Zatvoreni rashladni sistemi | Vodo Service

Posted by | January 16, 2015 | Uncategorized | No Comments

Zatvoreni rashladni sistemi

Zatvoreni rashladni sistemi odnose toplotu iz procesa koristeći vodu, glikol, alkohol, slane rastvore ili slične supstance kao radni fluid i prenose je preko izmenjivača toplote na sekundarni rashladni uređaj ili dalje u okolinu. U toku rada voda recirkuliše kroz sistem i ne napušta ga, pa otuda i naziv zatvoreni rashladni sistem. U velikom broju slučajeva toplota se preko izmenjivača toplote prenosi na otvoreni rashladni sistem koji dalje šalje toplotu u atmosferu kao što je prikazano na slici 1. niže. Ponekad se toplota direktno preko izmenjivača šalje u atmosferu. Rashladni sistem automobila, kao i kućni klima uređaji predstavljaju primere zatvorenih rashladnih sistema gde se toplota preko izmenjivača prenosi na okolni vazduh, čije je strujanje potpomognuto ventilatorom.

rashladni sistemi

Slika 1. Zatvoreni rashladni sistem

Jedini mogući gubici vode na zatvorenom rashladnom sistemu se mogu dogoditi kroz nekontrolisano curenje na delovima opreme (najčešće na zaptivkama pumpi i spojnicama) ili usled havarijskih ispuštanja.  Nasuprot otvorenim rashladnim sistemima, ovde je proces evaporacije minimalan, ako ga uopšte i ima. Dnevni gubici usled curenja su oko 0,5% zapremine sistema, mada ponekad idu do 5% zapremine sistema ukoliko su curenja intenzivnija. Ukoliko su redovni gubici veći od ovoga takvi sistemi se nazivaju “skoro zatvoreni sistemi”. Treba težiti da zatvoreni sistem ima što manje gubitke i izvršiti mehaničke popravke i sanacije kako bi se curenja smanjila. To je važno i u pogledu hemijskog tretmana sistema čiji izbor će se prilagoditi nivou gubitaka vode kako bi se troškovi održavali minimalnim. Zatvoreni sistemi imaju prednost u tome što je moguća precizna kontrola temperature, kritičan faktor za mnoge procesne sisteme. Takođe, cena tretmana je niska jer su gubici radnog fluida mali. Zatvoreni sistemi mogu pouzdano raditi na veoma visokim temperaturama (93 °C i 14 bar), kao i na temperaturama ispod tačke mržnjenja ako koriste etilen-glikol, alkohol ili slane rastvore kao radne fluide.

Pošto se u sistemu dešava intenzivan prenos toplote na vodu, ona mora biti izuzetno hemijski čista kako se nečistoće i mineralne soli ne bi taložile na zidovima opreme. Zahtevani parametri kvaliteta vode za zatvorene sisteme su mnogo strožiji u odnosu na zahtevane parametre otvorenih sistema. Voda u najmanju ruku treba biti omekšana, a još bolje ako je demineralizovana preko reverzne osmoze ili jonskom izmenom.

Stvaranje naslaga kamenca najčešće nije problem zatvorenih rashladnih sistema zato što se koristi voda visoke čistoće koja nema mineralnih soli. Korišćenje kvalitetne vode smanjuje probleme sa mehaničkim pucanjima koja mogu nastati usled stvaranja naslaga. Zatvoreni sistemi su manje podložni mikrobiološkoj kontaminaciji jer uslovi sredine uglavnom ne pogoduju razvitku mikroorganizama.

Zatvoreni sistemi takođe imaju mnogo manje problema sa korozijom nego otvoreni rashladni sistemi zato što recirkulaciona voda nije zasićena kiseonikom, kao što je to slučaj kod otvorenih sistema. Jedina mesta na kojima kiseonik može da uđe u sistem su površina napojnog tanka, sama napojna voda i drugi manji otvori u sistemu. Pošto je potreba za napojnom vodom mala, dobar hemijski tretman može gotovo da eliminiše koroziju u potpunosti. Povećanje temperature vode povećava tendenciju stvaranja korozije što je značajno za sisteme koji rade na višoj temperaturi. Međutim, rastvorljivost kiseonika se smanjuje povećanjem temperature i ukoliko se primeni uklanjanje kiseonika iz sistema, zajedno sa hemijskim tretmanom, korozija će biti zanemarljiva.

