中央空调制冷设备清洗保养知识(一)
中央空调制冷设备按制冷方式不同可分为压缩式制冷和吸收式制冷两种。其中,压缩式制冷是用氟利昂做制冷剂,利用液态氟利昂在汽化时吸收热量的原理制冷的,如下图:
压缩机
冷凝器
膨胀阀
体积收缩,变为高温 与冷却水进行
高压制冷剂气体 热量交换变为
低温高压液体
蒸发器
低温低压液体状态不稳定汽化 高压液体经过膨胀后
吸收冷冻水热量 ,再由管道 变为低温低压液体
将冷水输送至室内
随着制冷设备使用,制冷效率会慢慢降低,仔细分析是由以下原因造成的:
一、循环水系统中各种水垢的生成
形成原因:
天然水中溶解有各种盐类,如重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等。其中以溶解的重碳酸盐。其中以溶解的重碳酸盐如Ca(HCO3)2 、Mg(HCO3)2因此,如果使用含重碳酸盐较多的水作为冷却水,当它通过换热器传热表面时,会受热分解:
Ca(HCO3)2====CaCO3↓+H2O↓+CO2↓
冷却水通过冷却塔相当于一个曝气过程,溶解在水中的CO2会逸出,因此,水的PH值会升高。此时,重碳酸盐在碱性条件下也会发生如下的反应:
Ca(HCO3)2+2OH====CaCO3↓+2H2O↓+CO2-3↓
当水中溶有氯化钙时,还会产生下列置换反应:
CaCl2+CO2-3=====CaCO3↓+2Cl-
如水中溶有适量的磷酸盐时,磷酸根将与钙离子生成磷酸钙,其反应为:
2PO3-4+3Ca2+=====Ca3(PO4)2↓
上述一系列反应中生成的碳酸钙和磷酸钙均属微溶性盐,它们的溶解度比氯化钙和重碳酸钙要小得。在20℃时,氯化钙的溶解度是37700mg/L;在0℃时,重碳酸钙的溶解度是2630mg/L;而碳酸钙溶解度只有20mg/L,磷酸钙的溶解度就更小,是0.1mg/L。此外,碳酸钙和磷酸钙的溶解度与一般的盐类不同。它们不是随着温度的升高而升高,而是随着温度的升高而降低,因此,在换热器的传热表面上,这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出。当水流速度比较或传热面比较粗糙时,这些结晶沉积物就容易沉积在传热表面上。
此外,水中溶解的硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等,当其阴、阳离子浓度的乘积超过其本身溶度积时,也会生成沉淀沉积在传热表面上。
这类沉积物通常称为水垢。因为这些水垢都是由无机盐组成,故又称为无机垢;由于这些水垢结晶致密,比较坚硬,故称之为硬垢。它们通常牢固地附着在换热表面上,不易被水冲洗掉。
大多数情况下,换热器传热表面上形成的水垢是以碳酸钙为主的。这是因为硫酸钙的溶解度远远大于碳酸钙。例如在0℃时,硫酸钙的溶解度是1800mg/L,比碳酸钙约大90倍,所以碳酸钙比硫酸钙更易析出。同时天然水中溶解的磷酸盐较少,因此,除非向水中投加过量的磷酸盐,否则磷酸钙水垢将较少出现。
危 害:
①降低设备换热效率3%--10%
②容易阻塞冷凝器中的钢管,轻则降低流量,影响制冷效果。严重时冷凝器中的钢管甚至堵死,以至报废。
③给一些厌氧细菌繁殖提供场所。
二、循环水系统中金属的腐蚀
形成原因:
在冷却水系统的正常运行过程中以及化学清洗过声中,奋属常常会发生不同形态的腐蚀。
