Неочевидное, но вероятное

Нельзя сказать, что о разработках донецкой фирмы «Вотали ЛТД» мне не приходилось слышать ранее. Напротив, «заочно» я ознакомился с ее деятельностью еще несколько лет назад. Но то, как преподносился разработанный здесь способ очистки трубопроводов от отложений, прежде всего от накипи, создавало достаточно скептическое представление о его реалистичности. Поэтому просьба редакции «УТГ» более подробно ознакомиться с указанными разработками «на месте» не вызвала у меня особого энтузиазма. Однако, как оказалось, и в самом деле иногда лучше один раз увидеть, чем много раз услышать.

Проблема

Что вызывало (и вызывает!) особый скепсис? Прежде всего, формулировка принципа работы фирменных аппаратов серии «Илиос», предназначенных для очистки труб от отложений. Например, в рекламном проспекте фирмы утверждается: «Принцип действия аппаратов основан на магнитной обработке воды, проходящей по питающим трубопроводам, посредством магнитных импульсаторов, установленных на внешней поверхности трубопровода». Далее в одной из публикаций разъясняется: «В результате воздействия импульсов переменной частоты (? – Н.Д.) на поток воды в трубопроводе химический состав воды не изменяется, а растворенные в ней соли жесткости не «прилипают» к внутренним теплообменным поверхностям трубопроводов и оборудования, «вымываются» потоком воды».

Истоки неприятия подобных формулировок уходят корнями еще в 70-е годы прошлого века, когда возник очередной всплеск «науки» о магнитной обработке воды. Масштабы шарлатанства, разросшегося вокруг этого процесса, в конечном счете вынудили виднейших ученых-магнитологов в системе АН СССР сказать свое слово. Они в пух и прах развенчали попытки обосновать возможность какого-либо воздействия магнитного поля на воду. Нечто подобное позже произошло с теорией так называемых торсионных полей, в деяниях авторов которой Отделение физики и астрономии АН СССР узрело «признаки крупномасштабной аферы». Но в ситуации с омагничиванием воды, на мой взгляд, уместно вспомнить фразу из известного анекдота: «Ты прав, и ты тоже прав».

Дело в том, что для физиков вода – это дистиллят Н2О, лишенный не только магнитных, но и вообще каких-либо примесей. Утверждать, что на такую воду может действовать магнитное поле, значит противоречить известным еще со времен Фарадея и Максвелла законам магнитной индукции. Но если по тому же «питающему трубопроводу» течет жидкость в виде воды с растворенными в ней солями и механическими примесями, то внешнее магнитное поле вполне может с ней взаимодействовать.

Таким образом, правдой, которую не могут отрицать и сторонники безоглядного омагничивания воды, является то, что при использовании в качестве теплоносителя дистиллированной воды (пусть чисто гипотетически) на нее невозможно воздействовать ни магнитным, ни электрическим полем. Впрочем, такой необходимости и не было бы, так как дистиллят Н2О не оставляет накипи и отложений. Это известно даже обывателю, пользующемуся системами глубокой очистки водопроводной воды (а вернее сказать – жидкости!), к примеру, по методу обратного осмоса. Но правдой является также и то, что вода, насыщенная различными солями, вполне может быть восприимчивой к внешнему магнитному полю. Какова возможная природа этой восприимчивости?

По современным представлениям все вещества делятся (в простейшей классификации) на диамагнетики, парамагнетики и упорядоченные магнетики. К первым относятся вещества, молекулы которых не имеют магнитного момента. Если иметь в виду лишь металлы, то таковыми являются медь, алюминий, серебро, золото, цинк, кадмий… Ко второй категории относятся вещества с неупорядоченными магнитными ионами. А с точки зрения взаимодействия с магнитным полем основной интерес представляют упорядоченные магнетики. Упорядочение заключается в том, что магнитные моменты локализованных в узлах кристаллической решетки магнитных ионов имеют одинаковое направление. Но так можно сказать только о чистых ферромагнетиках (железе, никеле, кобальте), которые характеризуются наличием всего одной магнитной подрешетки. Тогда как в природе большинство солей с магнитными ионами имеют так называемое антиферромагнитное упорядочение, при котором две подрешетки одинаковых по абсолютной величине, но противоположно направленных магнитных моментов полностью компенсируют одна другую, и вещество в целом оказывается магнитно нейтральным. Если же магнитные моменты двух указанных подрешеток одинаковы по модулю, но неколлинеарны (то есть не параллельны), то из-за этого скоса возникает сравнительно небольшой результирующий магнитный момент, а соответствующие соединения называются слабыми ферромагнетиками. В определенном смысле противоположный этому случай – коллинеарные, но разные по модулю моменты подрешеток. В этом случае тоже имеет место результирующий ферромагнитный момент, а соответствующие соединения называются ферримагнетиками.

