Расчет буферной емкости: расчет объема, схема, купить буферную емкость

Содержание

Расчет объема буферной емкости

При выборе объёма буферного теплоаккумулятора необходимо отталкиваться от мощности твердотопливного котла. Чёткой формулы расчёта объёма теплонакопителя нет. Разные производители дают свои рекомендации и они могут составлять от 20 до 50 литров объёма теплоаккумулятора на киловатт мощности котла. Некоторые производители рекомендуют «привязываться» к объёму системы отопления. В любом случае при выборе объёма буферного накопителя тепла стоит обратиться к специалистам, что бы избежать ошибок при расчётах.

Ориентировочная формула подбора теплонакопителя:

m= (P×ŋ×t)/ (c×∆ϑ)

где: m – объём

P – мощность котла, Вт

ŋ – КПД котла, 0.98%

t – время нагрева, ч

c – удельная теплоёмкость воды, Вч/кг х К

Δϑ – разность температур, К

При подставлении определённых значений Вы получите ориентировочный объём буферного теплоаккумулятора (но эта формула не панацея),

и тут можно «поиграться» с формулой путём изменения значений мощности, времени нагрева, и температурной дельты.

Опять же не стоит забывать, что во время нагрева теплонакопителя, теплоноситель будет циркулировать по контурам и соответственно остывать. В этом случае необходимо учитывать погрешность. В любом случае для точного расчёта теплоаккумулятора к электрическому котлу отопления лучше обратиться к нашим специалистам.

В связи с выше перечисленным можно сделать вывод, что в виде основного котла Вы можете применять как электрический котел отопления, так и твердотопливный котел. И, что самое важное, Вы можете запитывать буферную емкость и тем и другим отопительным котлом по вашему выбору попеременно. Тогда, такая система отопления будет наиболее экономичная, и адаптированная исключительно под ваши условия эксплуатации.

Также необходимо учитывать сопутствующие товары, например трёхходовые термосмесители. Таких нужно как минимум две штуки. Один для ограничения температуры на обратке между буфером и твердотопливным котлом, так как разница температур между подачей и обраткой не должна превышать 30 градусов.

Другой термосмеситель ставится на подающую магистраль на систему отопления, так как температура в буфере может достигать 100 градусов, а в систему нужно подавать 60-70 градусов.

Произвести монтаж системы отопления Вашего дома, или обвязку котельной с установкой буферного накопителя могут наши технические специалисты. Поверьте, цена на установку буферной емкости не так велика, как вы думаете. Наша монтажная группа имеет большой опыт работ по установке теплоаккумуляторов к котлам отопления.

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла.
Все понимают, что буферная емкость нужна для того, чтобы с аккумулировать все тепло полученное в камере сгорания, вне зависимости от типа топлива.

Чем больше калорийность сжигаемого топлива, тем больший объём буферной емкости требуется установить.Установка аккумулирующей емкости для твердотопливного котла меньшего объёма нежели требуется приводит к перерасходу сжигаемого топлива, а в следствие – потере эффективности всей системы.

Производитель твердотопливных котлов указывает объём камеры сгорания или количество топлива которое можно загрузить единоразово в камеру сгорания. Исходя из этого, мы можем высчитать количество энергии, которое выделится при полном сжигании топлива – умножив количество топлива в килограммах на теплоту сгорания топлива кВт/кг и на коэффициент полезного действия твердотопливного котла, который, как правило, не превышает 80%.

Калорийность древесного угля – 8,6 кВт/кг
Калорийность каменного угля 6-8 кВт/кг
Калорийность топливных брикетов – 5,5 кВт/кг
Калорийность бурого угля 4,2 кВт/кг
Калорийность дров (березовые, сосновые) 3,8-4,8 кВт/кг
Калорийность торфа 2,25-4,2 кВт/кг

Исходя из того, что половина тепловой мощности будет уходить на нагрев системы отопления (средний рабочий температурный график 50/35 за весь отопительный сезон – нужно полученую величину разделить на два.

И полученную величину тепловой мощности, которая означает только то количество тепла, которое требуется аккумулировать без учета той мощности, которая уходит на поддержку системы отопления, множим на 860 и делим на ту разницу, до которой котел будет догревать буфер Т=40К и получаем объём требуемого бака аккумулятора.

Пример: Твердотопливный котел 10 кВт, камера сгорание вмещает 10 кг топлив, топить будут топливными брикетами, КПД котла 75%.

Итого имеем: ((10*5,5*0,75)/2)*860/40 = 400 литров

Расчет буферной емкости

Что такое буферная емкость системы отопления?

По сути, буферные емкости для отопления представляют собой большой термос – металлический бидон с утепленными стенками. В системе отопления буферная емкость располагается между нагревательным прибором и тепловым контуром, и нагретая вода поступает первоначально в нее, а из нее – дальше в коллекторы, радиаторы и теплые полы.

Зачем нужна такая «прослойка»? Все дело в режиме работы нагревательных устройств (котлов). Вода в них нагревается путем сжигания топлива. Есть типы котлов, где топливо может подаваться и сжигаться равномерно (например, газовые котлы, котлы на пеллетах, снабженные бункером и шнеком для подачи). А есть котлы, где это невозможно теоретически (например, котлы на твердом топливе), либо котлы, где постоянное сгорание приводит к снижению КПД котла и повышенному износу топки (газогенераторные котлы), либо где постоянный нагрев стоит очень дорого (электрические котлы). Возьмем твердотопливные котлы. Они дешевы в установке и обслуживании, но у них есть одна проблема: если не подкладывать регулярно топливо, вода в отопительном контуре может быстро остыть. Что делать? Бегать и днем и ночью «подкинуть дровишек», или мерзнуть? Вот здесь и выручит буферная емкость. Нагретая вода поступает в нее, и постепенно расходуется на отопление. Применение буферной емкости в несколько раз увеличивает интервалы между топками котла и, соответственно, во столько же снижает расход топлива.

