2.2 Допоміжні матеріали

В якості предмету праці та засобу виробництва особливу роль відіграють вода та повітря.

Запаси прісної води становлять близько 3% світових запасів. Більше 85% води, яка використовується в промисловості, витрачається в процесах охолодження і нагрівання матеріальних потоків. Значна кількість води використовується безпосередньо для виготовлення промислової продукції. Широке використання води пояснюється її унікальними теплотехнічними властивостями: високою теплоємністю та ентальпією випаровування. У процесах охолодження та конденсації це поглинуте тепло повертається.

Для раціонального використання ресурсів прісної води необхідно широко впроваджувати оборотне водозабезпечення та створювати безводні технологічні процеси.

Для ефективного використання води в промисловості вирішальне значення має її якість, а саме, кількість і хімічний склад розчинених солей. За цими показниками вода буває:

1. Твердою – містить солі кальцію і магнію у вигляді карбонатів, сульфатів та хлоридів;

2. М’якою – такі солі не містить, або їх кількість 1,2 mg/літр.

Твердість води буває:

1. Тимчасовою – присутні гідрокарбонати, які при кип’ячінні розкладаються та осідають на стінках, що погіршує теплопровідність і підвищує витрати енергоносія:

Ca(HCO₃)₂  CaCO₃  + CO₂ + H₂O

Mg(HCO₃)₂  MgCO₃  + CO₂ + H₂O

2. Постійною – присутні хлориди і сульфати кальція або магнія які при кип’ячінні не випадають з розчину.

3. Загальною – сумарний вміст тимчасової (карбонатної) та постійної (некарбонатної) твердості. За цим показником вода буває:

Дуже м’яка - 0…1,5 mg/літр

М’яка - 1,5…3 mg/літр

Помірно тверда - 3…6 mg/літр

Тверда - 6…10 mg/літр

Дуже тверда - 10 mg/літр

Видалення солей кальція і магнія називають водопом’якшенням (промисловою водопідготовкою). Для цього використовують (в залежності до вимог по вмісту солей) такі методи:

1. Вапно-содовий. Полягає у послідовній обробці води вапном та содою. Обробка вапном видаляє солі, що зумовлюють тимчасову твердість:

Са (НСО3)2 + Са (ОН2) = 2 СаСО3 + 2 Н2О

Mg (НСО3)2 + 2 Ca (ОН2) = 2 СаСО3 + Mg(OН)2 + 2 H2O

Обробка содою видаляє солі, що зумовлюють постійну твердість:

СаСl2 + Na2СО3 = СаСО3 + 2 NaCl

MgSО4 + Na2СО3 = MgСО3 + Na2SО4

2. Іонообмінний. Використовують іоногенні полімерні гранули катіонітів та іонітів через які послідовно пропускають воду. Відпрацьованні полімерні смоли легко регенерують промиванням NaCl.

3. Е

   Рисунок 2.12 Схема електродіалізатора

   лектродіалізний. Використовують установки-діалізатори (Рис. 2.12) оснащені мембранами, які мають дуже дрібні отвори через які можуть пройти тільки іони. Електродіалізатори використовують для очистки води а атомній промисловості та для знесолювання морської води. Метод дорогий в експлуатації, але забезпечує дуже якісну очистку води.

Промислові підприємства використовують воду трьох категорій:господарську-питну,виробничу,протипожежну.Виробнича(технічна)вода поділяється на три категорії:

I-використовується як теплоносій;

II-поглинає домішки при безпосередньому контакті з продуктами миття;

III-для гідро транспортування (показники якості не нормуються)

Показники якості для технічної води I і II категорії,крім специфічних вимог,повинні відповідати загальним вимогам(табл.2.2)

Таблиця 2.2

Вимоги до технічної води

Показник	Категорія
	I	II
Концентрація завислих частинок, мг/л	100	1000
Запах, балів	3	3
Загальна жорсткість, мд/л	7	-
Загальна лужність, мд/л	4	-
БПК*, мг/л	20	20…50

* БПК – біологічна потреба в кисні на біохімічні процеси розкладу органічних сполук.

Якість питної води характеризується твердістю, прозорістю, смаком, запахом, кольором та реакцією середовища:

pH = 6,8…7,3 нейтральна

pH  6,8 кисла

pH  7,3 лужна.

Показники якості питної води визначаються граничним вмістом певних хімічних елементів або сполук і встановлюються державним стандартом, ГОСТ, ВООЗ тощо. За державним стандартом встановлені такі гранично допустимі значення вмісту шкідливих речовин (Табл..2.3).

Таблиця 2.3

Показники якості питної води

Для її підготовки використовують такі методи:

1. Відстоювання. Здійснюється у відстойниках періодичної або безперервної дії. Під дією сил ваги відділяються великі та важкі частки. Для прискорення процесу вводять коагулянти (найчастіше AlCl₃) які сприяють злипанню часток.

2. Фільтрування. Здійснюється з допомогою піщаних фільтрів в яких відділяються дрібні частки. Вода стає прозорою.

3. Знезараження. Здійснюється традиційно обробкою хлором, який вбиває мікроорганізми. Утворюється слабкий розчин соляної кислоти який згубно впливає на здоров’я людей та на швидкість корозії інженерних споруд та комунікацій. Можливе використання ультразвуку, озону або ультрафіолетового випромінювання. Перспективний напрямок – біологічна очистка.

Безпечність питної води в епідемічному відношенні визначається непрямими показниками: рівнем загального бактеріального забруднення і вмістом бактерій груп кишкової палички. Хімічні речовини, що впливають на органолептичні показники води не повинні перевищувати норми .

Повітря використовують в різних технологічних процесах, енергетичних агрегатах і двигунах внутрішнього згорання. Якість повітря визначається вмістом пилу (кількість і розмір часток на 1 м³) та вологи.

Знепилення повітря потрібно для багатьох галузей промисловості і здійснюється з допомогою різних фільтрів. Рівень очистки від пилу визначається технічними умовами на виробництво певної продукції.

В міст водяної пари у повітрі залежить від місцевих умов і температури. Певній температурі й тиску відповідає певний максимальний вміст водяної пари у повітрі, який називають абсолютною вологістю. Відношення абсолютної вологості повітря до максимально можливої, виражене у %, називають відносною вологістю повітря. Знаючи абсолютну і відносну вологість повітря можна визначити вміст води.

Д

Рисунок 2.13 Діаграма фазового стану води.

ля передбачення умов конденсації (випадання роси) та при проектуванні й експлуатації теплообмінної температури необхідно знати фазовий стан води. Вода може бути в різних агрегатних станах (газ, вода і лід), які являють собою окремі фази.

Діаграма фазового стану води (Рис. 2.13) висвітлює можливий стан в залежності від тиску та температури. Точки на кривих відповідають умовам за яких дві суміжні фази перебувають у рівновазі. Найбільш характерні точки:

Точка Т – потрійна де у рівновазі перебувають три фази: водяна пара, вода і лід.

Точка С – критична, бо при температурі вищій за 647К пару не можна перетворити у рідину будь-яким тиском.