Новости

  • Grundfos участвует в кампании по борьбе с засухой в ЮАР

    Grundfos участвует в кампании по спасению от засухи фермерских хозяйств в Южной Африке. Бедствие продолжается уже шесть лет. Из-за критического снижения уровня грунтовых вод в городе Сатерленд на юге страны сильно пострадал скот – в частности, от недостатка корма началась массовая гибель овец. Для обеспечения водоснабжения региона Grundfos поставляет фермерам насосное оборудование, а также помогает в бурении скважин.

    В Сатерленде и его окрестностях уже шесть лет длится засуха, от которой серьёзно страдает экономика города. Сатерленд – преимущественно сельскохозяйственный регион, наиболее развитой сферой деятельности здесь является овцеводство. Однако из-за критического снижения уровня грунтовых вод город остался без растений – травы и кустарников, необходимых для питания овец. Если до засухи в регионе Кару, на территории которого расположен Сатерленд, насчитывалось 400 тыс. голов, то к апрелю этого года их количество сократилось в семь раз. Местные фермеры вынуждены закупать корм для животных у сторонних поставщиков, но имеющихся средств критически не хватает.

    Бедствие оказало негативное влияние на экономику Сатерленда. По сообщениям местной прессы, многие фермеры потеряли работу. Необходимость ездить на далёкие расстояния за кормом для скота вынуждает их тратить большие деньги на бензин, и многие не могут себе этого позволить. 

    Для решения проблемы с водоснабжением региона Grundfos совместно с местными некоммерческими организациями «Общество по спасению овец» (Save the Sheep) и «Дар дающих» (Gift of the Givers) запустил кампанию по поставке фермерам по сниженным ценам скважинных насосов, работающих напрямую от солнечных батарей и ветряных электростанций. Кроме того, специалисты компании оказывают фермерам помощь в бурении скважин и установке насосов. На данный момент пробурено 208 скважины, установлен 61 насос. В планах компании – оказать содействие в решении проблемы водоснабжения для всего региона Кару.  


    В 2019 году ООО «ГРУНДФОС» представлено 27 представительствами во всех федеральных округах РФ, а также в Республике Беларусь. Насосы GRUNDFOS работают как на водоканалах Москвы, Санкт-Петербурга, Ростова-на-Дону, Воронежа, Хабаровска, Сыктывкара, Подольска, Иванова, Ярославля и ряда других городов, так и на иных объектах ЖКХ и ряде крупнейших российских промышленных предприятий, аэропортов и спортивных сооружений.

  • «Термекс» разогревает газовый рынок Европы

    Крупнейший производитель водонагревателей в России запустил собственный завод в Турции по производству газового отопительного оборудования, в том числе для продажи на российском рынке.

    Завод Thermex в Турции

    Корпорация «Термекс» ввела в эксплуатацию новый завод в Турции по производству бытовых газовых настенных отопительных котлов. Производственная мощность первой введенной в строй технологической линии – 100 тысяч штук в год. Планируется, что по мере развития производительность завода будет расти.

    На линии изготавливаются конвекционные и конденсационные одно- и двухконтурные настенные газовые отопительные котлы мощностью 24, 28 и 35 кВт. На заводе будет производиться универсальная продукция для продажи во многих странах мира, в том числе для российского рынка и стран СНГ. Планируется, что около 50% всего объема продукции будет производиться на экспорт. 

    Основной упор на новом производстве сделан на систему проверки качества. Для многочисленных испытаний котлов используется уникальное лабораторное оборудование, проводятся исследования условий эксплуатации, тесты на жизненный цикл продукта.    

    Генеральный директор корпорации «Термекс» Вольфганг Грассль: «В газовых котлах Thermex мы аккумулировали весь наш 70-летний опыт в разработке и производстве теплового оборудования. С 1949 года под брендом Thermex производятся водонагреватели. Мы вышли на глобальный рынок газового оборудования только в 2017 году, открыв свой завод в Китае. Теперь мы запускаем завод в Турции, так как именно в Турции размещены производства крупнейших европейских компаний отрасли. Нам есть что предложить потребителю. Мы не воюем с конкурентами, но даем рынку глоток свежего воздуха за счет нового продукта стабильно высокого качества и высочайшей надежности. Мы постоянно повышаем эффективность производимой продукции, сохраняя её ценовую доступность. В течение нескольких лет при росте объемов мы рассчитываем занять около 5-7% турецкого рынка».  

