Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Мордовский государственный университет имени Н.П.Огарёва
Институт механики и энергетики
Кафедра ТЭС
курс «Водоподготовка на энергетических предприятиях»
Автор отчета Белоглазов Н. Ю.
Обозначение отчета ЛР – 02069964 – 140106 –2
Преподаватель Полковников Н.Ф.
Саранск 2012
Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ИСХОДНОЙ (СЫРОЙ) ВОДЫ, ПИТАТЕЛЬНОЙ, ХИМОЧИЩЕННОЙ ВОДЫ ПАРОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ И СЕТЕВОЙ ВОДЫ ВОДОГРЕЙНОЙ КОТЕЛЬНОЙ МЕТОДОМ ТИТРОВАНИЯ.
Цель работы: изучить лабораторное оборудование, реактивы, применяемые при определении жесткости исходной, химочищенной, питательной и сетевой воды; провести определение жесткости воды методом титрования; закрепить материал лекционного курса по влиянию качества питательной воды паровых котлов и сетевой воды водогрейных котлов и тепловых сетей на надежность и экономичность их работы.
1 Общие сведения
Основными условиями надежной и экономичной работы паровых и водогрейных котлов является организация рационального водного режима, обеспечивающего нормальную (без образования и отложения накипи) работу испарительных элементов котлов, защиту их от коррозии и (для паровых) высокое качество вырабатываемого пара. Эти условия могут быть выполнены путем проведения ряда химических и теплотехнических мероприятий по обработке исходной (сырой воды), поступающей в котельную для восполнения потерь конденсата (паровая котельная) или сетевой воды (водогрейная котельная) в общем цикле работы на потребителя. Кроме этого необходимо восполнение потерь питательной и сетевой воды из-за продувок котлов и тепловых сетей, утечек, парений, безвозвратных потерь на пропарку мазутных цистерн (при работе котельных на мазуте) и т.п.
Питание котлов исходной (сырой) водой недопустимо, так как содержание различных примесей в этой воде является причиной нарушения нормальной работы котельного агрегата. Исходная, природная, вода содержит различные минеральные и органические примеси: грубо-дисперсные, или механические (песок, глина, ил и др.), коллоидные (продукты распада растительных организмов), в виде солей кальция, магния, железа, натрия и т.д., в виде растворенных газов (кислород, углекислый газ, фтор и т. п.). Поэтому для питания паровых и водогрейных котлов она непригодна, так как даже при самых благоприятных условиях котлы, подогреватели, теплообменники зарастают накипью, забиваются продуктами отложений, а растворенные в воде газы вызывают коррозию металла. Накипеобразование ведет к нарушению нормальных условий теплового и гидравлического режимов работы оборудования котельных, снижению их экономичности и надежности. Запущенный водно–химический режим подготовки воды выводит оборудование котельной из строя.
Питательная вода паровых котлов состоит из конденсата, получаемого после охлаждения и конденсации пара, в поверхностных подогревателях котельной, и у потребителей пара (на электростанциях и конденсаторах турбин), и добавки специально обработанной, обычно химочищенной воды. Последнюю получают путем предварительной подготовки на химводоочистительном оборудовании, которое в зависимости от качества исходной воды, паропроизводительности котельной и рабочих параметров котельного оборудования может быть относительно простым и очень сложным.
Подпиточная вода тепловых сетей и водогрейной котельной получается в основном после предварительной обработки на относительно несложных химводоочистках.
2 Некоторые определения аналитической химии
Нормальность раствора - это его концентрация, выраженная числом грамм - эквивалентов вещества, содержащегося в 1 л раствора.
Грамм - эквивалент - это число граммов вещества, равное массе его химического эквивалента.
Химический эквивалент кислоты, основания, соли равен молекулярной массе, деленной на число ионов водорода (кислота), на число гидроксильных групп (основание), на сумму зарядов, образующим соль, катионов и анионов.
Молекулярная масса - это значение массы молекул выраженная в атомных единицах массы.
Атомная единица массы определяется как 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12, и численно равна (1, 66043 +/- 0,000031) * 10 –24 г.
Массовое число - это число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре. Оно обозначается буквой А и указывается обычно слева сверху рядом с символом элемента. Например, 32 S означает изотоп серы с массовым числом А = 32.
Титрование – метод объемного анализа, заключающийся в постепенном прибавлении раствора известной концентрации к анализируемому с целью установления концентрации последнего. При прямом титровании проба анализируемого раствора титруется стандартным раствором до того момента, когда визуально наблюдается изменение окраски индикатора (точка эквивалентности). При этом количество стандартного раствора эквивалентно количеству определяемого вещества.