В случае с электрическим котлом буферную емкость полезно ставить чисто по экономическим соображениям. Известно, что электрокотел потребляет много электричества. Существуют дневной и ночной тарифы на потребленную электроэнергию, которые отличаются друг от друга в разы. Установка буферной емкости позволяет рассчитать режим работы котла так, чтобы он грел только в ночное время.

Европейский опыт применения буферных емкостей доказал его экономическую целесообразность. Кроме того, буферная емкость служит целям безопасности, снижая риск перегрева теплоносителя. Единственный минус буферной емкости – ее большой объем. Для установки системы отопления с применением буферной емкости необходимо помещение размером от 5 кв.м. Емкости большого объема нужно монтировать, разбирая крышу, либо сваривать прямо на месте (они просто не пройдут в двери).

Как рассчитывается объем буферной емкости

Как рассчитать буферную емкость, чтобы достичь желаемого уровня комфорта и при этом не делать огромные баки? Вообще, расчет буферной емкости при устройстве новой системы отопления – дело довольно сложное. Лучше, если это будет делать специалист теплотехник. Сначала на основании информации о площади дома, высоте потолков, материалов стен и перекрытий, рассчитываются теплопотери дома при определенной температуре наружного воздуха (обычно она выражается в «кВт в час»). Затем при помощи специальной формулы рассчитывается количество необходимого теплоносителя (воды), которая должна проходить по системе отопления за час для покрытия теплопотерь при максимально низкой температуре (например, при -25С). Это количество умножается на желаемое время между топками котла, и получается объем буферной емкости.

Гораздо проще производить расчет буферной емкости, если система отопления уже существует. В этом случае количество воды в системе и время между топками уже известно. Стоит только умножить существующий объем теплоносителя на желаемое время увеличения промежутков между топками, и вы получите нужный объем бачка. На практике известно, что при мощности котла 25-32 кВт и дома в 100-150 кв.м. буферной емкости в 1000л достаточно для топки 1 раз в сутки.

Как подобрать и рассчитать теплоаккумулятор (буферную емкость)

Для чего нужна буферная емкость?
Какие бывают типы буферных емкостей?
Из чего состоит буферная емкость (теплоаккумулятор)?
С какими котлами и как применяется емкость?
Расчет объема теплоаккумулятора

Для чего нужна буферная емкость (теплоаккумулятор)?

Для экономии топлива и энергии за счет для сбора излишков тепла, выделяемого котлом (как правило твердотопливным). А также, чтобы топить котел в удобное и экономично выгодное время.

Какие бывают типы буферных емкостей?

Буферные емкости (теплоаккумуляторы) бывают различный типов: накопительные стандартные, с фланцами под электрические ТЭНы, с одним или двумя теплообменниками или со встроенным бойлером косвенного нагрева.

Накопительные стандартные используются с источником тепла, в основном твердотопливным котлом, который нагревает емкость, имеет патрубки подачи и обратки теплоносителя и множество технологических патрубков для разбора теплоносителя.

С фланцем бак такого же типа, как и стандартный, но имеет несколько фланцев для монтажа электрических ТЭНов различных типов.
Аккумулирующие баки, со встроенными теплообменниками, используются также с котлами, но имеют встроенные теплообменники (их может быть как один, так и два, в зависимости от моделей), к ним можно подключить альтернативные источники тепла, к примеру – солнечную установку.
И последний вариант – это буферные емкости со встроенными бойлерами косвенно нагрева, баки которых покрыты эмалью. В некоторых моделях, вокруг бака, идет теплообменник под солнечную установку.

Из чего состоит буферная емкость?

Буферная емкость имеет цилиндрическую форму со сферичными крышками, изготавливается из чернового металла толщиной от 4 мм в зависимости от объема бака. Крышки устроены таким образом, чтобы при повышении давления в баке избежать разрыва. Стандартно поставляется без теплоизоляции, но некоторые компании учли этот момент.

С какими котлами и как применяется емкость?

С электрическими и твердотопливными. С электрическими котлами буферная емкость используется в основном для нагрева ночью по сниженным тарифам на электроэнергию и используется, вдень. В случаи с твердотопливным котлом, все на оборот. Котел топится в удобное время для пользователя время и для того чтобы достичь максимального КПД котла, которое возможно при высокой температуре. Если же топить циклично, то КПД существенно снижается, и на стенках образуется смолы, которые проблематично чистится.

Расчет объема буферной емкости

Расчет объема буферной емкости для твердотопливных котлов.

Чем больше выделяемой энергии от сжигаемого топлива, тем больше требуется объём буферной емкости. Установка меньшей аккумулирующей емкости приводит к перерасходу сжигаемого топлива и потере эффективности системы в целом.

Для расчета нужно узнать

количество энергии, которое выделится при полном сжигании топлива Q=a*b*c
1. количество топлива, которое можно загрузить одноразово в камеру сгорания или объём камеры сгорания;
2. теплоту сгорания топлива кВт/кг

Калорийность древесного угля	8,6 кВт/кг
Калорийность каменного угля	7,0 кВт/кг
Калорийность топливных брикетов	5,5 кВт/кг
Калорийность бурого угля	4,2 кВт/кг
Калорийность дров (березовые, сосновые)	3,8-4,8 кВт/кг

коэффициент полезного действия твердотопливного котла, усреднённо 75%
количество тепла, которое требуется аккумулировать – Q/2, т. к. половина тепловой мощности будет уходить на нагрев системы отопления
Полученную величину тепловой мощности множим на 860 и делим на ту разницу до которой котел будет нагревать буфер Т=40С и получаем объём требуемого бака аккумулятора.

Пример: Твердотопливный котел 10 кВт, камера сгорания вмещает 15 кг топлива (например, каменного угля), КПД котла 75%.

Итого имеем: ((15*7,0*0,75)/2)*860/40 = 846 литров

Популярные вопросы про Теплоаккумуляторы:

✔️ Зачем нужен теплоаккумулятор?