    По оценкам, емкость рынка газовых котлов в Турции находится на уровне около 1 млн штук. Основные игроки: Vaillant, Baymak, Bosch, Ferroli, Baxi, Viessman, Buderus, Ariston. 

    Корпорация «Термекс» — международная торгово-промышленная группа компаний, крупнейший производитель водонагревателей в России и один из ведущих в мире. Корпорация «Термекс» входит в международный инвестиционный холдинг «Панкастор» Валерия Гаврилюка и является одним из ведущих производственных активов холдинга. Штаб-квартира корпорации находится в Санкт-Петербурге. Основная производственная площадка корпорации, завод «Тепловое оборудование», находится в городе Тосно Ленинградской области.

    Корпорация «Термекс» является одним из лидеров импортозамещения в РФ и ведущим экспортером в отрасли – продукция с российского завода поставляется в более чем 60 стран мира: страны бывшего СССР, Европейского Союза, Ближнего Востока, Южной Азии, Африки и Южной Америки, и география постоянно расширяется. Только за последние два года компания вышла на новые рынки Шри-Ланки, Сирии, Гвинеи, Мали, Саудовской Аравии, Конго, Бахрейна, Эфиопии, Ирака и Тенерифе. Недавно корпорация «Термекс» осуществила поставку в Латинскую Америку. Первыми странами на новом для компании континенте стали Чили и Эквадор. 

    Бренд Thermex с 1949 года является одним из ведущих международных брендов водонагревательного и отопительного оборудования. Thermex – бренд № 1 в России по объему продаж в сегменте электрических накопительных водонагревателей (по данным агентства «Литвинчук Маркетинг»). 

    В 2020 году корпорация «Термекс» отметит 25-летие своего присутствия в России. Бизнес-единицы корпорации осуществляют R&D-разработку, производство, продажу, логистику, складское и сервисное обслуживание отопительного и водонагревательного оборудования широкого спектра для бытовых и производственных нужд.

    Тестовые модели с нового завода были представлены на крупнейшей в Турции специализированной выставке SODEX, которая прошла в Стамбуле в начале октября.

    Котлы Thermex

  • Русклимат открыл климатический центр в Краснодаре

    Это стал третий по счету Cash&Carry подобного формата в России.
    Торжественное открытие профессионального климатического центра формата Cash&Carry Торгово-производственного холдинга «Русклимат» состоялось накануне. Гипермаркет предлагает целый ряд комплексных решений для всех клиентов в рамках одной бизнес-площадки.
    На площади 2260 м2 расположены: торговый зал, клиентская зона, шоу-рум, учебный центр и зона коворкинга.
    «В новом формате мы уже традиционно предлагаем нашим клиентам бонусную программу – карту, по которой фиксируется индивидуальная система скидок + 2% кэшбэка. Дополнительно к ней держатель может привязать еще 5 человек, как свою команду или бригаду, так и сотрудников компании. Комплектация заказа происходит за 20 минут, а доставку осуществляем уже на следующий день», — рассказывает заместитель Председателя Совета Директоров по коммерческим вопросам ТПХ «Русклимат» Вадим Кравченко.
    Ассортимент климатического центра сформирован с учетом потребностей посетителей и включает более 3 тысяч наименований товаров. Наряду с продуктами под собственными торговыми марками, покупатели могут приобрести продукцию от мировых брендов и других известных производителей. Это климатическая техника, отопительное, вентиляционное, сантехническое оборудование, инструменты и комплектующие.
    Новый гипермаркет стал третьим профессиональным климатическим центром Торгово-производственного холдинга «Русклимат». Первый был открыт в 2017 году в Омске. Месяцем ранее, в сентябре 2019 года, климатический центр распахнул свои двери в Новосибирске.

    Адрес: г. Краснодар, Ростовское шоссе, 26/1, профессиональный климатический центр «Русклимат».

