Буферная емкость

Каждый человек знает, зачем нужен водонагреватель. Но не каждый знает, для чего нужна буферная емкость. Она имеет значительные размеры, занимает много места и для ее разогрева нужно довольно много энергии. В компании «Теплофорум» знают все о буферных емкостях. Более того, там их производят.

Как работает буферная емкость?

Принцип действия буферной емкости Теплофорум предельно прост. Он очень напоминает работу автомобильного аккумулятора. В процессе работы в генераторе накапливается лишняя энергия, которую он затем отдает обратно. Буферная емкость действует также. Она накапливает тепло или холод, а затем отдает эту энергию обратно в помещение, то есть, по сути, является термоаккумулятором. Благодаря этому такая емкость приобретает несколько полезных функций.Если в доме установлен котел, работающий на твердом топливе, то пока он разогреется, в помещении будет довольно холодно. Когда же котел основательно разгорается, то температура сразу подскакивает. В помещении становится жарко. Когда же котел прогорает, то температура снова резко падает. Так вот, в процессе интенсивного горения котел отдает очень много тепла. А в процессе разгорания и затухания энергии в помещение поступает очень мало. Это приводит к резким перепадам температур и не способствует созданию комфортного микроклимата в доме.

Буферная емкость необходима для того, чтобы максимально сгладить все эти температурные неровности. Именно она помогает без усилий поддерживать в помещении постоянную температуру воздуха.

В процессе интенсивного горения буферная емкость забирает лишнюю тепловую энергию, а в процессе затухания или разгорания отдает ее обратно. Это позволяет создать в доме не только комфортный микроклимат, но и сэкономить почти 50% теплоносителя. Расходы на отопление в этом случае уменьшаются в три или даже четыре раза.

Подобным образом работают буферные емкости Теплофорум, которые оснащены насосом. Только они вырабатывают не тепло, а холод.

Что касается вопроса безопасности, то никакая техника не любит перегрева. В случае с котлами это может быть сопряжено с определенными опасностями. В процессе интенсивного горения он может перегреться, что повлечет за собой неприятные последствия – начиная с обычной поломки оборудования и заканчивая самым настоящим взрывом. Так вот буферная емкость выполняет роль своеобразного предохранителя, поглощая лишнюю энергию. Это позволяет защитить котел, систему отопления и, конечно, самих жильцов.

Буферная емкость обладает еще одной важной функцией. Если в системе установлено несколько отопительных приборов, то некоторые из них присоединены к буферной емкости. Это позволит владельцам избавиться от монтажа лишних деталей в отопительной системе.

Кроме того, можно настроить отопительные приборы так, чтобы они работали по приоритетному уровню. Также буферная емкость позволяет избежать непредвиденного отключения или отключения отдельных приборов.

Установка буферной емкости от компании Теплофорум – это хорошая возможность сэкономить и денежные средства, и энергию.

Помимо поддержания комфортной температуры в помещении, экономии теплоносителя, обеспечения безопасности и возможности управлять сразу несколькими тепловыми приборами, буферная емкость предотвращает частые включения теплового насоса или чиллера.

Также буферная емкость дает возможность обслуживать котел в любое удобное время. Напоследок стоит добавить, что буферная емкость совместима с котлами, которые работают на разном топливе.

Буферная емкость | Galmet

Принцип работы буферной ёмкости прост. Используя насос, горячую воду из котла перекачивают в буферную ёмкость. Понятно, что место горячей воды, вышедшей из котла, заполняет холодная вода. Из буферной ёмкости насос подает горячую воду в систему отопления, а холодная вода из системы возвращается обратно в ёмкость.

Буферная ёмкость аккумулирует тепло и по мере необходимости отдаёт это тепло в систему отопления, защищает котёл от перегрева, автоматизирует распределение тепла, контролирует температурный режим и повышает эксплуатационный комфорт.