Что из перечисленного содержится в отложениях на стенках труб и пропускаемой по ним высокоминерализованной технической воде, сказать трудно даже в конкретном случае. А о возможности определенно указать состав отложений при различных вариантах их формирования и говорить не приходится. Однако можно утверждать, что без наличия того или иного соединения с нескомпенсированным магнитным моментом в отложениях и жидкости говорить о возможности непосредственного воздействия на них магнитным полем нет смысла. Здравого смысла! Но авторы не просто настаивают, что такое воздействие возможно, но и убедительно доказывают это на практике.

Честно признаюсь, что никогда не поверил бы в поразительную эффективность указанного воздействия, если бы не увидел его результаты собственными глазами.

Несколько слов о проблеме, которую стремятся решить специалисты фирмы «Вотали ЛТД». Проблема эта всем хорошо известна. На бытовом уровне – это отложения, накопившиеся за десятилетия эксплуатации на внутренних стенках труб и батарей центрального отопления и — в меньшей степени — водопроводных труб. Известно, что при современном состоянии теплотрасс центрального отопления до 50—60% тепловой энергии теряется по пути от котельных до вводов в жилые дома. Но на входе в дом теплоноситель встречают трубы, подчас более чем наполовину сечения забитые отложениями, которые обладают довольно низкой теплопроводностью (если сказать определеннее, это хороший теплоизолятор). В результате и без того неполноценный теплоноситель возвращается назад в теплотрассу, так и не обогрев жилье до надлежащей нормы.

В промышленном секторе особая острота проблемы ощущается при уменьшении проектного сечения ставовых труб, через которые откачиваются шахтные воды; трубопроводов компрессорного и вакуумного оборудования; питающих и отводящих труб водогрейных и паровых котлов, теплообменников, форсунок охлаждения технологической воды на градирнях.

Техника, технология, результаты

Комплекс «Илиос» состоит из ультранизкочастотного генератора электрических импульсов, которыми запитывается серия электромагнитов-импульсаторов. Последние торцами (при помощи хомутов) закрепляются на поверхности подлежащего обработке трубопровода на определенном расстоянии один от другого.

Генератор запрограммирован так, что посылает импульсы в электромагниты, расположенные на поверхности трубы, поочередно, создавая вдоль нее своеобразную бегущую волну. Параметры этой волны (скорость, мощность в импульсе, частота следования импульсов) рассчитываются для каждого конкретного случая в зависимости от технического задания — разновидности объекта магнитной обработки, объемов, скорости течения, химического состава и температуры жидкости… Несмотря на то, что серия магнитных импульсаторов обычно локализуется на сравнительно небольшом отрезке трубы, разрушение отложений происходит на расстоянии нескольких сотен метров по направлению потока жидкости при расходе воды до 800 м3/час. Это наиболее неочевидное, но, как оказывается, вполне реальное следствие омагничивания жидкости в пораженном отложениями трубопроводе.

Уместно привести один из характерных отзывов по результатам применения магнитной обработки (от АП «Шахта им. Ф.Засядько»). В нем сказано: «В схеме дегазации шахты от метана применяются вакуумные насосы, которые используют для охлаждения воду оборотного цикла. Даже при температуре 20—35°С (относительно низкой температуре – Н.Д.) на внутренних поверхностях этих насосов, трубопроводов и агрегатов отложения накипи лежали плотной стеклообразной массой толщиной до 6 мм. После установки системы «Илиос» уже через 30-35 суток мы были приятно удивлены: отложения стали мягкими, а на отдельных участках слой накипи был вымыт до металла. Давление в системе снизилось с 5 до 4,1 атм. Очевидно, что имеет смысл устанавливать аппараты «Илиос» на новых объектах, не дожидаясь зарастания системы».

Из вышесказанного понятно, что данные аппараты могут устанавливаться не только на время, необходимое для разрушения отложений, но и постоянно. В последнем случае после устранения отложений они в дальнейшем станут постоянной альтернативой реагентам, обычно применяемым при традиционном способе химической подготовки воды для водогрейных и паровых котлов. Такая возможность особенно актуальна для Донбасса, где нередко для этих целей используется шахтная или артезианская вода с жесткостью 28—30 единиц.

Другими словами, однажды смонтировав на трубопроводе или другом объекте импульсаторы системы «Илиос», можно забыть о необходимости ежегодной реагентной обработки воды для оборотного цикла теплоснабжения, осуществляемой, к примеру, перед отопительным сезоном в системе централизованного тепло- и водоснабжения. И не обязательно в системах, где вода (извините, жидкость) используется в качестве теплоносителя, но и там, где ей предназначена обратная роль – охладителя.