  • СОК 2019/06 Практическое применение явления аномально высокой амплитуды автоколебательного процесса при истечении жидкости. Часть 2

    В первой части статьи авторами описаны методы решения задачи исследования автоколебательного течения вязкого изотермического несжимаемого газа из прямоугольного отверстия, перекрытого арочным элементом. Даны определения механизма и характеристики автоколебаний.

    Напомним, что в первой части материала, размещенного на стр. 67–70, авторы указали, что автоколебательные течения из отверстий, перекрытых арочным элементом, представляют большой практический и исследовательский интерес в научно-инженерных задачах распределения воздуха, диспергирования жидкостей, смешения плохо смешивающихся жидкостей, сжигания топлив. Однако работ по изучению механизма возникновения течения и характеристик автоколебательного процесса крайне мало.

    Сегодня уже понятно, что обнаруженное аномально быстрое затухание результирующего потока вентиляционного воздуха в окружающей среде, отмеченное в [1], имеет в своей природе мощный автоколебательный процесс.

    Данное первое упоминание трактовалось как эффект соударения оппозитновстречных струй в приложении к технике вентиляции.

    Взаимодействию двух встречно-соосных потоков посвящены работы [2, 3]. В работе [2] представлены результаты экспериментальных исследований течений воздуха из лункообразных отверстий. Установлено быстрое падение скорости потока вниз по течению от лункообразного отверстия. При объяснении механизма гашения скорости потока при истечении из отверстия не был отмечен факт наличия колебательного процесса. В работе [3] представлены первые попытки исследования процесса методами численного моделирования. Результаты расчётов показали наличие периодического автоколебательного течения. Проведена оценка влияния геометрических параметров отверстия на характеристики автоколебательного процесса. Установлено, что спектр и амплитуда колебаний потока зависят от длины прямоугольного отверстия, отнесённой к его ширине.

    Первая попытка комплексного подхода к изучению механизма возникновения автоколебательного течения из отверстия, перекрытого арочным элементом, с применением методов численного моделирования представлена в работе [4]. Рассмотрены отверстия с различными геометрическими параметрами и при различных кинематических режимах течения.

    Для диапазона чисел Рейнольдса от 2,1×106 до 1,2×107 установлено, что автоколебательный характер течения не зависит от кинематических параметров течения, в частности, Shf(Re).

    Однако установлена существенная зависимость амплитуды колебательного течения от отношения l/d. При l/d = 1 автоколебательный характер течения выражен слабее и имеет сниженную амплитуду колебаний. При l/d = 2 наблюдается ярко выраженное автоколебательное течение. При l/d = 4 также наблюдается автоколебательный характер течения, но, в отличии от предыдущих вариантов, этот процесс протекает менее периодично, появляются дополнительные гармоники колебаний, а амплитуда колебаний значительно снижается.

    Определяя относительную амплитуду колебаний как отношение амплитуды колебаний модуля скорости потока к среднерасходной скорости, установлено, что относительная амплитуда автоколебаний для иных видов автоколебательных течений, как правило, не превышает значения 0,9. Например, в работах [5–6], в которых исследуется истечение плоской струи в прямоугольную полость, относительная амплитуда автоколебаний не превышает значения 0,4. В работах [7–9], в которых исследуется автоколебательный процесс при обтекании тел различной формы, относительная амплитуда колебаний также не превышает значения 0,9, а в работах [10–11], в которых исследуется автоколебательный процесс фонтанирования вертикальной плоской струи жидкости, относительная амплитуда колебаний не превышает значения 0,6. В работах [12–13], в которых исследуется обтекание внешним потоком прямоугольных каверн при Re = 103–105, амплитуда автоколебаний не превышает значения 0,9.

    В настоящей работе численно исследуется автоколебательный режим истечения из отверстия, перекрытого арочным элементом. Главной целью исследования является выяснение механизма формирования автоколебательного течения, а также определение основных его характеристик. Рассматривается вариант геометрии отверстия с соотношением сторон l/d = 2, поскольку при данном соотношении наиболее ярко наблюдается автоколебательный режим истечения [4]. По результатам моделирования определяется распределение поля амплитуд колебаний в плоскости течения струи.