Стандартный раствор —это раствор с точно известной концентрацией химического реактива. Простейший способ его приготовления –это использование фиксанала: сухого вещества или раствора в количестве, необходимом для получения 1 л раствора определенной концентрации. Фиксанал готовится в заводских условиях или крупной лаборатории и помещается в стеклянную ампулу, которая запаивается.
3 Показатели качества воды. Жесткость.
Основными показателя качества исходной, химочищенной, питательной, котловой воды являются: прозрачность (наличие взвешенных веществ), цветность, сухой остаток (содержание растворенных минеральных и органических веществ), щелочность, водородный показатель pH (соотношение концентраций водородных ионов Н+ и гидроксильних анионов ОН¬ : если pН < 7 - вода кислая, рН = 7 – вода нейтральная, pH > 7 - щелочная ), растворенные газы, содержание хлоридов и жесткость.
Жесткость - показатель, определяющий содержание в воде катионов накипеобразователей: кальция и магния. Величина жесткости в исходной воде определяет выбор схем химводоочисток (ХВО), их оборудования и режимы его работы. Нормирование показателя жесткости питательной воды паровых котлов и сетевой - водогрейных, а также эксплуатационное обеспечение норм жесткости является основой нормальной (безнакипной) работы испарительных поверхностей котлов.
Различается общая, карбонатная (временная) и некарбонатная (постоянная) жесткости. Общая жесткости Ж0 представляет собой сумму карбонатной и некарбонатной жесткостей, т.е. суммарную концентрацию и воде катионов Са2+ и Mg2+ . Соли кальция и магния могут находиться в виде следующих соединений: СaS04 , MgSO4 , хлористых –СаСl2 , MgCI2 , азотистых - Са(NО3)2 , Mg(NО3)2 , кремнекислых СаSiO3 , MgSiO3 , фосфорно - кислых - Са(РО4)2 , Mg(PO4)2 , двууглекислых - Са(НСО3)2 , Mg(НСО3)2 .
Жесткость измеряется в миллиграмм-эквивалентах на один 1 кг раствора ( мг-экв/кг ). Например, величина 1 мг-экв/кг жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/кг иона Са2+ или 12,16 мг/кг иона Мg2+ . Тогда общая жесткость воды, выраженная в эквивалентных единицами суммарной концентрации катионов Са и Мg, определяется из уравнения:
Ж0=Са2+ / 20, 04+ Мg2+ / 12, 16
Карбонатная жесткость Жк обуславливается совместным присутствием в воде ионов Са2+, Mg2+ и НСО3 Ї в виде бикарбонатов (двууглекислым солей) —Са (HCO3)2 и Mg(НСО3)2 . При нагревании воды выше 45 0С бикарбонаты разлагаются с выделением углекислоты СО2 и плохорастворимых углекислых кальция и магния —СаСО3 и MgСО3, поэтому эта жесткость называется временной. Величина карбонатной жесткости равна выраженной в эквивалентных единицах концентрации в воде анионов бикарбонатов Са и Mg:
Жк = НСО3Ї / 61,02
где НСО3 - концентрация в воде бикарбонатов кальция и магния, мг/кг;
61,02 - их эквивалентная масса, мг/мг-экв.
Некарбонатная жесткость Жп вызывается присутствием солей, в который Са и Mg связаны с анионами сильных кислот - соляной, серной, азотной и др. Эти соли при нагревании не разлагаются, а выделяются только при выпаривании раствора. Некарбонатная жесткость определяется из выражения:
Жнк = Жо - Жк
Если воду нагревать выше 45 0С, то находящиеся в ней бикарбонаты будут разлагаться с выпадением CаCO3 и MgCO3 , а соли, определяющие некарбонатную жесткость, будут постепенно кристаллизовываться и выделяться в виде твердых отложений. На поверхностях нагрева, таким образом, появляется накипь.
Накипь, имея малый коэффициент теплопроводности, снижает эффективность теплообмена в котельных установках, ведет к перегреву металла поверхностей нагрева вплоть до его разрушения. Откладываясь внутри труб, она нарушает гидродинамический режим работы поверхностей нагрева котлов и тепловых сетей. При грубых нарушениях водно-химического режима по нормам жесткости возможно полное закупоривание труб с выходом котельного агрегата из строя.
