Удельное электрическое сопротивление воды

Как правило, в установки электродного нагрева вода подается из естественных источников. Пригодность воды для того или иного технологического процесса определяется ее физико-химическими показателями. Применительно к установкам электродного нагрева важнейшими физическими показателями качества воды являются солесодержание и ее удельное электрическое сопротивление.

Солесодержание, т. е. суммарная концентрация всех содержащихся в 1 кг воды катионов и анионов, колеблется от 50 мг/кг до нескольких граммов на килограмм.

На практике применяют более простые, хотя и менее точные, установки. Для непосредственного измерения удельного электрического сопротивления воды можно рекомендовать прибор, состоящий из электроизоляционного сосуда прямоугольной формы, двух плоских электродов из меди, укрепленных на внутренних торцевых стенках сосуда, двух проволочных зондов диаметром 1 мм, помещенных в воду на некотором расстоянии от электродов на линии, перпендикулярной их плоскости. Напряжение сети переменного тока через автотрансформатор подается к электродам. В процессе опыта определяют температуру воды в сосуде, силу тока в цепи электродов и падение напряжения на зондах.

Удельное электрическое сопротивление, Ом-м, воды при температуре 293 К

где U3 — падение напряжения между зондами, В, Аэ — площадь сечения воды в сосуде, перпендикулярного силовым линиям, м2, h3 — расстояние между зондами, м, I — сила тока в цепи электродов, А.

Удельное электрическое сопротивление, Ом-м, при температуре Т слабых растворов электролитов, в том числе и природной воды, описывается гиперболической функцией от температуры

Здесь ρ293 — удельное электрическое сопротивление при температуре 293 К, αт — температурный коэффициент электрического сопротивления, отражающий относительное уменьшение электрического сопротивления при возрастании температуры на 1 К.

Для растворов щелочей и солей αт=0,02. 0,035, кислот αт=0,01. 0,016. В практических расчетах ρт определяют по упрощенному выражению, принимая αт = 0,025,

Электрические водонагреватели, как правило, работают в замкнутых системах теплоснабжения без отбора воды, что позволяет стабилизировать электрическое сопротивление, электрический ток и мощность водонагревателя на расчетном уровне. В отличие от водонагревателей физическое состояние воды при установившемся режиме работы парового котла меняется по высоте электродной системы.

В нижней зоне системы вода нагревается до 358. 368 К, в средней — до температуры кипения при заданном давлении в котле с образованием пузырьков пара, и в верхней интенсивно образуется насыщенный пар.

Удельное электрическое сопротивление такой сложной по структуре рабочей среды — пароводяной смеси — зависит от температуры и концентрации солей в котловой воде, объемного паросодержания, конструктивных параметров электродной системы и других параметров. В практике расчета паровых котлов удельное электрическое сопротивление пароводяной смеси определяют по опытным данным.

Для электродной системы с коаксиальными цилиндрическими электродами удельное электрическое сопротивление, Ом-м, пароводяной смеси

где ρт — удельное электрическое сопротивление воды при температуре кипения, Ом-м, β — коэффициент, учитывающий влияние парообразования на удельное электрическое сопротивление котловой воды, Р—мощность электродной системы парового котла, Вт, dB— диаметр внутреннего электрода, м, h — высота электродной системы, м, rθ — теплота парообразования, Дж/кг, ρп — плотность пара при заданном давлении, кг/м3.

Для экранированной электродной системы с пластинчатыми электродами, расположенными под углом 120°, и термосифонной циркуляции котловой воды влияние парообразования на удельное электрическое сопротивление воды может быть учтено поправочным коэффициентом β = 1,25. 1,3

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Электропроводность воды

В отдельных отраслях применяются исключительно жесткие требования к качеству водоподготовки. В частности, в микроэлектронике и фармацевтике одним из важнейших показателей является электропроводность воды. Способность специально подготовленной жидкости проводить ток и величина удельного сопротивления сказывается на эффективности некоторых технологических процессов.

Физическое свойство вода — проводимость регламентируются для таких отраслей требованиями действующих нормативных документов. В статье рассматриваются основные факторы определяющие уровень ее сопротивления, единицы, методы и приборы для измерений. Читателю предлагается обзор наиболее эффективных способов снижения означенных показателей с использованием профессионального оборудования.

Что такое электропроводность воды

Самая распространенная жидкость на Земле обладает способностью проводить постоянный или переменный ток.

