空氣能及太陽能熱水器從買回來到安裝到房頂,隻要調試成功,以後人們就很少去關心了。可是在使用一段時間後,熱水器會有各種物質沉積在換熱器及管道內壁麵,這些物質稱為沉積物,主要由水垢、淤泥、腐蝕生物體、藻類、菌泥構成,通常人們又稱為汙垢。那麽,熱水器裏的水垢是如何產生的呢?
據了解,普通的太陽能熱水器用上1~2年後,熱水溫度明顯下降,出現傳感器失靈、電熱管爆裂、熱水變黃、變混的現象,其原因是水垢所致。
水垢的形成機理水垢形成是一個複雜的物理化學過程。這個過程分為兩步:第一步為水燒開或加熱(60℃~70℃以上)後,一部分水蒸發了,水中鈣鎂鹽類物質濃度逐漸升高達到過飽和狀態,並從水中析出;第二步為結晶的鈣鎂鹽類物質在受熱麵上形成各種不同密度和不同成分的固體附著物水垢或懸浮在溶液中成為水渣。
成為水垢還是成為水渣不僅取決於它們的化學成分和結晶狀態,而且還與析出的條件有關。如在省煤器、給水管道中,水中析出的碳酸鈣常常結成堅硬的水垢。而在鍋爐的受熱麵中,如果水的堿度較強,又處於劇烈的沸騰狀態,則析出的碳酸鈣常形成海綿狀的鬆軟水渣。
硬水中鈣鎂鹽類物質的飽和指數如果未超過或正好在飽和的臨界點上,就不會有水垢生成。同樣,在軟水中如果超出了飽和指數也會產生水垢。
飽和指數由水的PH值(酸堿度)決定。PH值越低,水中的酸性越強,飽和指數越高,所能溶解的礦物質成分也就越多;PH值越高,水中的堿性越強,飽和指數越低,所能溶解的礦物質成分也就越少。對水加熱、水壓降低(如打開水龍頭等)、在水中添加化學品劑等都會導致PH值升高。
最初所形成的過飽和狀態溶液很不穩定,開始時是在過飽和溶液中鹽類結晶核心上,極小的微粒逐漸長大成顆粒,最後形成粗結晶體或絮狀的水垢或水渣。形成水垢或水渣,不僅與鹽類物質的化學成分有關,而且還取決於鹽類雜質和受熱麵之間物理化學因素。如果金屬受熱麵粗糙並有凸起時,便會在過飽和溶液產生固態的結晶核。金屬受熱麵氧化層有相當大的附著力,它可成為金屬壁與析出結晶沉澱物的粘結中間層。因此,金屬表麵粗糙或覆蓋一層氧化物時,鹽類雜質沉澱出來將主要成為水垢;相反在光潔的受熱金屬麵上,則多呈水渣。
按水垢的形成過程可分為兩種:一是鹽類雜質在受熱麵上直接結晶而形成的一次水垢;一是易粘附在受熱麵上的水渣,再次生成二次水垢。
水垢對熱水器的危害
1、降低熱效率。由於水垢比金屬的導熱係數小幾百倍。因此,即使在受熱麵上形成不太厚的水垢,也會因為熱阻大,使其導熱效率降低,造成熱損失。受熱麵上結有水垢,會使金屬管壁局部過熱,當壁溫超過其工作允許極限溫度時,就會使其局部鼓包,這種現象多發生在電加熱管上,也是致使電加熱管損壞的主要原因之一。
2、降低循環量。太陽能真空管內結垢後,流通截麵積減少,增加了水循環的速度和流動阻力致使升溫效果明顯下降。
3、降低使用壽命。水垢附在太陽能真空管內,很難清除。為了除垢需要經常清洗,因而增加檢修次數,費時費料費財。而且可能由於除垢方法不當而降低使用壽命。
4、腐蝕金屬內壁。水垢是一種複雜的鹽類,其中含有鹵素離子,在高溫下對鐵有腐蝕作用。通過y對鐵質水垢的分析,可知它含鐵量達20%~30%左右。水垢的侵蝕會使金屬內壁變脆並不斷向深處腐蝕。
5、使傳感器失效。水垢的導熱係數低,一旦結垢,傳感器內部的感溫元件不能及時感應到外部水溫的變化,使得顯示的溫度比實際水溫要低。
因為水垢的特性,使得水位顯示出現偏差。這個過程一般有兩種現象:一種是結垢初期水垢稀鬆似海綿狀,這時的水垢能吸收水份,即使水箱內隻有少量水也會因為毛吸現象而顯示滿水位;另一種是結垢後期水垢堅硬、致密,由於水垢阻礙了電信號的傳送,太陽能水箱內就是注滿水也會顯示缺水或無水。
所以建議使用一段時間後,務必要清洗!提高設備工作效能的同時也避免水質汙染對人體的危害!
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