Для экономии топлива и энергии за счет для сбора излишков тепла, выделяемого котлом, чтобы топить котел в удобное и экономично выгодное время.

✔️ Может ли быть бойлер косвенного нагрева как теплоаккумулятор?

Бойлер косвенного нагрева подключается к водопроводу, а теплообменники подсоединяются к источникам тепла. Бак аккумулятор подключается к источнику тепла, а к теплообменникам подключают либо еще один источник тепла, либо водопровод. Таким образом вода в бойлере косвенного нагрева греется накопительным способом, а через буферную емкость в проточном режиме.

✔️Как подобрать теплоаккумулятор?

В первую очередь – расчитать необходимый объем, далее необходимую толщину теплоизоляции, наличие ТЭНа, материал бака, оптимальное рабочее давление, подходящие габариты.

Расчет, подбор теплоаккумулятора для отопления дома твердотопливным котлом – Блог компании

Отопление частного дома – это очень важная и непростая задача, которая дает возможность создать уют и комфортную атмосферу для Вашей семьи. Значительное повышение цен на энергоносители делает актуальным вопрос об уменьшении затрат на отопление, горячее водоснабжение, поэтому все больше и больше владельцы загородных домов обращают внимание на современное оборудование, которое дает возможность эффективно использовать тепло и при этом экономить средства.

В результате расчетов и практических исследований различных систем отопления современных домов, специалисты теплотехники пришли к выводу, что самый экономический эффект удается достичь сочетанием нескольких источников тепла в комбинированную систему отопления. При этом домовладелец может применять традиционные источники тепла (газовый твердотопливный или электрический котел), а также и альтернативные (солнечные коллекторы, тепловые насосы). Для обеспечения данной возможности в домах с комбинированной системой отопления применяется буферная емкость.

Функции теплоаккумулятора в системе отопления:

аккумулирование тепловой энергии с последующей передачей в отопительную систему при необходимости
защита твердотопливного котла от закипания (поглощает перегретую воду)
возможность одновременного использования нескольких источников тепла в системе: это особенно важно, учитывая тот факто, что разные тепловые источники могут рационально работать в разное время суток (солнечную энергию лучше всего использовать днем, когда солнце наиболее активно, электрический котел рационально использовать в ночное время, когда действует «ночной режим»)

повышение КПД и эффективности использования твердотопливного котла за счет полного сгорания топлива
возможность обеспечить дом хозяйственной водой с помощью буферной емкости, которая оборудована теплообменником для горячего водоснабжения

Буферный бак – это очень габаритное устройство, поэтому возможность эго установки стоит предусматривать еще на стадии проектирования дома.

Аккумулирующую емкость рассчитывают исходя из соотношения 30-50 литров на 1 кВт тепловой мощности котла. По следующей формуле можно сделать расчет тепловой мощности теплоаккумулятора для отопления дома, которую возможно накопить.

Формула расчета буферного бака

Q = m*cp*(T2-T1)

M – масса вещества, которая используется в буферном баке
Cp – удельная теплоемкость аккумулирующего вещества Вт(кг*К)
Т2 и Т1 – средняя температура теплоносителя в баке – конечная и начальная °С

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла

Расчет данного оборудования заключается в определении аккумулирующей способности запасенного объема воды. Эта способность характеризирует теплоемкость, которая равна 4,187 кДж кг/°С, это означает, что для нагрева одного килограмма воды на 1 градус нужно подвести количество тепла эквивалентное 4,187 кДж, или что тоже самое – 1 ккал = 1,163 Вт/ч. Например, если у Вас аккумулирующая емкость обьемом 1000 литров (масса 1 литра теплоносителя равна 1 кг) и мы эго нагреем до 50°С то в нем будет аккумулировано тепловой энергии 1000*50 = 50 000 ккал = 0,05 Гкал = 58 кВт/ч.

При отборе тепла и охлаждении бака на 50°С. от него будет отведено 0,05 Гкал тепла. В зависимости от схемы применения используются различные методики расчета теплоаккумуляторов для отопления, но в целом при подборе следует учитывать:

чем больше пиковое потребление отличается от среднечасового и чем дольше его продолжительность, тем больше должен быть объем бака накопителя тепла
чем больше пиковое поступление и чем меньше его продолжительность, тем больше должна быть мощность теплообменного аппарата независимо внешний он или интегрирован в бак накопитель горячей воды
номинальное давление бака накопителя тепла должно быть больше максимального рабочего давления с точки его подключения
буферные емкости с одним или двумя теплообменниками: системы с большим температурным напором присоединяются к верхним теплообменниками и с меньшим к нижним
теплоаккумулятор, который подключен до твердотопливного котла, должен аккумулировать тепло генерируемое, как минимум, разовой загрузкой котла
в схемах подключения системы отопления с аккумулирующими емкостями с ГВС, обязательно должны быть установлены – расширительный бак и предохранительный клапан

Подбор буферной емкости для твердотопливного котла

Методика, по которой, нужно высчитать буферную емкость может быть разной в зависимости от схемы применения, определения максимальной загрузки топлива. Например, в топку помещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт/час тепловой энергии. Таким образом, при сжигании одной загрузки топлива твердотопливный котел отдаст 20•3,5=70 кВт/час тепла. Время, за которое сгорает полная загрузка топлива можно рассчитать так: Если мощность котла составляет, например 25 кВт тогда 70:25=2,8 час.

Теплоаккумулятор	Время нагрева при мощности	–	–	–	–	–	–	–	–
–	20 кВт	25 кВт	30 кВт	35 кВт	40 кВт	45 кВт	50 кВт	55 кВт	60 кВт
500	1,2	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,5	0,4	0,4
1000	2,3	1,9	1,6	1,3	1,2	1,0	0,9	0,8	0,8
1200	2,8	2,2	1,9	1,6	1,4	1,2	1,1	1,0	0,9
1500	3,5	2,8	2,3	2,0	1,7	1,6	1,4	1,3	1,2
1800	4,2	3,4	2,8	2,4	2,1	1,9	1,7	1,5	1,4
2000	4,7	3,7	3,1	2,7	2,3	2,1	1,9	1,7	1,6
2400	5,6	4,5	3,7	3,2	2,8	2,5	2,2	2,0	1,9
3000	7,0	5,6	4,7	4,0	3,5	3,1	2,8	2,5	2,3
3500	8,1	6,5	5,4	4,7	4,1	3,6	3,3	3,0	2,7

Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система отопления уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери. Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.

