2.2.1Оценка стабильности воды

Качественную оценку стабильности воды проводят аналитическим или расчетным способами. Аналитический способ основан на увеличении щелочности воды при взаимодействии агрессивной двуокиси углерода с карбонатом кальция (мрамором) по уравнению:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О↔Са(НСО₃)₂

Стабильность воды характеризуют результаты титрования двух проб раствором соляной кислоты с индикатором метиловым оранжевым до и после контакта воды с мрамором. Если щелочность воды после контакта не изменилась, вода стабильна.

Расчетный метод определения стабильности воды основан на вычислении водородного показателя рН_S, показывающего, какое значение водородного показателя (рН) имела бы вода при условии содержания только равновесной двуокиси углерода. Сравнивая вычисленное значение рН_S, со значением рН, найденным аналитически, определяют стабильность воды. При рН > рН_S - вода обладает свойством выделять карбонатные отложения, при рН < рН_S – вода агрессивна, а при рН = рН_S – вода стабильна.

В качестве количественной характеристики для ориентировочной оценки интенсивности образования карбонатных отложений используется индекс стабильности. Индекс стабильности рассчитывается для заданной температуры нагрева воды по формуле:

J = pH – pH_S ,

где рН – измеренное значение водородного показателя воды с поправкой на температуру ее нагрева; рН_S – водородный показатель равновесного насыщения воды карбонатом кальция при данной температуре, определяемый по формуле:

,

где , , , - величины, зависящие соответственно от температуры воды, содержания в ней ионов кальция, щелочности и общего солесодержания. Они определяются по номограмме на рисунке 5

Рисунок 5 Номограмма для определения рН_S

Для определения индекса стабильности нужно знать не только рН_S, но и рН исследуемой воды. Если индекс насыщения нужно рассчитать для нагретой воды, то в измеренное значение рН₂₅ должна вноситься поправка в соответствии с формулой:

рН ≈ рН₂₅ - ,

Поправки для температуры 50-100˚С приведены в таблице 2.

Таблица 2

рН25	t˚C	Що=0.5 мг-экв/дм3	Що=1 мг-экв/дм3	Що=2 мг-экв/дм3	Що=3 - 4 мг-экв/дм3	Що=6- 8 мг-экв/дм3
1	2	3	4	5	6	7
8,0-8,4	50	0,1-0,3	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,15	0,1-0,15
7,6-8,4	60	0,1-0,5	0,1-0,4	0,1-0,3	0,1-0,25	0,1-0,2
7.6-8,4	70	0,3-0,7	0,2-0,6	0,15-0,5	0,15-0,3	0,1-0,3
7,6-8,4	80	0,5-0,9	0,4-0,8	0,3-0,7	0,25-0,5	0,2-0,4
7,6-8,4	90	0,7-1,1	0,6-1,0	0,5-0,9	0,3-0,7	0,3-0,5
7,6-8,4	100	0,9-1,3	0,8-1,2	0,7-1,1	0,5-1,0	0,4-0,7

Многочисленными экспериментальными и промышленными испытаниями установлено, что воды, значение J которых находится в пределах 0 < J < 0,5 вызывают образование отложений в водо-водяных подогревателях со скоростью, не превышающей 0,2 г/(м^{2 .} ч).

Природные воды, характеризующиеся значением 1,0 > J ≥ 0,5 имеют интенсивность накипеобразования 0,5 г/(м^{2 .} ч). При использовании таких вод требуется проводить противонакипную обработку перед ее нагреванием. Природные воды с интенсивностью накипеобразования выше 0,5 г/(м^2.ч) характеризуются J > 1 и относятся к природным водам с высокой накипеобразующей способностью.

Использование индекса стабильности для оценки склонности природных вод к карбонатному накипеобразованию возможно только для конкретного диапазона температур нагрева воды (50-100˚С) и водо-водяных теплообменников. Для других видов теплообменников (паро-водяных) эти закономерности могут быть использованы в качестве ориентировочных. Для случая нагрева воды до 150˚С в водогрейных котлах они не предназначены.