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРЕВА

Особенностью твердотопливного котла является большая инерция тепловыделения. Горение топлива и подачу горячей воды нельзя остановить мгновенно в отличие от газовых котлов. И как результат, твердотопливные котлы имеют риск перегрева больше, чем другие виды котлов. Перегрев в котле приводит к кипению воды и повышению давления в системе. Это может привести к разрушению оборудования, повреждению имущества и травматизму.

В таких случаях для твердотопливных котлов применяют буферные ёмкости, которые в случае чрезвычайной ситуации забирают избыток тепловой энергии на себя. Такое простое и надёжное устройство способно работать без вспомогательных устройств и дополнительных источников энергии. Но все же не следует пренебрегать правилами безопасности при работе с ёмкостями под высоким давлением. В системе обязательно должны присутствовать предохранительные клапаны и другие системы защиты, необходимые для безопасной работы закрытой системы.

Если вы решили приобрести котёл вместе с буферной ёмкостью, специалисты рекомендуют в таком случае подобрать мощность котла на 30% выше.

Буферная емкость

Расчет объёма буферной ёмкости следует доверить специалистам, но если вы всё же решили это сделать самостоятельно, следует учесть что, минимальный объём бака берется не менее 25л на 1кВт, а оптимальный 50л на 1кВт. С оптимальной ёмкостью, одну топку котла можно использовать до трёх дней.

Недостатком аккумулятора тепла, являются большие размеры и высокая цена буферной ёмкости.

С размерами есть несколько вариантов. Первый — использовать систему нескольких ёмкостей меньшего объёма. Второй – изменить форму емкости под габариты комнаты, этот вариант добавит к уже немалой цене буферной ёмкости дополнительные затраты. И третий вариант – установить буферную ёмкость в утеплённом чехле снаружи.

Рыночная цена буферной ёмкости сделанной в заводских условиях и рассчитанной на работу под высоким давлением соизмерима со стоимостью хорошего котла. Однако для заводской буферной ёмкости цена окупает, так как такие ёмкости имеют эффективную теплоизоляцию и защиту от коррозии.

Широкий модельный ряд позволит заказчику подобрать и по качеству, и по цене буферные ёмкости, необходимые в данном конкретном случае. Сегодня на рынке можно купить аккумуляторы тепла европейского и отечественного производителя. Цена на буферные ёмкости отечественного производителя на 20 % ниже, чем европейского, однако по качеству они не уступают европейским аналогам.

Кроме затрат на буферную ёмкость следует учесть растраты на насосы, комнатные датчики, трубопровода обвязки и стоимость монтажа. В среднем цена буферной ёмкости объёмом 1000 литров, в зависимости от мощности системы отопления, колеблется в районе 1400 – 2000 евро.

Дата: 22.09.2017

Назад в “Статьи”

буферов: общий ионный эффект, уравнение Хендерсона-Хассельбаха и емкость буфера – концепция | Лаборатория: Химия

Буферы

Когда кислота Аррениуса (HA) добавляется к воде, она диссоциирует на сопряженное основание (A ^– ) и катион водорода (H ⁺ ).

HA + H ₂ O → H ⁺ _(водн.) + A ^– _(водн.)

Количество ионов водорода, присутствующих в растворе, определяет кислотность раствора, где большее количество ионов водорода указывает на более низкий или более кислый рН. Точно так же, когда сильное основание Аррениуса (BOH) добавляется к воде, оно диссоциирует на сопряженную кислоту (B ⁺ ) и ион гидроксида (ОН ^– ).

BOH + H ₂

O → B ⁺ _(водн.) + OH ^– _(водн.)

Как правило, добавление сильных кислот или оснований к раствору резко изменяет рН, поскольку кислота или основание вступают в реакцию с молекулами воды в растворе, увеличивая концентрацию либо ионов водорода, либо ионов гидроксида. Однако это изменение рН можно смягчить с помощью буфера. Буферы — это растворы, которые работают для поддержания постоянного pH в системе, независимо от добавления сильных кислот или оснований.