    Как было сказано в первой части статьи, описанному выше явлению авторы дали название АВААК. Определение термина: «АВААК — это явление аномально высокой амплитуды автоколебательного процесса при истечении ньютоновской жидкости из прямоугольного отверстия, перекрытого арочным элементом».

    Перспективы практического применения АВААК

    Из гидродинамической схемы устройства видно, что его техническая реализация проста и по затратам на исполнение несопоставима, например, с осевыми или тангенциальными закручивателями потоков. Простота и надёжность в создании и поддержании аномальных амплитуд в автоколебания позволяет практически использовать АВААК.

    1. Воздухораспределение. Построение воздухораспределителей систем вентиляции и кондиционирования воздуха на АВААК позволит решить задачи обеспечения высококачественного микроклимата в малообъёмных помещениях: купе железнодорожных вагонов, салонах автомобилей, кабинах управления сельскохозяйственной техники, подъёмных кранов, космических аппаратов и др. Число Струхаля принимает значения 0,21–0,24, и при d = 0,1 м это означает, что частота автоколебаний составляет 10–25 Гц.

    2. Распыление жидкости. Мелкодисперсное распыление воды при давлениях 10–18 бар со средним размером капель около 15 мкм (фото 1) имеет место:

    • в задачах тушения пожаров тонкораспыленной водой;
    • при постановке капельных экранов с защитой объектов от токсических веществ;
    • при испарительном охлаждении воздуха на входе в газотурбинные установки в тёплый период года для поддержания номинальной мощности на валу;
    • для испарительного охлаждения центров обработки данных без использования искусственного холода;
    • для испарительного охлаждения воздушных потоков до их входа в аппараты нефтехимических производств, что на 25–30% увеличивает их мощность охлаждения в тёплый период года;
    • при массовом использовании водоэффективных душевых насадок.

    Практическое применение явления аномально высокой амплитуды автоколебательного процесса при истечении жидкости. Часть 2. 6/2019. Фото 1

    Использование форсунок, построенных на АВААК, как для маломощных, так и особо крупных градирен, повышает интенсивность и надёжность их работы, снижает угрозы засорения и удешевляет замены.

    3. Смешение. При создании и сжигании топливовоздушных смесей, где в качестве топлива используется угольная пыль, природный газ, мазут, АВААК раскрывает результирующее течение примерно на 120°, что позволяет создавать широкие факелы с высокой однородностью и высокой интенсивностью турбулентности. Возрастает полнота сгорания топлив, снижаются токсичные выбросы. Высокотурбулентный поток с интенсивностью турбулентности в 50–60% активнее отдаёт теплоту сгорания в нагреваемую среду.

    С помощью АВААК также возможно решение задач смешения плохо смешивающихся жидкостей, например, при создании топливных эмульсий (смешение жидкостей в химической, пищевой и косметической промышленности). В основной поток жидкости с использованием АВААК вводятся жидкости и порошки. Результирующий поток проходит через два и более устройств. Высокая частота автоколебаний, как на вводе жидкостей в основной поток, так и при прохождении результирующим потоком устройств, обеспечит высокую однородность смеси.

    4. Распределение воздуха в жидкости. Интенсификация процессов флотации (фото 2), очистки воды от нефтесодержащих продуктов, насыщения аэротенков очистных сооружения кислородом воздуха и др. Подача воздуха под слой жидкости через устройства позволяет уменьшить диаметр всплывающих пузырьков и интенсифицировать работу сил поверхностного натяжения. Как результат снижается энергоёмкость процессов и повышается функциональная производительность флотационных систем.

    Практическое применение явления аномально высокой амплитуды автоколебательного процесса при истечении жидкости. Часть 2. 6/2019. Фото 2

    5. Интенсификация процессов теплообмена. В зоне действия автоколебаний на длине до 15 калибров при развитии процессов вдоль поверхностей коэффициент теплоотдачи вырастет в полтора раза. Это позволяет интенсифицировать процессы теплообмена в различных аппаратах, например, в котлах-утилизаторах газотурбинных и дизельных машин. Также возможна интенсификация физико-химических процессов в химических реакторах с замещением механических мешалок гидродинамическими — насосная группа перемещает реагирующие среды.