Электропроводности воды — это количественная характеристика этого ее свойства, которое определяется наличием заряженных частиц — положительных и отрицательных ионов. К последним относятся химические элементы, входящие в состав следующих органических и неорганических соединений:

Этот показатель тем выше, чем больше в жидкости находится положительно заряженных ионов — катионов и отрицательных — ионов. Т.е. электропроводность напрямую связана с солесодержанием воды. Удельная электропроводность воды находится в обратной зависимости с сопротивлением воды и определяется для объема жидкости, который находится в промежутке между двумя электронами площадью в 1 см2. Последние при этом располагаются на расстоянии в 1 см друг от друга.

Нормы электропроводимости природной воды

В Российской федерации требования к параметрам качества водоподготовки регламентируются государственными стандартами и другими документами. Удельные показатели электрической проводимости воды различного назначения устанавливаются следующими нормативно-правовыми актами в зависимости от степени чистоты:

Жесткие технологические нормы электропроводности для воды установлены на предприятиях, выпускающих компоненты для микроэлектроники. Качество жидкости используемых в производственных процессах контролируется специализированными лабораториями и использованием сложных приборов по утвержденным методикам.

Показатели электропроводности: основные факторы

В природных водоемах содержится множество растворимых примесей неорганического происхождения. Они и определяют основные физические свойства вода, и в том числе электропроводность. Величина последней находится в прямой зависимости от ряда факторов:

Наибольшее влияние на электропроводность воды оказывают соли жесткости, точнее катионы натрия (Na+), калия (K+) и кальция (Ca2+), также анионы хлора (Cl-) и кислотных групп (SO42- и HCO3-). Наличие в жидкости ионов двух- и трехвалентного железа (Fe2+, Fe3+), а также марганца (Mn2+) и алюминия (Al3+) в незначительных концентрациях практически не сказывается на удельном сопротивлении.

При повышении температуры электропроводность воды существенной возрастает по причине роста скорости ионов, снижения их сольватированности и уменьшения показателей вязкости. При этом рост проводимости, связанный с увеличением концентрации катионов и анионов, наблюдается только до определенного предела. Достигнув максимума, она начинается уменьшаться, что обусловлено усилением взаимодействия заряженных частиц между собой и снижением степени диссоциации.

Определение показателей электропроводности воды

Уровень сопротивления жидкости электрическому току измеряется при помощи специальных приборов. Для количественного определения уровня электропроводности воды используются единицы измерения, установленные международной системой СИ. Применение унифицированных методов и стандартов в этой сфере упрощает лабораторные исследования и понимание получаемых результатов.

Единицы измерения

В нашей стране для измерения проводимости воды используются специальная единица — См/м (Сименс на метр). Она соотносится с удельным сопротивлением как 1 См/м= 1/1 Ом/м. При этом описываемый показатель для природной воды составляет:

Для удобства в качестве единицы электропроводности воды используют производную, которая составляет одну десятитысячную от основной и записывается как мкСм/см.

Удельное сопротивление жидкости определяется в значительной мере уровнем минерализации. В США для измерения проводимости воды вместо мкСм/см используют величину TDS, указывающую на содержание растворимых солей. Этот показатель рассчитывается в частях на миллион и записывается как ppm. Для перевода этой единицы в международную используется корректирующий коэффициент.

Методы измерений и используемые приборы

В нашей стране удельная проводимость и водородный показатель жидкости определяются электрометрическим способом. Для того чтобы точно рассчитать электропроводность воды специалисты пользуются методикой, установленной РД 52.24.495-2005. Действие этого документа распространятся на поверхностные источники водоснабжения и стоки.

Для измерения электропроводности воды применяется откалиброванный кондуктометр с электродами из нержавеющей стали. Для калибровки прибора используется стандартный раствор с показателем не менее 1500 мкСм/см, при этом отклонение от номинала не должно превышать 2%.

В ходе измерений удельной электропроводности воды фиксируется ее температура, а искомая величина определяется при помощи специальных таблиц. В случае если используются приборы с температурной компенсацией, то на экране сразу же появляется истинное значение, что существенно упрощает процесс.

Снижение электропроводимости воды: профессиональные методы

Современные системы водоподготовки обеспечивают требуемые показатели качества. Для того чтобы уменьшить электропроводность воды в таких установках используются следующие методы очистки:

Перечисленные технологии различаются по уровню эффективности и технико-экономическим параметрам. Выбор того или иного метода осуществляется с учетом показателей проводимости воды, необходимых заказчику. Рассмотрим подробнее возможности и особенности каждого из представленных способов.