根据金属腐蚀理论的知识,通过仔细观察腐蚀试样或损坏设备的金属腐蚀形态,在配合一些其他的方法,人们常常能找出产生腐蚀的原因和解决腐蚀问题的措施,所以研究冷却水系统中金属的腐蚀形态是一种十分有用的方法。
一、均匀腐蚀
均匀腐蚀又称全面腐蚀或普通腐蚀。其一般特点是腐蚀短程在金属的全部暴露表面上均匀地进行。在腐蚀过程中,金属逐渐变薄,最后被破坏。
对碳纲而言,均匀腐蚀主要发生在低PH的酸性溶液中。例如,冷却水系统中的碳纲换热器用盐酸、硝酸或硫酸等无机酸进行化学清洗时,如果没有在这些酸中添加适当的腐蚀剂,则碳钢将发生明显的均匀腐蚀。又如,在加酸调节PH的冷却水系统中,如果加酸过多,冷却水的PH降到很低时,碳钢的设备也将发生明显的均匀腐蚀。
二、电偶腐蚀
电偶腐蚀又称双金属腐蚀或接触腐蚀。
当两种不同的金属侵在导电性的水溶液中时,两种金属之间通常存在着电位差。如果这些金属互相接触或用导线连接,则该电位差就会驱使电子在它们之间流动,从而形成一个腐蚀电池。与不接触时相比,耐蚀性较差的金属(即电位较低的金属)在接触后速度通常会增加,而耐蚀性较好的金属(即电位较高的金属)在接触后腐蚀速度将下降。
电偶序是按金属或合金的腐蚀电位Ec的高低而排列的顺序,而电动序则是按纯金属或元素的标准电极电位而排列的顺序。要预测电偶腐蚀中产电偶关系,采用电偶序比采用电动序要更为合理。
冷却水系统中电偶腐蚀的实例之一是换热器中黄铜换热管和碳钢管板或钢制水室之间在冷却水中发生的电偶腐蚀。在腐蚀过程中,被加速腐蚀的是很厚的钢制管板或水室,而不是薄的铜管。由于钢制管板或水室的壁较厚,因而仍可长期使用。
三、缝隙腐蚀
浸泡在腐蚀性介质中的金属表面,当其处于缝隙或其他的隐蔽区域内时,常会发生强烈的局部腐蚀。这种腐蚀常常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、金属的腐蚀产物以及螺帽、铆钉帽下缝隙内积存的少量静止溶液有关。因此,这种窿蚀形态被称作缝隙腐蚀,有时也被称作垢下腐蚀、沉积(物下)腐蚀、垫片腐蚀等。
产生缝隙腐蚀或垢下腐蚀的沉积物有:冷却水中的泥砂、尘埃、腐蚀产物、水垢、微生物粘泥和其他固体:沉积物的作用是屏蔽,在其下面形成缝隙,为液体不流动创造条件。
金属和非金属接触的表面之间的缝隙也能引起缝隙腐蚀,例如使用垫片时的情况。
循环冷却水系统中碳钢换热器中沉积物下面金属的腐蚀可以看作缝隙腐蚀(垢下腐蚀)的一个实例,冷却水系统腐蚀监溅装置中夹牢碳钢试片用的螺帽及垫片下缝隙内碳钢表面发生的腐蚀,可以看作缝隙腐蚀的又一个实例。
缝隙腐蚀的机理是,缝隙腐蚀的总反应包括金属M氧化生成金属离子M2﹢的阳极过程和水中溶解氧还原为氢氧根离子的阴极过程:
阳极过程 M→M2﹢+2e
阴极过程 1/2O2+H2O+2e→2OH﹣
在缝隙中,金属生成金属离子M2﹢,而氧则由于缝隙中溶液对流不畅而贫化,故氧的还原反应主要奉在缝隙之外氧容易到达的阴极区进行。这样,经缝隙溶液中就有了过剩的正电荷。这些过剩的正电荷需要带负电的氯离子迁移到缝隙中去,以保持电中性。结果缝隙内金属氯化物的浓度增加。之后,金属氯化物MCI2水解,生成不溶性的金属氢氧化物沉淀和可溶性的盐酸:
MCl2+2H2O→M(OH)2↓+2H++2CI-
钛是活泼金属,但由于它生成的TiO2,保护膜很稳定,故钛对海水、氯化物溶液都有良好的耐磨蚀性。
增加流速,特别是在流速很高的情况下,一般会使磨损腐蚀加剧。
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