Для упращенного рассчета принимается не меньше 50 литров на кадный кВт мощности котла.

Вместимость бака дм3	350	500	800	1000	1500	2000	3000	3500
Колличество тепла при Δt = 40°С, кВт/год	20	30	45	58	85	115	170	210
Колличество дров, кг, при Δt = 40°С. С=12 МДж/кг	5	7	2	14	21	30	42	50

Подбор объема теплоаккумулятора при работе из солнечными коллекторами

Вместимость бака дм3	350	500	800	1000	1500	2000	3000	3500
Жилая плодащь м2	40-120	60-160	100-260	130-340	170-340	230-460	340-680	420-840
Площадь солнечных коллекторов м2, Инсоляция 5 кВт/м2	4-6	6-8	10-13	13-17	17	23	34	42

Как рассчитать теплоаккумулятор для отопления дома

Если за час теплопотери в помещении составляют, например, 6,7 кВт тогда за сутки это составит 160 кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определенно выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт/час тепловой энергии.

Потребность на обогрев дома 6.7•3=20,1 кВт/час запас аккумулирующего бака составляет 70-20,1=49,9 кВт/час. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 часов. Значит, за сутки требуется две полных закладки и одна неполная.

Исходя их данных расчетов, в 23 часа делается неполная загрузка, в 6:00 и 18:00 – полная. Если сделать график уровня заряда бака аккумулятора, видно, что максимальный заряд приходиться а 9:00 утра.

Схема подключения теплоаккумулятора до системы отопления

Состав отопительного оборудования для системы отопления

Рекомендуем посмотреть теплоаккумуляторы от производителя

Что такое буферная емкость? Правильный расчет буферной емкости.

Расчет будем проводить на примере оборудования тороговой марки Buderus.

Для домов, где нет возможности или дорого подключить газ, Buderus предлагает решение с твердотопливным котлом и буферной емкостью. Твердотопливные котлы Buderus в комбинации с буферной емкостью обеспечат наилучший комфорт в доме и сократят Ваши расходы на отопление в 3-4 раза.

С помощью буферного бака-накопителя достигается наилучший эксплуатационный режим теплоснабжения, особенно если применяется интеллектуальный регулятор для системы отопления.

Тепло, не используемое в какой-либо конкретный момент времени для отопления, переходит на промежуточное хранение в буферную емкость и оттуда по мере необходимости дозировано подается в систему отопления. После сгорания загруженного топлива отдача тепла осуществляется исключительно из буферного бака.

Система теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость:

обеспечит наилучший комфорт с возможностью полностью автоматизированной эксплуатации системы отопления;
сократит количество загрузок топлива до 1-2 раз в сутки;
сократит расход топлива за отопительный период в 3-4 раза;
сократит расходы на отопление за отопительный период в 3-4 раза;
позволит обслуживать котел в удобное время суток.

Схема альтернативного независимого теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость + система регулирования Logamatic.

Методы расчета, обеспечивающие профессиональный подбор буферного накопителя

Статический метод – определение объема буферной емкости по количеству топлива, загружаемому в котел.

Этот метод определения объема бака-накопителя основан на энергетическом балансе количества выделяемой и потребляемой энергии. Т. е. буферная емкость должна забрать всю полезную энергию топлива, производимую твердотопливным котлом с полностью загруженной топкой (когда тепло не отбирается отопительной системой). После пересчета единиц измерения, подстановки приблизительных значений плотности и удельной теплоемкости и применения опытных значений получена формула для расчета объема буферного бака:

Расчетные величины:
V_б.б. – объем буферного бака, в литрах;
Q_K – номинальная мощность котла, в кВт;
t_в – номинальное время выгорания топлива, в часах.

Динамический метод – определение объема буферной емкости по потребности в тепле и температурному режиму системы отопления.

В течение большей части отопительного периода требуется лишь минимальная доля номинальной потребности в тепле. Для наиболее часто встречающегося рабочего режима (при средней температуре наружного воздуха за отопительный период) выбирается оптимальный режим работы отопительной установки.

Альтернативный способ расчета буферной емкости – по заданному пользователем максимальному (предусмотренному) количеству времени работы отопительного котла в сутки.

Расчетные величины:

V_б.б. – объём буферного бака, в литрах;
Q_n– расчетная отопительная нагрузка, в кВт;
Q_К – номинальная мощность котла, в кВт;
t_р.к. – максимальное (предусмотренное) время работы котла в сутки, в часах;
t_R – расчетная температура в обратном трубопроводе, в °С.

Сколько позволит сэкономить буферная емкость?

Для примера рассчитаем сколько нужно дерева, для того чтобы обеспечить теплом дом площадью 250 м² при условии, если он будет отапливаться твердотопливным котлом без буферной емкости и с буферной емкостью.

Данные для расчета:

– Стальной твердотопливный котел Buderus Logano S111 -2-32 D;

– Номинальная теплопроизводительность котла: Q_котла = 28 кВт;

– Расчетная отопительная нагрузка: Q_N = 25 кВт;

– Коэффициент полезного действия: n_ср = 78%;

– Используемое топливо: дерево с теплотворной способностью Q _H^P = 4,1 кВт*ч/кг и влажностью d = 20%;

– Продолжительность горения одной загрузки топлива при номинальной мощности: t_r≈4ч;

Расчет:

1. Объем буферного бака-накопителя:

2. Из формулы (3) определяем время работы котла в сутки с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

3. Количество ежедневных загрузок топки котла с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

4. Расход топлива (дерева) в час:

5. Расход топлива (дерева) за отопительный период:

t_{р.к. сут. без буф. емк.} – время работы котла в сутки без буферной емкости в среднем за отопительный период (при среднем количестве загрузок топки котла в сутки за отопительный период ≈ 3,5 раза), час;

Д_от.п ~ длительность отопительного периода, сутки.