Обратный осмос

Суть метода состоит в использовании полупроницаемых мембран для получения пермеата высокой очистки. В процессе обратного осмоса проводимость воды существенно уменьшается по причине ее глубокой деминерализации. Современные промышленные установки обратного осмоса отделяют до 99,9% всех примесей, в том числе и солей жесткости. Такие системы отличаются производительностью до 1000 л/ч.

Показатели электропроводности осмотической воды в зависимости от модели используемой установки колеблется в пределах от 0,1 до 5 мкСм/см. Пермеат без дополнительной обработки относиться к первой степени очистки, и может использоваться в медицине, фармацевтике и других высокотехнологичных отраслях промышленного производства. Обратноосмотические установки в настоящее время являются основными источниками очищенной воды.

Электродеионизация

В настоящее время разрабатываются и внедряются технологии глубокой очистки жидкостей от солей. Необходимые физические свойства воды, в том числе электропроводность на уровне 0,055 мкСм/см, обеспечивает метод электродеионизации. Водоподготовка с его использованием проводится в три этапа:

Очищенная и деионизированная вода обладает крайне низкой проводимостью, что позволяет ее использовать в качестве растворителей для лекарственных препаратов. Промышленные установки электродеионизации имеют высокую производительность и могут использоваться на предприятиях теплоэнергетики.

Ионный обмен

Данная технология обеспечивает эффективное удаление заряженных частиц из жидкости при сравнительно небольших затратах. Значительное снижение ионной проводимости воды достигается за счет использования специальных веществ: ионитов или катионитов. Они выпускаются в виде заполнителей для ионообменных систем — фильтров смешанного действия.

Иониты производятся на основе сетчатых полимеров, которые имеют микропористую или сетчатую структуру. Материал имеет ковалентную связь с ионогенными группами, которые в процессе диссоциации образуют пару из свободного и фиксированного иона с противоположным зарядом. Последний закреплен на полимере.

В результате ионообменного процесса заметно снижается электропроводность воды и уровень ее минерализации. Заряженные частицы из жидкости диффундируют вначале к поверхности, а затем и внутрь сорбента. Со временем способность засыпки поглощать ионы из жидкости снижается и для ее восстановления проводится регенерация с использованием рабочих растворов.

Удельная электрическая проводимость в воде

Компания ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ предлагает эффективные технические решения по уменьшению удельной электрической проводимости воды. Предприятие осуществляет поставки оборудования систем обратного осмоса, электродеионизации и ионного обмена. Наши специалисты выполняют монтаж установок водоподготовки, необходимые пусконаладочные работы и обеспечивают их техническое обслуживание.

Источник

Электропроводность воды

В отдельных отраслях применяются исключительно жесткие требования к качеству водоподготовки. В частности, в микроэлектронике и фармацевтике одним из важнейших показателей является электропроводность воды. Способность специально подготовленной жидкости проводить ток и величина удельного сопротивления сказывается на эффективности некоторых технологических процессов.

Что такое электропроводность воды

Самая распространенная жидкость на Земле обладает способностью проводить постоянный или переменный ток.

Нормы электропроводимости природной воды

В Российской федерации требования к параметрам качества водоподготовки регламентируются государственными стандартами и другими документами. Удельные показатели электрической проводимости воды различного назначения устанавливаются следующими нормативно-правовыми актами в зависимости от степени чистоты:

Жесткие технологические нормы электропроводности для воды установлены на предприятиях, выпускающих компоненты для микроэлектроники. Качество жидкости используемых в производственных процессах контролируется специализированными лабораториями и использованием сложных приборов по утвержденным методикам.

Показатели электропроводности: основные факторы

В природных водоемах содержится множество растворимых примесей неорганического происхождения. Они и определяют основные физические свойства вода, и в том числе электропроводность. Величина последней находится в прямой зависимости от ряда факторов:

При повышении температуры электропроводность воды существенной возрастает по причине роста скорости ионов, снижения их сольватированности и уменьшения показателей вязкости. При этом рост проводимости, связанный с увеличением концентрации катионов и анионов, наблюдается только до определенного предела. Достигнув максимума, она начинается уменьшаться, что обусловлено усилением взаимодействия заряженных частиц между собой и снижением степени диссоциации.