Стоит упомянуть, что кроме комплексов «Илиос» фирма «Вотали ЛТД» располагает технологией «Гидроклин», применяемой для очистки и промывки отопительных приборов (батарей) инженерных систем центрального отопления, но уже на иных принципах. По этой технологии трубопроводы и теплообменники (например, батареи центрального отопления или холодильники мартеновских печей) подвергаются пневмогидравлическому воздействию технической водой под давлением до 60 атм, а в отдельных случаях — экологически чистым водным раствором специальных реагентов.

Особую эффективность эта технология показала при очистке от отложений трубопроводов и батарей в зданиях со сроком эксплуатации 20—55лет. И не случайно. Она не требует демонтажа труб и радиаторов и в 5—7 раз дешевле неизбежного в таких случаях капитального ремонта с заменой стояков, внутриквартирной разводки и батарей отопления.

Наблюдения и предположения

В это трудно поверить, но разработчики комплекса «Илиос» утверждают, что однозначного научного объяснения механизма разрушения отложений пока не существует. И это при том, что позитивные результаты данной магнитной обработки не вызывают сомнения. Это как раз тот случай, когда практика существенно опережает теорию.

Конечно, такое положение в известной степени сдерживает внедрение данного метода. Но есть и еще причина — общее скептическое отношение к омагничиванию воды, корни которого уходят в прошлый век, во времена массового увлечения этим занятием, когда мнимые позитивные результаты такой обработки нередко выдавались за действительные. А профанация любой инновации всегда оставляет за собой шлейф недоверия даже к самому созидательному начинанию.

Вспомним, что технически омагничивание воды тогда осуществлялось крайне примитивно: на трубопровод надевался соленоид, запитываемый постоянным или переменным током промышленной частоты и постоянной амплитуды. Результаты были соответствующими — скорее, никакими! Чтобы понять, чем отличается от указанного способа магнитная обработка комплексом «Илиос», следует акцентировать внимание на ряде его технических особенностей, принципиальных с точки зрения электродинамики.

Во-первых, конструкция и расположение пульсаторов по отношению к трубопроводу означают, что на объект действует магнитное поле с сильной пространственной неоднородностью. Во-вторых, поскольку пульсаторы запитываются импульсным током, то следует говорить не о магнитном, а об электромагнитном поле, характеризующемся не только пространственной, но также и сильной временной неоднородностью. Наконец, в-третьих, запитка электромагнитов не стационарным, а импульсным током позволяет создавать большую мощность поля в импульсе при достаточно компактных геометрических размерах соленоидов, без ощутимого нагрева последних даже при очень больших плотностях питающего импульсного тока. Причем за счет ограничения индуктивности импульсаторов (числа витков катушек) мощность в импульсе можно наращивать путем уменьшения длительности и частоты следования импульсов.

Чего можно ожидать от такой обработки забитой отложениями трубы, по которой течет минерализованная вода? Обобщая, можно сказать, что мощное импульсное электромагнитное поле с сильной пространственной и временной дисперсией, действующее на технологическую жидкость относительно длительное время, способно полностью разрушить многолетние отложения в трубах и предотвращать их появление в дальнейшем.

Многие исследователи обратили внимание на то, что в омагниченной воде присутствует очень активный окислитель – атомарный кислород. Он может окислять кальций — непременный элемент как минерализованной (жесткой) воды, так и отложений на стенках труб и котлов, образуя окись кальция СаО. Последняя при соединении с водой образует хорошо растворимый в ней гидрат кальция Са(ОН)2. В результате накипь может разрыхляться и отслаиваться от металла.

Эта химическая реакция происходит с выделением тепла, которое и может служить тестом для ее идентификации. В некоторых случаях выделение тепла при магнитной обработке и в самом деле наблюдалось, в том числе и разработчиками комплекса «Илиос». Казалось бы, разгадка найдена. Если бы! Ведь пока не удалось разгадать, почему омагничивание может насыщать жидкость атомарным кислородом.

Так что нам остается только воочию удивляться тому, что на первый взгляд выглядит совершенно невероятным. В самом деле, когда смотришь на массивные, иногда забивающие все сечение трубы отложения, по твердости не уступающие керамике или стеклу, трудно представить, что их можно разрушить относительно слабым магнитным воздействием, а не с помощью молотка и зубила. Ничего страшного! Привыкнем. Ведь мы уже давно не удивляемся тому, что хрупкий растительный побег вспучивает асфальт, пробиваясь к свету. Так и к техническим решениям, подобным комплексу «Илиос», придется привыкать как к яркому свету после пребывания в темноте.