Сокращение расхода дерева за отопительный период составит ≈ 13630 кг.

Срок окупаемости буферной емкости PS 1500 л с теплоизоляцией (ближайшей по объему по отношению к расчетному значению) в зависимости от стоимости дерева составит от 2 до 5 лет.

При применении интеллектуальных систем регулирования Buderus Logamatic 4121/4323 для распределения накопленного тепла из буферной емкости достигается сокращение расхода топлива за отопительный период в 3-4 раза!

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Котельные установки на твердом топливе не могут работать долгое время без вмешательства человека, который должен периодически загружать в топку дрова. Если этого не сделать, система начнет остывать, температура в доме будет понижаться. В случае отключения электроэнергии при полностью разгоревшейся топке появляется опасность вскипания теплоносителя в рубашке агрегата и последующее ее разрушение. Все эти проблемы можно решить, установив теплоаккумулятор для котлов отопления. Он также сможет выполнять функцию защиты чугунных установок от растрескивания при резком перепаде температур сетевой воды.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м³	0. 35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
Величина отдаваемого теплапри разности температур в 40 ⁰С, кВт/ч	20	30	45	58	85	115	170	210

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

Простая схема включения с подмешиванием

Аккумулирующее устройство может включаться в систему по разным схемам. Простейшая обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором пригодна для работы с гравитационными системами подачи теплоносителя и будет действовать при отключении электричества. Для этого бак надо установить выше радиаторов отопления. Схема включает в себя циркуляционный насос, термостатический трехходовой клапан и обратный клапан. В начале цикла разогрева вода, побуждаемая насосом, проходит по подающему трубопроводу от источника тепла через трехходовой клапан на отопительные приборы. Это продолжается до тех пор, пока температура подачи не достигнет определенного значения, например, 60 ⁰С.

Теплоаккумулятор для котлов отопления

При этой температуре клапан начинает подмешивать в систему холодную воду из нижнего патрубка бака, соблюдая на выходе установленную температуру 60 ⁰С. Через верхний патрубок, напрямую соединенный с котлом, в бак начнет поступать нагретая вода, аккумулятор начнет заряжаться. При полном сгорании дров в топке температура в подающей трубе начнет понижаться. Когда она станет меньше 60 ⁰С, термостат будет постепенно перекрывать подачу от источника тепла и открывать поток воды из бака. Тот, в свою очередь, будет постепенно наполняться холодной водой из котла и в конце цикла трехходовой клапан вернется в первоначальное положение.

Обратный клапан, включенный параллельно трехходовому термостату, включается в работу при остановке циркуляционного насоса. Тогда котел с теплоаккумулятором станут работать напрямую, теплоноситель пойдет к приборам отопления напрямую из емкости, которая будет пополняться водой от источника тепла. Термостат в этом случае не принимает участия в работе схемы.

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Элементы блока:

циркуляционный насос;
трехходовой термостатический клапан;
обратный клапан;
грязевик;
шаровые краны;
приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Преимущества и недостатки

Система отопления с теплоаккумулятором, в которой источником тепла служит твердотопливная установка, имеет массу достоинств:

Повышение комфортных условий в доме, поскольку после сгорания топлива система отопления продолжает обогревать дом горячей водой из бака. Не нужно вставать среди ночи и загружать порцию дров в топку.
Наличие емкости защищает от закипания и разрушения водяную рубашку котла. Если внезапно отключили электричество или термостатические головки, установленные на радиаторах, перекрыли теплоноситель по причине достижения нужной температуры, то источник тепла будет нагревать воду в баке. За это время может возобновиться подача электричества или будет запущен дизель-генератор.
Исключена подача холодной воды из обратного трубопровода в раскаленный чугунный теплообменник после внезапного включения циркуляционного насоса.
Теплоаккумуляторы могут использоваться как гидравлические разделители в системе отопления (гидрострелки). Это делает работу всех ветвей схемы независимыми, что дает дополнительную экономию тепловой энергии.

Более высокая стоимость монтажа всей системы и требования к размещению оборудования – это единственные недостатки применения аккумулирующих емкостей. Однако за этими вложениями и неудобствами последуют минимальные эксплуатационные затраты в долгосрочной перспективе.

Как рассчитать буферную емкость?

Калькулятор буферной емкости поможет вам рассчитать и понять, насколько ваш буфер будет сопротивляться изменению pH. Продолжайте читать, чтобы узнать, зачем нам нужны буферы и как рассчитать их емкость с помощью уравнения емкости буфера.

Этот инструмент требует, по крайней мере, некоторых знаний о том, что такое pH и как определять pH раствора. Мы рекомендуем вам изучить эти темы, прежде чем углубляться в сам калькулятор, так как это поможет вам понять, что такое буферная емкость.

Что такое буферная емкость? – определение буферной емкости

Прежде чем мы узнаем, что такое буферная емкость, нам сначала нужно установить, что такое буфер. Буфер – это раствор, устойчивый к изменениям pH . Он состоит из слабой кислоты, ее соли и сильного основания или слабого основания, его соли и сильной кислоты. Вы можете этого не осознавать, но буферы используются для контроля pH косметики, лекарств и пищевых продуктов. Даже pH нашей крови поддерживается в пределах от 7,35 до 7,45 за счет буферов крови!

Емкость буфера определяет устойчивость буферного раствора к изменениям pH после добавления OH ^– или H ⁺ .Емкость буфера и его начальный pH влияют на изменение pH после добавления кислоты или основания.

Более концентрированные буферы обладают большей емкостью, поскольку они содержат больше молекул, которые могут взаимодействовать с дополнительными кислотами или основаниями. Это означает, что когда буфер имеет более высокую концентрацию, изменение pH происходит медленнее.