Определение показателей электропроводности воды

Уровень сопротивления жидкости электрическому току измеряется при помощи специальных приборов. Для количественного определения уровня электропроводности воды используются единицы измерения, установленные международной системой СИ. Применение унифицированных методов и стандартов в этой сфере упрощает лабораторные исследования и понимание получаемых результатов.

Единицы измерения

Для удобства в качестве единицы электропроводности воды используют производную, которая составляет одну десятитысячную от основной и записывается как мкСм/см.

Удельное сопротивление жидкости определяется в значительной мере уровнем минерализации. В США для измерения проводимости воды вместо мкСм/см используют величину TDS, указывающую на содержание растворимых солей. Этот показатель рассчитывается в частях на миллион и записывается как ppm. Для перевода этой единицы в международную используется корректирующий коэффициент.

Методы измерений и используемые приборы

В нашей стране удельная проводимость и водородный показатель жидкости определяются электрометрическим способом. Для того чтобы точно рассчитать электропроводность воды специалисты пользуются методикой, установленной РД 52.24.495-2005. Действие этого документа распространятся на поверхностные источники водоснабжения и стоки.

Для измерения электропроводности воды применяется откалиброванный кондуктометр с электродами из нержавеющей стали. Для калибровки прибора используется стандартный раствор с показателем не менее 1500 мкСм/см, при этом отклонение от номинала не должно превышать 2%.

В ходе измерений удельной электропроводности воды фиксируется ее температура, а искомая величина определяется при помощи специальных таблиц. В случае если используются приборы с температурной компенсацией, то на экране сразу же появляется истинное значение, что существенно упрощает процесс.

Снижение электропроводимости воды: профессиональные методы

Современные системы водоподготовки обеспечивают требуемые показатели качества. Для того чтобы уменьшить электропроводность воды в таких установках используются следующие методы очистки:

Перечисленные технологии различаются по уровню эффективности и технико-экономическим параметрам. Выбор того или иного метода осуществляется с учетом показателей проводимости воды, необходимых заказчику. Рассмотрим подробнее возможности и особенности каждого из представленных способов.

Обратный осмос

Суть метода состоит в использовании полупроницаемых мембран для получения пермеата высокой очистки. В процессе обратного осмоса проводимость воды существенно уменьшается по причине ее глубокой деминерализации. Современные промышленные установки обратного осмоса отделяют до 99,9% всех примесей, в том числе и солей жесткости. Такие системы отличаются производительностью до 1000 л/ч.

Показатели электропроводности осмотической воды в зависимости от модели используемой установки колеблется в пределах от 0,1 до 5 мкСм/см. Пермеат без дополнительной обработки относиться к первой степени очистки, и может использоваться в медицине, фармацевтике и других высокотехнологичных отраслях промышленного производства. Обратноосмотические установки в настоящее время являются основными источниками очищенной воды.

Электродеионизация

В настоящее время разрабатываются и внедряются технологии глубокой очистки жидкостей от солей. Необходимые физические свойства воды, в том числе электропроводность на уровне 0,055 мкСм/см, обеспечивает метод электродеионизации. Водоподготовка с его использованием проводится в три этапа:

Очищенная и деионизированная вода обладает крайне низкой проводимостью, что позволяет ее использовать в качестве растворителей для лекарственных препаратов. Промышленные установки электродеионизации имеют высокую производительность и могут использоваться на предприятиях теплоэнергетики.

Ионный обмен

Иониты производятся на основе сетчатых полимеров, которые имеют микропористую или сетчатую структуру. Материал имеет ковалентную связь с ионогенными группами, которые в процессе диссоциации образуют пару из свободного и фиксированного иона с противоположным зарядом. Последний закреплен на полимере.

В результате ионообменного процесса заметно снижается электропроводность воды и уровень ее минерализации. Заряженные частицы из жидкости диффундируют вначале к поверхности, а затем и внутрь сорбента. Со временем способность засыпки поглощать ионы из жидкости снижается и для ее восстановления проводится регенерация с использованием рабочих растворов.

Удельная электрическая проводимость в воде

Компания Diasel Engineering предлагает эффективные технические решения по уменьшению удельной электрической проводимости воды. Предприятие осуществляет поставки оборудования систем обратного осмоса, электродеионизации и ионного обмена. Наши специалисты выполняют монтаж установок водоподготовки, необходимые пусконаладочные работы и обеспечивают их техническое обслуживание.