Чаще всего компоненты буфера представляют собой сопряженную кислотно-щелочную пару слабой кислоты или слабого основания. По этой причине сильные кислоты или основания, которые полностью диссоциируют в воде, дают очень плохие буферы, а слабые кислоты или основания, которые частично диссоциируют, дают лучшие буферы. Когда присутствует буфер, сильная кислота или основание не реагирует с молекулами воды, присутствующими в растворе, а вместо этого реагирует со слабой кислотой/сопряженным основанием. Это приводит к незначительному изменению pH раствора или его отсутствию.

Общий ионный эффект

Буфер работает благодаря явлению, называемому эффектом общего иона. Эффект общего иона возникает, когда данный ион добавляется к равновесной смеси, которая уже содержит данный ион. Когда это происходит, равновесие смещается на в сторону от от образования большего количества этого иона.

Например, уксусная кислота (CH ₃ COOH) слегка диссоциирует в воде, образуя ацетат-ион (CH ₃ COO ^– ) и ион водорода.

CH ₃ COOH _(водн.) H ₂ O ⇔ H ⁺ _(водн.) + CH ₃ COO ^– 9 0011 (водный)

Если добавить больше ацетат-иона из растворимого ацетата натрия, положение равновесия сместится влево с образованием большего количества недиссоциированной уксусной кислоты, и концентрация ионов водорода уменьшится. Здесь общий ион — ацетат — подавляет диссоциацию уксусной кислоты.

Буфер должен содержать высокие концентрации как кислотных (HA), так и основных (A ^– ) компоненты для буферного раствора. Если количество ионов водорода или гидроксида, добавленных к буферу, невелико, они вызывают превращение небольшого количества одного компонента буфера в другой. Пока концентрация добавляемых ионов намного меньше концентраций ГК и А ^– , уже присутствующих в буфере, добавленные ионы будут мало влиять на рН, поскольку они потребляются одним из компонентов буфера. Когда концентрация водорода или гидроксида превышает концентрацию кислоты и сопряженного с ней основания, буферный эффект теряется, и рН изменяется.

Уравнение Хендерсона-Хассельбальха

Константа диссоциации слабой кислоты K _a рассчитывается с использованием концентраций недиссоциированной кислоты HA и концентраций ионов водорода и сопряженного основания A ^– .

Более высокие значения K _и представляют более сильные кислоты, а меньшие значения K _и представляют более слабые кислоты. Для определения концентрации ионов водорода уравнение переписывается. В этой форме ясно, что соотношение кислотных частиц к основным веществам важно для определения концентрации ионов водорода и, соответственно, pH.

Возведение обеих частей в отрицательный десятичный логарифм приводит к уравнению Хендерсона-Хассельбаха.

Уравнение Хендерсона-Хассельбаха позволяет рассчитать pH буфера напрямую, без необходимости предварительно рассчитывать концентрацию ионов водорода.

Например, его можно использовать для определения рН 1 л буфера после добавления 0,02 моля сильного основания. Сильное основание полностью диссоциирует, поэтому концентрация добавленных гидроксильных ионов составляет 0,02 М. Это уменьшит концентрацию кислоты на 0,02. Предполагая, что исходная концентрация кислоты (HA) и основания (A ^– ) компонентов по 0,5 М каждый, новая концентрация основания увеличивается на 0,02 М до 0,52 М, а концентрация кислоты уменьшается на 0,02 М до 0,48 М. Зная pK _a кислотного компонента буфера, мы можем подставить эти концентрации новых компонентов в уравнение Хендерсона-Хассельбаха, чтобы определить рН.

Это полезно для определения буферной емкости или того, сколько сильной кислоты или сильного основания можно добавить к буферу без существенного влияния на рН.

Емкость буфера

Буферная емкость — это мера способности буфера противостоять изменению рН. Эта способность зависит от концентрации компонентов буфера, то есть кислоты и сопряженного с ней основания. Более высокая концентрация буфера имеет большую буферную емкость. Это означает, что необходимо добавить большее количество ионов водорода или более сильную кислоту, чтобы нарушить равновесие и изменить рН буфера.