Уравнение буферной емкости

Чтобы определить буферную емкость, вам нужно разделить количество молей кислоты / основания, которое вы добавили на литр буферного раствора, на изменение pH:

β = n / ΔpH , где

β – буферная емкость
n – количество молей кислоты или основания, добавленных на литр буферного раствора
ΔpH – изменение pH: ΔpH = конечный pH - начальный pH

Как рассчитать буферную емкость?

Определите начальный pH с помощью уравнения Хендерсона – Хассельбаха:

pH = pK _a + log ₁₀ ([A ^-] / [HA]) , где:

[A ^–] – концентрация основания в буфере
[HA] – концентрация кислоты в буфере
pK _a – константа диссоциации кислоты

Рассчитайте конечный pH, используя тот же метод.
Используйте уравнение буферной емкости для расчета буферной емкости. Или введите число в наш калькулятор, и вы получите ответ в кратчайшие сроки!

Теперь вы знаете, как определить буферную емкость! Прежде чем отправиться в путь, ознакомьтесь с калькулятором разбавления раствора!

8,9 Буферная емкость и диапазон буферов

Пример 1: HF буфер

В этом примере мы продолжим использовать буфер плавиковой кислоты. Мы обсудим процесс приготовления буфера HF при pH 3.{-0,18} \]

\ [\ dfrac {[Основание]} {[Кислота]} = 0,66 \]

Это просто соотношение концентраций конъюгата основания и конъюгированной кислоты, которые нам понадобятся в нашем растворе. Однако что, если у нас есть 100 мл 1 M HF и мы хотим приготовить буфер с использованием NaF? Сколько фторида натрия нам нужно добавить, чтобы создать буфер с указанным pH (3,0)?

Из наших расчетов Хендерсона-Хассельбала мы знаем, что соотношение основание / кислота должно быть равно 0,66. Из таблицы молярных масс, такой как таблица Менделеева, мы можем вычислить молярную массу NaF, равную 41. + _ {(водн.)} \]

Мы могли бы использовать таблицы ICE для расчета концентрации F ^– от диссоциации HF, но, поскольку K _a настолько мал, мы можем приблизительно рассчитать, что практически весь HF останется недиссоциированным, поэтому количество F ^– в растворе от диссоциации HF будет незначительным. Таким образом, [HF] составляет около 1 M, а [F ^–] близко к 0. Это будет особенно верно после того, как мы добавим еще F ^–, добавление которого еще больше подавит диссоциацию HF. .

Мы хотим, чтобы соотношение Основание / Кислота составляло 0,66, поэтому нам потребуется [Основание] / 1M = 0,66. Таким образом, [F ^–] должно быть около 0,66 М. Тогда на 100 мл раствора нам нужно добавить 0,066 моль (0,1 л x 0,66 М) F ^–. Поскольку мы добавляем NaF в качестве источника F ^–, и поскольку NaF полностью диссоциирует в воде, нам нужно 0,066 моль NaF. Таким образом, 0,066 моль x 41,99 г / моль = 2,767 г.

Обратите внимание, что, поскольку конъюгированная кислота и конъюгат основания смешиваются с одним и тем же объемом раствора в буфере, соотношение «Основание / Кислота» остается таким же, независимо от того, используем ли мы соотношение «концентрация основания к концентрации кислота, «ИЛИ отношение» моль основания к молям кислоты.«Оказывается, pH раствора не зависит от объема! (Это верно только до тех пор, пока раствор не становится настолько разбавленным, что автоионизация воды становится важным источником H ⁺ или OH ^{. –}. Однако такие разбавленные растворы редко используются в качестве буферов.)

Кислотное основание

– Расчет буферной емкости Кислотное основание

– Расчет буферной емкости – Обмен химического стека

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

0
+0
Авторизоваться Зарегистрироваться

Chemistry Stack Exchange – это сайт вопросов и ответов для ученых, преподавателей, преподавателей и студентов в области химии.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 5 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено 41k раз

$ \ begingroup $

Я завершил титрование буферного раствора ацетата аммония и добавил к нему соляную кислоту $ \ pu {2M} $.

Я измерил начальное значение $ \ ce {pH} $ буферного раствора перед добавлением кислоты и использовал метиловый оранжевый в качестве индикатора, значение которого $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ равно 3. Моей независимой переменной была температура буфера.

Мне просто интересно, как я буду рассчитывать буферную емкость. Это $ \ Delta \ ce {pH} $ / объем?

задан 22 мая ’15 в 12: 542015-05-22 12:54

Сушант Саха

11111 золотой знак11 серебряный знак55 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ $ \ begingroup $

В дополнение к ответу Мартина есть как минимум старая рекомендация до свидания. Б. Санделл и Т. С. Вест в Pure Appl. Chem. , 1969 , 18 , 427-436 (DOI), в котором указано:

Емкость буфера или индекс буфера . Способность раствора противостоять изменениям pH при добавлении кислоты или основания, которая может быть выражена численно как количество молей сильной кислоты или сильного основания, необходимое для изменения pH на одну единицу при добавлении к одному литру указанного буфера. решение.

Создан 22 мая 2015, 13:27.

$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $

Насколько я помню из своих уроков, формула была $$ \ beta = \ frac {n (\ ce {H +})} {\ Delta \ ce {pH}}, $$ значение: сколько протонов нужно добавить, чтобы изменить pH на одну единицу. Но могут быть разные определения. ИЮПАК не предоставляет официального.

Создан 22 мая 2015, 13:22.

Мартин – マーチン ♦ Мартин – マーチン

40.1k1111 золотых знаков139139 серебряных знаков274274 бронзовых знака

$ \ endgroup $ 2 $ \ begingroup $

Возможно, это вывод из определения, которому меня учили.-]} {11}.

Создан 05 июл.