Источник

Как самому измерить электрическое сопротивление воды

Как измерить сопротивление воды? Такой вопрос могут задавать себе люди в разных ситуациях. В этой статье пойдет речь о том, как это сделать в гаражно-домашних условиях.

Зачем в домашних условиях может возникать потребность в измерении сопротивления воды?

В частности, речь идет о чистой питьевой воде. Ведь не секрет, что за последние 20-30 лет питьевая вода во многих местах испорчена. К примеру, у нас в г. Уфе «вклад» в это дело (для южного водопровода города) дает небезызвестный завод «Кроношпан». И не у всех есть возможность возить воду из благоприятных мест.

А, может купить воду.

Некоторые предпочитают покупать воду… Однако, где гарантия, что купленная вода в самом деле удовлетворяет напечатанному (на бумаге или полиэтиленовой пленке… а то и на заборе) «сертификату качества»? Нам, к примеру, встречалась в продаже в г. Уфе «дистиллированная» (судя по надписи на этикетке бутылки) вода, предназначенная для заливки в автомобильные аккумуляторы, имеющая сопротивление… в 4 с лишним(!!) раза меньше, чем регламентировано по ГОСТ.

Или купить дистиллятор.

Как измерить сопротивление воды

Так вот, если человек задается целью: пить только хорошую, чистую (дистиллированную) воду, сразу возникает вопрос: а как проконтролировать степень этой самой чистоты? Как убедиться, что вода действительно дистиллированная, а не, скажем, поддельная? Например, это можно сделать путем измерения электрического ее сопротивления. Конечно, в идеале необходим химический, а то и масс-спектрометрический анализ, но уж ладно. Ибо, чем выше электрическое сопротивление, тем меньше примесей содержится в воде.

Немного теории об электрическом сопротивлении жидкости

В случае, если электродами являются две одинаковых проволоки, емкость их можно записать в виде формулы (26.9) (преобразованной в систему СИ):

Данная формула верна при следующих условиях:

Дело в том, что при несоблюдении указанных условий будут оказывать весомое влияние краевые эффекты, которые исказят результаты расчетов и фактическая величина емкости С может (существенно) отличаться от рассчитанной. Кроме того, вышеприведенная формула выведена в предположении наличия бесконечной (по размерам) проводящей среды. Если же размеры последней (определяемые, к примеру, как габаритные размеры сосуда, в котором находится вода) конечны, тогда формула будет давать приближенное значение емкости С.

Подставляя эту формулу в выражение для сопротивления R, получим:

Как видим, диэлектрическая проницаемость среды сократилась; это означает, что электрическое сопротивление ее не зависит от диэлектрической проницаемости.

Перепишем последнюю формулу в более удобном для практического применения виде:

Таким образом, эта формула дает нам весьма простой путь определения электропроводности воды с целью последующего сравнения ее с нормативным значением. Для этого необходимо лишь определиться с параметрами электродов и сосуда, в котором находится жидкость (вода). Так, мы оговорили, что должно быть

Т.е. длина электродов должна быть много больше, чем расстояние между ними; а последнее, в свою очередь, много больше радиуса каждого из электродов. В нашей практике, к примеру, были использованы такие параметры:

l=10 cм
h=1…2 см
а=0,1 см.

Можно, разумеется, использовать и более адекватные значения.

Размеры сосуда, в котором находится тестируемая жидкость, должна быть по крайней мере, не менее, чем указанные выше значения. Конечно, чем больше они, тем точнее будут результаты измерений. В нашей практике удовлетворительные результаты получались, применяя обычную стеклянную банку емкостью 0,7 л.

Внимание: банка должна быть очень тщательно вымыта, если речь идет об измерении электрического сопротивления дистиллированной воды!! Мыть, соответственно, необходимо той жидкостью, сопротивление которой собираетесь измерять, т.е. чистой, дистиллированной водой, упаси бог, без всяких моющих средств. В противоположном случае есть вероятность, что оставшиеся на стенках банки адсорбированные примеси выйдут в раствор и Вы измерите сопротивление не дистиллированной воды, а, грубо говоря, рассола, в состав которого будут входить моющие вещества.

Что говорит ГОСТ

Кстати, нам было бы интересно узнать, насколько близко значение к данному параметру ГОСТ у дистиллированной воды, производимой дистилляторами (Durastil, а также иными, в том числе и домашними бытовыми фильтрами). А как насчет «самогонных аппаратов»? Если кто проводил измерения, пожалуйста, сообщите нам о результатах.

Что на практике

Источник