Горный вестник Узбекистана 2006 №4

3
2
1
0
. 100 . . 200
^τ, час
(a)
В растворе, содержащем ионы кальция, а также полу- связанной и
называемое, произведение растворимостей, которое зависит от температуры и является основной характе- ристикой трудно растворимых электролитов, в част- ности, карбоната кальция [2].
Используя (6), можно представить (5) в виде:

1,2
связанной уг-
^d  K  f ²  c  c (1  ^{co1  co2}  ^c )
(7)

0,8


(b)
лекислоты, возможны две
_dt II 1 2

c₁  c₂ c₀

0,4


0
. 100 . . 200 _{τ, час}
обратимые ре- акции, одним из равновесных
продуктов ко-
Отсюда видно, что действительно [3] превышение
произведения истинных концентраций ионов кальция и связанной углекислоты c₁  c₂ над произведением

Рис. 2. Зависимость термического
торых является
растворимостей
^co1 ^{ c}o 2
составляет истинную дви-

сопротивления слоя отложения от режимных параметров работы
них идет в две стадии:
карбонат каль- ция. Первая из
жущую силу процесса образования карбоната каль- ция. Однако в обменивающихся массой с внешней средой открытых (проточных) системах, к которым

Ca²⁺+2HCO₃  Ca(НСО₃)₂ (1)
Са(НСО₃)₂  СаСО₃+СО₂↑ + Н₂О (2)
Вторая, основная, ее стадия идет с выделением га- зообразной углекислоты. Эта реакция является доми- нирующей, когда процесс нагревания жидкости со- провождается ее кипением так, что выделяющаяся газообразная углекислота отводится вместе с паровой фазой. Именно таким способом - кипячением - произ-
можно отнести элемент межтрубного пространства рассматриваемого теплообменника, возможны еще иные стационарные (но неравновесные) состояния [5]. В нашем случае такое состояние реализуется, когда с₁  с₂  с_о1  с_о2 ^{и с  с}_о ^{, но выражение в скобках} соотношения (7) обращается в нуль. Это дает выраже- ние для стационарной концентрации карбоната каль- ция в проточной системе:

водится устранение временной (карбонатной) жестко-
сти при водоподготовке. Однако, если нагрев не со- провождается кипением раствора, выделяющийся СО₂
с  ^{со с}о1 ^{ с}о 2
 с₁
 с₂
(8)

вновь растворяется и вступает в реакцию с СaСО₃, что существенно смещает равновесие обратимой реакции
Соотношение
с_о
^со1 ^{ с}о2
равновесных концентраций

(2) влево. В этих условиях основным механизмом об- разования молекул карбоната кальция является реак-
компонентов обратимой реакции (3) является, как по- казывает (5), функцией температуры и ионной силы

ция:
_Са2+_СО 2-
 СаСО₃
(3)
раствора. Для электролитов не слишком высоких кон- центраций эта величина убывает с увеличением ион-

3
Эта реакция имеет первый порядок по всем ингре- диентам (все стехиометрические коэффициенты рав- ны I). Согласно теории абсолютных скоростей реак- ций [4], скорость этой реакции можно представить в виде:
ной силы раствора [6]. Зависимость же этого парамет- ра от температуры раствора, на которую можно воз- действовать с помощью турбуливации, представляет- ся для нас наиболее интересной. Согласно принципу Ле-Шателъе [5, 7], при изменении условий равновесия

d
_dt  K  a₁
 a₂

• 
  K ^  a
  

(4)
последнее смещается в направлении той реакции, ко- торая противодействует изменению. Согласно закону

^{где t- время;  - степень полноты реакции;} К , К ^{ -}
константы прямой и обратной реакции; a₁, a₂, a₃ ак-
Гесса [7], тепловой эффект реакции можно рассчитать
по разности теплот образования исходных и конечных веществ. Обращаясь к справочным данным [8],можно

тивности Са²⁺; СO ^2- и СаСО соответственно. Пере-
3 3 найти, что реакция диссоциации карбоната кальция на

ходя к концентрациям С₁, С₂, С соответствующих ин- гредиентов можно записать:
ионы кальция и углекислотного остатка является эк- зотермической с тепловым эффектом 12,35 кДж/моль.

^d  K  f ²  c  c

• 
  K ^  c
  

(5)
Отсюда следует, что уменьшение температуры рас-

_dt II 1 2
где f_II - коэффициент активности двухвалентных ио-
твора сдвигает равновесие в сторону увеличения рав- новесных концентраций йодов.

нов. В условиях равновесия
^d _{ 0} , а концентрации
dt
Таким образом, величина
с_о ^со1 ^{ с}о 2
меняется сим-

^{принимают равновесные значения с}i ^{= С}oi^{. батно с температурой. Следовательно, при постоян-}

ной жёсткости (постоянство с₁) и рН раствора (по- стоянство с₂) уменьшение температуры приведет, согласно (8), к уменьшению концентрации СаCO₃ в
потоке. В этом и состоит основной эффект турбули- зации потока.