$ \ endgroup $ Chemistry Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Кислотное основание

– Расчет буферной емкости Кислотное основание

– Расчет буферной емкости – Обмен химического стека

Сеть обмена стеков

Посетить Stack Exchange

0
+0
Авторизоваться Зарегистрироваться

Chemistry Stack Exchange – это сайт вопросов и ответов для ученых, преподавателей, преподавателей и студентов в области химии. Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 4 года, 9 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

$ \ begingroup $

Я знаю, что буферная емкость следующая: $$ β = \ frac {Δ (\ ce {H +})} {Δ (\ mathrm {pH})} $$ конкретно количество кислоты / основания, которое необходимо добавить, чтобы изменить pH на 1 единицу.

Если у меня есть данные о том, как pH белка изменился при добавлении определенного количества кислоты, как мне рассчитать буферную емкость?
Есть ли причина, по которой изменение pH должно быть равным 1? Если я подсчитаю, сколько кислоты нужно добавить, чтобы pH изменился на 1,1, можно ли это масштабировать, чтобы определить количество кислоты, необходимое для изменения pH на 1?

ортокрезол ♦

58.1k99 золотых знаков1 серебряных знаков339339 бронзовых знаков

Создан 10 июл.

$ \ endgroup $ $ \ begingroup $
Буферная емкость слабого кислотно-конъюгированного основного буфера определяется как количество молей сильной кислоты, необходимое для изменения $ \ ce {pH} $ на 1 единицу. 2} \ right] $$ затем вы можете построить график зависимости $ \ beta $ от $ \ ce {pH} $, и из этого вы сможете найти то, что хотите.

Создан 11 июл.
порфиринпорфирин
24.8k11 золотых знаков4545 серебряных знаков6969 бронзовых знаков
$ \ endgroup $ $ \ begingroup $
Нельзя просто волей-неволей добавить кислоту или основание, чтобы измерить изменение pH на 1.1, а затем обратно вычислить, сколько кислоты / основания потребуется для изменения pH на 1,0 единицы pH.
Чтобы выполнить обратный расчет, вам нужно знать, с какого pH вы начали, на каком pH закончили, а также значения pKa и pKb для всех видов, которые взаимодействуют с кислотой или основанием в этом диапазоне pH.
Считайте буферный раствор неизвестным. Вы добавляете основание и наблюдаете за увеличением pH. Это простая протонная кислота или двойная протонная кислота? Разницы в 1 единицу pH более чем достаточно, чтобы иметь значение двух pKa.

Создан 09 сен.
MaxWMaxW
21k22 золотых знака3131 серебряный знак7777 бронзовых знаков
$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $ От
до вычислить буферную емкость, которая вам понадобится, чтобы знать, сколько каждой ионизирующей группы присутствовало и каково каждое из их pK.Чтобы измерить буферную емкость , вы просто делаете постепенные небольшие добавления кислоты и / или основания и для каждого добавления строите график зависимости общего количества добавленного основания от pH, наблюдаемого после этого добавления. Я знаю, что обычно строят график зависимости pH от добавленного основания, но это не то, что нам нужно. Постарайтесь сделать базовые дополнения достаточно маленькими, чтобы кривая была плавной и показывала любые изгибы. Если у вас есть красивая кривая, подгоните к ней многочлен. Теперь продифференцируйте многочлен. Результатом является буферная емкость, соответствующая определению в вопросе.
Часто возникает путаница, потому что буферная емкость – это не количество протонов, которое необходимо отобрать или добавить, чтобы вызвать изменение pH на 1. Это наклон касательной к кривой титрования при интересующем pH, выраженный в единицах экв / pH.