4 Реактивы, применяемые для определения жесткости воды
Самым распространенных способов определения жесткости воды является трилонометрический метод, при котором для титрования пробы воды используется трилон Б. Метод основан на свойстве ионов кальция и магния образовывать с индикатором (хром темно-синий или хромоген черный), окрашенные индикаторные комплексные соединения. Добавление трилона Б к окрашенной пробе воды разрушает эти соединения, т.к. прочность комплексов ионов кальция и магния с трилоном Б выше индикаторных. При этом восстанавливается цвет свободного индикатора.
Необходимые реактивы:
а) раствор трилона Б —,1н (деци- нормальный). и 0,01н (санти- нормальный).
В первом случае (определяется большая жесткость) в 1л раствора содержится 18, 613 г трилона Б ( двуводная двухзамещенная натриевая соль этилен- диаминтетрауксусной кислоты), во втором —в 1л раствора содержится 18,613 г трилона Б. Молекулярный вес трилона Б —, 26 , Эквивалент равен половине молекулярного веса - 186,13;
б) 0,5% раствор кислотного хрома темно-синего или эриохрома черного Т (хромоген черный) в качестве индикатора:
в) аммиачная буферная смесь 2% по аммиаку и хлористому аммонию, применяемая для создания рН исследуемой воды в необходимых пределах.
5 Подготовка к работе.
Ознакомиться с содержанием настоящего описания лабораторной работы и повторить теоретический материал. Ответить на вопросы.
6 Рабочее задание.
1. Из указанных преподавателем (или лаборантом) емкостей произвести отбор проб на анализ.
2. Провести анализ отобранных проб на жесткость.
Каждый вид пробы титровать не менее трех раз (критерий —стабильность результатов).
3. Одну из проб воды (по указанию преподавателя) титровать без добавления аммиачно-буферной смеси.
4. Результаты анализа свести в таблицу, произвести расчеты величины жесткости.
Таблица 1 - Результаты проведённых опытов.
|
№ опыта |
Нормальность трилона Б |
Количество израсходованного трилона Б |
Жесткость, мг экв/кг |
|
Исходная вода |
|||
|
1 |
|||
|
3 |
|||
|
Сетевая вода |
|||
|
1 |
|||
|
3 |
|||
|
Химочищенная вода |
|||
|
1 |
|||
|
3 |
|||
|
Питательная вода |
|||
|
1 |
|||
|
3 |
7 Методика проведения экспериментальной части работы.
1. При определении жесткости в лабораторной работе используются колбы Эйленмейера ёмкостью 250 - 300 мл. Растворы трилона Б и аммиачно-буферной смеси находятся в бюретках, раствор индикатора —в специальной колбе.
2. Преподаватель (лаборант) проводит показательное титрование с разъяснением всех этапов.
3. Порядок работы при определении большой жесткости (исходная, сетевая вода).
Налить в колбу 100 мл исследуемой воды, добавить 5 мл аммиачно-буферной смеси, 7 —капель индикатора и титровать при интенсивном перемешивании 0,1 н. раствором трилона Б до изменения окраски из розовой в голубовато - синий.
Жесткость определяется по формуле:
Ж0 = n*K
где n –расход трилона Б, мл
K –поправочный коэффициент раствора трилона Б.
4. При определении малой жесткости (химочищенная, питательная вода) налить в колбу 100 мл исследуемой воды, добавить 5 мл аммиачно-буферной смеси, 5 –капель индикатора и титровать при интенсивном перемешивании 0,01 н. раствором трилона Б до изменения окраски из розовой в голубовато - синий.
Жесткость определяется по формуле :
Ж0 = 0,1 n K
. Для получения навыка титрования каждый вид пробы воды титруется не менее трех раз.
Содержание отчета
1. Теоретические сведения о сущности вопроса и ходе выполнения работы (опыта).
. Данные эксперимента, занесенные в таблицу.
. Анализ результатов эксперимента, выводы по работе химводоочистки котельной, общее заключение о вводно-химическом режиме работы котельной, выводы и предложения по улучшению вводно-химического режима, общее заключение.
Литература
1. Балан Ф.И, Водоподготовка. М.: Госэнергоиздат 1958.
2. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка: Учебное пособие для вузов.
М. Издательство МГУ, 1996 г. 680 с; 178 ил.
. Руководящие указания по водоподготовке и водно–химическому режиму тепловых сетей. / СЦНТИ Энергонот. М., 1973. С. 3 - 50