Na sistemima koji nisu hemijski tretirani može se pojaviti rupičasta korozija, galvanska korozija ili korozija u pukotinama. Sistemi koji rade periodično i koji se povremeno isključuju imaju promenu temperature vode od radne temperature do temperature okoline. Dok je sistem isključen, kiseonik u vodi može dostići zasićenje, a zatim se osloboditi iz vode prilikom uključenja sistema i dostizanja radne temperature, što će izazvati napad na metalne delove i povećanje korozije. Konstrukcioni materijali zatvorenih rashladnih sistema obuhvataju niskougljenični čelik, nerđajući čelik, bakar, bakarne legure, aluminijum i dr. U slučaju da se u kontaktu nađu bimetalni parovi različitih metala, može se razviti galvanska korozija. Takođe, u pukotinama nastalim mehaničkim ili temperaturnim stresom na metal se stvaraju uslovi sredine koji se razlikuju od ostalih delova sistema po tome što se u njima mogu nagomilavati nečistoće u vodi i svojim delovanjem pojačavati koroziju.

Najznačajniji inhibitori korozije za zatvorene rashladne sisteme su hromati, molibdati i nitriti. Pravilan izbor inhibitora korozije zavisiće od materijala od kojih je izrađen sistem, kao i od uslova koji vladaju prilikom rada sistema.

Koncentracija hromata koja je potrebna za zaustavljanje korozije zavisi od toga da li je sistem izrađen od jedne vrste metala ili postoje mešavine, kao i od toga koliki je transfer toplote u uređaju. Generalno, veće koncentracije su potrebne kada je sistem sasvaljen od više metala koji čine bimetalni par, kako bi se sprečila galvanska korozija. Takođe, pH vrednost vode najčešće treba održavati od 7.5 – 9.5, osim u slučaju da u sistemu postoje delovi od aluminujuma kada pH ne sme preći 9.0 jer se njegova korozija mnogo uvećava preko te vrednosti. U sistemima kao što je zatvoreni sistem hlađenja kristalizatora u čeličanama, nivo hromata se mora držati veoma nisko jer je usled visokog transfera toplote moguća akumulacija i nagomilavanje hromata na granicama zrna metala kristalizatora, što može dovesti do stvaranja izolacionog sloja i problema sa pouzdanošću opreme. Tretmani hromatima su veoma efikasni, ali sve stroža regulativa zaštite životne sredine i maksimalni dozvoljeni limiti za ispuštanje hromata u vodu, eliminišu njihovu upotrebu ili je ograničavaju samo na one sisteme koji imaju jako malo i zanemarljivo ispuštanje vode.

Tretmani molibdatima predstvaljaju odličnu zaštitu od korozije sa ekološki prihvatljivim karakteristikama i bezbednijoj upotrebi u odnosu na hromate. Potrebno je održavati pH vode u opsegu 7.0 – 9.0. Molibdati su termalno stabilni na radnim temperaturama svih zatvorenih rashladnih uređaja i pružaju odličnu zaštitu od korozije pri korišćenju i meke i tvrde vode u sistemu. Ipak, ne bi trebalo da se upotrebljavaju ako je nivo kalcijuma Ca iznad 500 ppm (ovako tvrda voda i zbog mogućnosti stvaranja naslaga nije odgovarajuća za zatvorene sisteme).

Nitriti su takođe vrlo efikasni u zaštiti od korozije zatvorenih rashladnih sistema. Voda treba da ima pH veći od 7.0, pri čemu naravno treba paziti da nije veći od 9.0 ako u sistemu ima delova od aluminijuma. Nitriti predstavljaju potencijalni nutrijent za mikroorganizme u vodi i da bi se sprečila njihova razgradnja od strane mikroorganizama, potrebno je povremeno dozirati neoksidujući biocid u šok dozi.

U cilju zaštite zatvorenih rashladnih sistema koji se sastoje od više vrsta metala kao što su čelik, bakar, aluminijum i drugi, na raspolaganju su hemijski proizvodi koji se sastoje od mešavine molibdata, nitrita i azola koji pružaju odličnu zaštitu za svaki od pomenutih metala, ako se koncentracija proizvoda i pH vode održava odgovarajućom za sistem.

Zatvoreni rashladni sistemi obično zahtevaju dodatak antifriza ukoliko su radne temperature niske ili su smešteni u hladnijem okruženju, kao i u slučajevima da recirkulacija nije stalna pa može doći do zamrzavanja stajaće vode. Inhibitori korozije bazirani na hromatima nisu kompatibilni sa etilen-glikolom, pa bi trebalo koristiti molibdate ili nitrite.

 

 

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Pozovite nas