    6. Использование АВААК в дульном тормозе-компенсаторе (ДТК). Возможно использование АВААК в дульных тормозах-компенсаторах (фото 3) стрелкового оружия и ствольной артиллерии. Это позволит понизить засветку выстрела в инфракрасном диапазоне, прибавляя к ДТК функциональные возможности пламегасителя, а также даст возможность уменьшить акустическую мощность выстрела.

    Практическое применение явления аномально высокой амплитуды автоколебательного процесса при истечении жидкости. Часть 2. 6/2019. Фото 3

    Выводы

    Установлено, что амплитуда автоколебательного процесса в АВААК в 5–15 раз выше, чем в известных течениях. Количественный скачок амплитуды автоколебаний, возникающий как результат качественных изменений процесса, позволит на основе АВААК создать новые инженерные решения высокой интенсивности в различных отраслях техники.

  • СОК 2019/05 Моделирование катодной защиты ЖБИ для размещения и сохранности трубопроводов ЖКХ в COMSOL Multiphysics

    Введение

    При анализе коррозионных процессов трубопроводов подземных коммуникаций жилищно-коммунального хозяйства (трубопроводов отопления, водоснабжения, канализации) наблюдаются не только известные и хорошо изученные виды коррозии стальных труб [1, 2], но и менее знакомые явления, например, механоэлектрохимическое влияние на локальное усиление коррозии отдельных участков труб [3–5]. Как было отмечено, трубопроводы в грунте, помимо внутреннего давления от транспортируемой жидкости или газа, испытывают также дополнительное напряжение от продольных или поперечных перемещений прилегающего к ним грунта.

    В связи с этим весьма важной коррозионной защитой трубопроводов подземных коммуникаций ЖКХ можно считать размещение их в соответствующих герметичных лотках, коробах и коллекторах, надёжно защищающих от механических воздействий и от влияния погодных факторов и почвенной влаги [4].

    Современная отрасль жилищно-коммунального хозяйства отличается развитыми инженерными коммуникациями с уложенными в них водопроводными и газовыми трубами, кабелями электрических и коммуникационных сетей. При эксплуатации они должны соответствовать определённым требованиям:

    • защите от проникновения влаги;
    • защите от различного рода механических воздействий;
    • надёжности и долговечности при эксплуатации;
    • простоте обслуживания;
    • доступности утилизации в конце жизненного цикла.

    Кроме того, при прокладке коммуникаций ЖКХ важной задачей является сохранение целостности ландшафтного образа территории. Поэтому при выполнении подобных работ широко используются унифицированные строительные элементы в виде различных защитных изделий для наземных и подземных инженерных сетей. Наряду с железобетонными лотками, коробами и коллекторами, в инженерных сетях ЖКХ находят применение полимерные и композитные подобные изделия. Им в настоящее время даже отдают предпочтение как более лёгким и дешё- вым. Однако они не всегда соответствуют жёстким экологическим требованиям, в том числе требованиям утилизации. Так, на данный момент утилизируется лишь небольшая часть всех существующих изделий этого вида, отслуживших свой срок. Развитие же сферы рециклинга проходит медленно, несмотря на её актуальность, что связано со сложностью технологии сборки и переработки подобных отходов, отличающихся широким разнообразием свойств и, соответственно, затратами на проведение переработки. В то время как переработка железобетона — это хорошо отработанная технология, практически не влияющая на чистоту окружающей среды и позволяющая получать вторичный строительный материал (например, щебень) путём дробления подобных изделий, завершивших свой жизненный цикл.

    Железобетон широко известен как долговечный материал, в большинстве случаев не нуждающийся в защите от воздействий внешней среды. Однако системное изучение стойкости железобетонных конструкций в различных условиях эксплуатации показало, что наиболее часто встречающиеся повреждения железобетона связаны с развитием коррозионных процессов в арматуре, и в настоящее время всё ещё не существует простых и надёжных методов защиты арматуры железобетонных изделий от коррозии.

    Под коррозией стальной арматуры подразумевается процесс постепенного разрушения поверхности арматурного стержня в результате постоянного химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. При этом разрушается не только сам стержень арматуры, но и бетон по причине образования трещин и отслоения защитного слоя бетона (рис. 1).

