З
от концентрации соли. Кривые выделения льда 1 показывают, что с увеличением концентрации соли t
З
уменьшается. При достижении концентрации, которая называется криогидратной или эвтектической (точка К), раствор имеет самую низкую температру t
З
и называется эвтектическим
(легко плавящимся). Самая низкая t
З
= -21,2 °С при концентрации 23,1 % соли на 100 кг раствора для хлорида натрия и t
З
= -55 °С при концентрации 29,9% соли на 100 кг раствора — для хлорида кальция. Кривые выделения соли 2 показывают, что с увеличением концентрации выше криогидратной t
З
раствора резко повышается.
Концентрация рассола всегда должна соответствовать режиму работы установки и никогда не должна быть больше концентрации, соответствующей криогидратной точке К. При увеличении концентрации увеличивается плотность рассола и уменьшается его теплоемкость, что приводит к росту затрат электроэнергии на работу рассольного насоса. Но концентрация рассола и не должна быть низкой для предотвращения замерзания его в испарителе.
Для уменьшения коррозирующего действия рассолов на металлические части оборудования в них добавляют пассиваторы: силикат натрия, хромовую соль, фосфорные кислоты.
Коррозирующее действие, которое оказывают на металлы растворы, можно снизить, поддерживая концентрацию водородных ионов pH (водородный показатель) на уровне 7...10, при котором рассол не содержит активной кислоты или щелочи и является нейтральным или слабощелочным. При более низком или высоком pH коррозия ускоряется. Для поддержания pH рассола на должном уровне применяют свежегашеную известь для кислых рассолов при pH < 7 и газообразный диоксид углерода — для сильнощелочных при pH >10.
Кроме того, применяют пассиваторы (ингибиторы) (от лат. inhibeo — останавливаю, задерживаю). Эти вещества образуют на металлических поверхностях защитную пленку и замедляют процесс коррозии. В качестве ингибиторов используют хроматы натрия Na
2
CrО
4
, калия
К
2
СrО
4
, бихромат натрия Na
2
Cr
2
O
7
·2H
2
O с гидроксидом натрия NaOH (каустической содой), гидрофосфат натрия Na
2
HPО
4
·12Н
2 0. На 1 м
3
рассола СаС1 2
расходуется 1,6 кг Na
2
Cr
2
O
7
·2H
2
O и
0,43 кг NaOH, а для рассола NaCl соответственно 3,2 кг и 0,86 кг. Для борьбы с коррозией применяют также цинковую пыль. В рассол ее нужно добавлять малыми порциями до 960 г/м
3
Для снижения энергозатрат на перемещение рассолов и увеличения объемной подачи насосов в рассолы иногда добавляют высокомолекулярные соединения — поверхностно-активные вещества
(ПАВ) в количествах 0,03...0,07 %. ПАВ способствуют уменьшению потерь на трение и пропускной способности рассольных трубопроводов.