На буферную емкость также влияет относительная концентрация компонентов буфера. Буфер более эффективен, когда концентрации компонентов одинаковы. Если соотношение компонентов буфера одинаковое, то соотношение концентраций компонентов существенно не меняется при добавлении кислоты или основания; необходимо добавить большое количество кислоты или основания, чтобы компенсировать соотношение и изменить рН.

pH буфера отличается от его буферной емкости. Диапазон рН представляет собой диапазон, в котором буфер эффективен. Как правило, буферы имеют полезный диапазон в пределах 1 единицы pH от pK

и кислотного компонента буфера.

Ссылки

1. Kotz, JC, Treichel Jr, PM, Townsend, JR (2012). Химия и химическая активность. Белмонт, Калифорния: Брукс/Коул, Cengage Learning .
2. Зильберберг, М. С. (2009). Химия: молекулярная природа материи и изменения . Бостон, Массачусетс: Макгроу Хилл.

Емкость буфера — PubMed

Обзор

. 2018;54:11-18.

дои: 10.1159/000489513. Epub 2018 21 августа.

Эрхардт Прокш

• PMID: 30130768
• DOI: 10.1159/000489513

Обзор

Ehrhardt Proksch. Курр Пробл Дерматол. 2018.

. 2018;54:11-18.

дои: 10.1159/000489513. Epub 2018 21 августа.

Автор

Эрхардт Прокш

• PMID: 30130768
• DOI: 10.1159/000489513

Абстрактный

Каждая биологическая система имеет широко неизвестную буферную систему для поддержания кислотно-щелочного баланса на определенном уровне pH. Наша жизнь зависит от функционирования буферных систем. Буферная система представляет собой раствор, устойчивый к изменению pH при добавлении кислот или оснований. Кожа обладает достаточно высокой буферной емкостью, которая определяется количеством ионов Н+ или ОН-, которое необходимо до тех пор, пока значение рН раствора не изменится на единицу. Буферы содержат слабую или среднесильную кислоту (основание) и соответствующую соль. Буферы, которые показывают pKa в диапазоне pH поверхности рогового слоя, наиболее важны для кожи. Буферная емкость снижена как у детской, так и у возрастной кожи. Внешние факторы, вода и моющие средства могут снизить локальную буферную емкость из-за вымывания буферных химических веществ, что приводит к повышению рН и раздражающему контактному дерматиту. Воспалительные заболевания, включая атопический дерматит, псориаз и вульгарные угри, которые показывают повышенный рН, вероятно, также должны иметь сниженную буферную способность. Для лечения кожных заболеваний и стареющей кожи следует предпочтительно использовать эмоленты с pH, немного более кислым, чем средний нормальный pH, и с соответствующей буферной емкостью.

© 2018 S. Karger AG, Базель.

Похожие статьи

• Кислотная мантия: миф или неотъемлемая часть здоровья кожи?

  Сурбер С. , Гумберт П., Абельс С., Майбах Х. Сурбер С и др. Курр Пробл Дерматол. 2018;54:1-10. дои: 10.1159/000489512. Epub 2018 20 августа. Курр Пробл Дерматол. 2018. PMID: 30125885 Обзор.

• Измерение буферной способности кожи человека: модель in vitro.

  Чжай Х., Чан Х.П., Фарахманд С., Майбах Х.И. Чжай Х и др. Технология восстановления кожи. 2009 ноябрь; 15 (4): 470-5. doi: 10.1111/j.1600-0846.2009.00392.x. Технология восстановления кожи. 2009. PMID: 19832960

• Рубцовые буферы: временное влияние на буферную способность и рН рубцовой жидкости у коров, получавших рацион с высоким содержанием концентратов.

  Ле Руйе П., Такер В.Б. Ле Руйе П.