Лекция 29 Понятия термического обессоливания воды

Понятие термического обессоливания воды связанно с представлением о её молекулярной структуре. С указанной точки зрения морская вода – смесь, состоящая из молекул воды и ионов растворённых солей. Молекул воды больше, чем ионов. Ионы окружены молекулами воды и удерживают их силами электростатического притяжения. Ионы связывают около 10% молекул воды, а остальные молекулы воды свободны. Комплексы из ионов солей и молекул воды называют сольваты. Сольваты тяжелее молекул воды примерно на порядок. При термическом обессоливании воду нагревают. В результате усиливается интенсивность теплового движения молекул воды и сольватов.

Молекулы воды, масса которых ниже, разгоняются до высоких скоростей, легко преодолевают межмолекулярное притяжение, натяжение поверхностного слоя воды и вылетают из водяного объёма, образуя вторичный пар.

Сольваты с большей массой при данном подводе тепла разогнаться не могут и не могут преодолеть натяжения поверхностного слоя воды и остаются в водяном объёме. Т.е. при термическом обессоливании воды поверхностный слой выполняет функцию фильтра, через который проходят молекулы воды и не проходят сольваты. Такую картину можно наблюдать при очень низких подводах тепла. Судовые водоопреснительные установки испаряют воду при высоких подводах тепла с целью уменьшения массы и габаритов установки. Вода кипит и в паровое пространство выходят паровые каверны, в которых содержаться капли испаряемой воды. Каверны выходят через зеркало испарения с высокой скоростью, разрушая поверхностный слой. При этом образуются брызги, которые захватываются потоком пара, выносятся в сепаратор, где происходит их отделение, однако мелкие капли остаются в потоке пара. По этой причине пар влажный насыщенный, а дистиллят солёный.

Продувание и питание водоопреснительной установки

Соли – источник образования накипи. Они содержатся в остатке испаряемой воды (рассол). Интенсивность накипеобразования зависит от состава солей, их концентрации и температуры кипения. Состав солей в морской воде в любой точке океана одинаков. Концентрация солей различная. При данной концентрации солей основным фактором интенсивности накипеобразования является температура кипения. Основные пути предупреждения роста солёности рассола и понижение интенсивности накипеобразования:

• понижение температуры кипения (вакуумное испарение),

• продувание установки.

Количество солей, которое необходимо непрерывно отводить из водоопреснительной установки с продуванием, определяется в результате анализа солевого баланса установки. Солевой баланс водоопреснительной установки – равенство подводимого и отводимого количества солей.

– количество отводимого дистиллята и рассола,

– соленость дистиллята забортной воды, рассола (миллиграммы на литр),

,

,

– коэффициент продувания водоопреснительной установки,

,

.

Из выражения для ε, пренебрегая , можно получить выражение для солёности:

.

Можно проанализировать выражения для ε и : при снижении солёности рассола повышается расход энергии на продувание и стоимость дистиллята. Учитывая это, для судовых водоопреснительных установок принимают ε .

ε
0,5	3
1	2
2	1,5
3	1,33
4	1,25
5	1,2

Солёность дистиллята зависит от влажности вторичного пара. Влажность вторичного пара зависит от скорости подъёма пара в паровом пространстве и от солёности рассола. Недостаток проволочной набивки приводит к коррозии.