Создан 28 янв.
$ \ endgroup $ Chemistry Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript
Ваша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
кислотного основания – Какова формула теоретической буферной емкости для дипротонной буферной системы?
Логика та же, что и для монопротонной слабой кислоты, с учетом двух стадий ионизации, обозначенных @MaxW.2 + K _ {\ ce {a} 1} \ ce {[H +]} + K _ {\ ce {a} 1} K _ {\ ce {a} 2}} $$
, когда $ K_ \ ce {w} $ – константа равновесия ионизации воды, $ C _ {\ ce {h3A}} $ – концентрация дипротонной слабой кислоты , $ K _ {\ ce {a} 1} $ и $ K _ {\ ce {a} 2} $ – константы диссоциации кислоты, а $ C _ {\ ce {B}} $ – концентрация сильного основания, добавленного .
Буферная емкость буфера дипротонной слабой кислоты и конъюгата оснований определяется как максимальное количество сильного основания, которое может быть добавлено до того, как произойдет значительное изменение pH. 2} \ справа] \ end {align *}
, затем вы можете построить график $ \ beta $ против $ \ ce {pH} $, и из этого вы сможете найти то, что хотите.
Посмотрите пример, основанный на этом вопросе. Надеюсь, это будет полезно.
Объем буфера
Буферная емкость
Следующие три буфера HONH ₂ / HONH ₃ ⁺ имеют отношение основания к кислоте, равное 1,0. Поскольку все они имеют одинаковое отношение основания к кислоте, все они будут иметь одинаковый pH; поскольку отношение основания к кислоте равно 1, pH каждого из них будет таким же, как pK _a для HONH ₃ ⁺ (5.96).
Буфер A:
Буфер B:
Буфер C:
[HONH ₂] = 0,10 M
[HONH ₂] = 0,50 M
[HONH ₂] = 1,0 M
[HONH ₃ ⁺] = 0,10 M
[HONH ₃ ⁺] = 0. 50 м
[HONH ₃ ⁺] = 1,0 M
Предположим 1,0 мл 6,0 М NaOH добавляют к 100 мл каждого буфера. Что будет результирующий pH каждого буфера?
Как мне произвести эти расчеты?
Возможно вы должны нажать на пробирку выше, чтобы получить помощь в решении этой проблемы.
С вы правильно рассчитали pH буфера, вы, вероятно, сделал ошибку в расчете. Почему бы тебе не проверить свой расчет и попробуй еще раз?
для вас введены правильные ответы. Просмотрите расчет для буфера A, щелкнув пробирку выше. Расчеты для Буферы B и C похожи. Посмотри, сможешь ли ты с ними справиться и получите правильные ответы.
Хорошо! Это показывает, что не только соотношение влияет на способность буфера. противостоять изменениям pH. Буфер вместимость описывает количество кислоты или основания, которое буфер может вместить без значительное изменение pH. В этом примере буфер C испытывает самый маленький изменение pH и, таким образом, имеет наивысшую буферную емкость. Емкость буфера является прямым результатом концентрации кислоты и основания, присутствующих в буфер; чем больше кислоты изначально присутствует, тем больше основания в буфере может адаптироваться без значительного изменения pH.Точно так же, чем больше изначально присутствует основание, тем больше кислоты может содержать буфер без значительное изменение pH.
Предположим вместо этого в буфер А добавляют 5 мл 6 М NaOH. результирующий pH?
Нужна подсказка?
определение и способ его вычисления
Буферная емкость – это мера устойчивости конкретного раствора к изменению pH при добавлении к нему кислоты или основания.
Если вы помните химию в средней школе или посещали курс колледжа, например, «Химия 101», вы должны будете провести тест на титрование. Лично я впервые позволил жидкости просочиться на дно стеклянной колбы, терпеливо ожидая, пока раствор приобретет розовый или пурпурный оттенок, и, честно говоря, я почувствовал себя ученым! Однако почему этот раствор меняет цвет только при добавлении определенного количества химикатов? Чтобы получить этот ответ, мы должны понять внутренние свойства решения.
(Изображение предоставлено Pixabay)
Емкость буфера: определение
Прежде чем мы перейдем к тому, что такое емкость буфера, мы должны сначала понять буферы. Буфер – это соединение, которое сопротивляется изменениям pH при добавлении к нему ограниченного количества кислоты или основания. Химический состав буферного раствора обычно включает слабую кислоту или слабое основание в сочетании с его сопряженной солью.
Теперь емкость буфера можно определить как меру эффективности буфера в сопротивлении изменению pH. Это определение представляет некоторую проблему в отношении «в чем заключается существенное изменение?» Иногда изменение на 1 единицу не приводит к каким-либо значительным изменениям. В других случаях даже изменение на 0,1 единицы может вызвать значительную разницу. Итак, чтобы дать более четкое определение, буферная емкость может быть определена как количество сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к одному литру раствора, чтобы изменить его на одну единицу pH. Уравнение буферной емкости выглядит следующим образом: где n – некоторые эквиваленты добавленного сильного основания (на 1 л раствора).Обратите внимание, что добавление n молей кислоты изменит pH на то же значение, но в противоположном направлении. Мы выведем формулу, связывающую буферную емкость с pH, pKa и концентрацией буфера.
Расчет емкости буфера
Теперь, когда мы увидели, как можно записать уравнение буфера, давайте попробуем вывести его, чтобы лучше понять, как мы пришли к приведенному выше уравнению. Чтобы сделать этот вывод немного проще, мы сделаем основание монопротическим (основание, которое будет принимать только один протон).Мы также будем считать, что объем равен единице, поскольку это помогает нам рассматривать концентрацию и количество молей как синонимы. Баланс заряда раствора, который мы предполагаем, демонстрируется следующим уравнением:
[A -] + [OH +] = [B +] + [H +]
[B +] обозначает наличие сильной концентрации основания в растворе. [B +] – это также n , присутствующее в первом уравнении буферной емкости. Теперь общая концентрация буфера определяется следующим уравнением:
Cbuff = [HA] + [A–]
[AH] в приведенном выше уравнении можно разбить на более мелкие составляющие элементы.Это разделение более крупного и сложного соединения на более мелкие основные элементы известно как константа диссоциации. Константа диссоциации помогает упростить вывод. Ka в приведенном ниже уравнении – это константа диссоциации кислоты. Это относится к тому, насколько легко молекула будет действовать как кислота.
[HA] = ([H +] [A -]) / Ka
Теперь вышеприведенное уравнение можно заменить в уравнение буферного концентрата, получив следующее уравнение:
Cbuff = ([H +] [A–] ) / Ka + [A–]
Теперь, если мы возьмем [A–] в качестве общего множителя и НОК для упрощения приведенного выше уравнения, мы получим следующее уравнение:
[A -] = (Cbuff + Ka) / (Ka + H +)
Прежде чем двигаться дальше, мы должны понять одно важное определение, которое послужит предпосылкой для аккуратного завершения этого вывода, известное как константа ионизации воды или самоионизация воды .Самоионизация воды – это реакция ионизации, которая происходит в чистой воде или в водном растворе, в которой h3O теряет ядро одного из своих атомов водорода, превращаясь в гидроксид-ион, ОН-.
(Фото: Мануэль Альмагро Ривас / Wikimedia Commons)
Теперь, используя уравнение баланса заряда, эквивалент [A–] и константу ионизации воды, мы можем прийти к следующему уравнению:
Первые два члена присутствуют в уравнении не зависят от буфера в растворе. Они отражают тот факт, что раствор с высоким (или низким) pH устойчив к изменениям pH. Это указывает на то, что определенные растворы с крайними значениями pH устойчивы к изменениям даже в отсутствие буферного раствора.
Статьи по теме
Статьи по теме
На приведенном выше графике показаны изменения буферной емкости в 0,1 М уксусном буфере. Как и ожидалось, буфер сопротивляется добавлению кислоты и основания для поддержания эквимолярного раствора (при pH = pKa).Из графика видно, что буферная емкость имеет достаточно высокие значения только для pH, близкого к значению pKa: чем дальше от оптимального значения, тем ниже буферная емкость раствора. Раствор, содержащий конъюгированное основание с pH 8-10, имеет нулевую буферную емкость, тогда как при более высоком pH присутствие сильного основания начинает играть важную роль. В случае чистого раствора уксусной кислоты с pH ниже 3 pH уже достаточно низок, чтобы быть устойчивым к изменениям из-за высокой концентрации катионов H +.