    Моделирование катодной защиты ЖБИ для размещения и сохранности трубопроводов ЖКХ в COMSOL Multiphysics. 5/2019. Фото 1

    В начальный момент коррозии стержня арматуры чаще всего наблюдается равномерное распределение ржавчины по его поверхности, объём её неуклонно растёт, что приводит к появлению микротрещин в прилегающей зоне бетона (рис. 1а). Со временем процесс коррозии ускоряется, количество микротрещин увеличивается (рис. 1б). На последней стадии трещины выходят на поверхность изделия и бетон разрушается (рис. 1в).

    В то же время стальная арматура в бетоне в нормальных условиях хорошо защищена от коррозии благодаря электрохимической пассивации стали, которая является следствием щёлочности бетона.

    Водородный показатель pH бетона обычно превышает 12,5. При таких высоких значениях pH образуется микроскопической толщины пассивационный слой окисла железа на поверхности стали, то есть плёнка пассивационного слоя, которая предотвращает разрушение стали. Реальная эксплуатация железобетонных изделий (ЖБИ) не всегда проходит в нормальных условиях. Это и избыточная влажность окружающей среды (грунта, воздуха), и загрязнение их поверхностей, и несоблюдение требований монтажных работ, которые приводят к появлению сколов на торцевых сторонах изделия, частичному оголению арматуры и другим дефектам. Отсюда и низкая их долговечность, и большие затраты на ремонт и замену ЖБИ в системе ЖКХ. Всё это негативно отражается на сохранности и надёжности функционирования инженерных коммуникаций, помещённых в них.

    По вопросам коррозии арматуры в бетоне выполнено не так много работ, по сравнению с исследованиями катодной защиты подземных трубопроводов, главным образом магистральных нефтегазовых трубопроводов, где катодная защита металла достигается электрическим соединением с проложенным вблизи защищаемого трубопровода металлическим анодом, например, в виде отрезка трубы (называемым «жертвенным анодом») посредством тока от внешнего источника. В этом случае анод с течением времени разрушается, сохраняя защищаемый трубопровод от коррозии. Подобные мероприятия трудоёмкие и весьма затратные.

    Возможен и второй путь катодной защиты металла — использование так называемого «гальванического эффекта». В этом случае необходима электролитическая связь между защищаемым металлом и анодом, в качестве которого часто применяются алюминий и цинк, обладающие бóльшим электрическим потенциалом по сравнению с железом.

    Железобетонные изделия подземных коммуникаций ЖКХ, исходя из условий эксплуатации, практически всегда содержат физически связанную капиллярную воду, которая как раз и служит электролитом, то есть проводником зарядов при протекании коррозионных процессов метала в бетоне. Его же можно использовать и для защиты металла от коррозии.

    В настоящее время для исследования коррозионных явлений стали в бетоне существуют теоретически обоснованные подходы [6–8], однако реальные условия эксплуатации ЖБИ требуют учёта множества ещё недостаточно изученных факторов при оценке работоспособности этого вида изделий. Для подобных исследований можно использовать программное обеспечение COMSOL Multiphysics, которое предназначено для численного моделирования научных и инженерных задач. Ниже приводится одно из подобных решений на основе численного моделирования коррозионного процесса стальной арматуры ЖБИ, применяемых в ЖКХ [9, 10].

    За основу взята известная методика так называемой «катодной защиты» (Cathode Protection, СР) металлических изделий в грунте, являющаяся также общей стратегией замедления коррозии стальной арматуры в бетонных конструкциях [9]. Учтены особенности структуры и эксплуатации ЖБИ, применяемых в ЖКХ, возможности переноса результатов модельного исследования на реальные конструкции изделий. Принятая модель состоит из ячейки (рис. 2), отражающей все электрохимические процессы коррозии в реальных условиях работы ЖБИ. Ячейка в виде сечения элемента ЖБИ включает стержень арматуры в бетоне и цинковые аноды, расположенные справа и слева от неё, которые в данном случае могут быть выполнены методом напыления. Бетон представляет собой пористый материал, а водная среда в нём действует как электролит. Аноды и стальная поверхность арматуры электрически соединены через потенциал электролита.

    Моделирование катодной защиты ЖБИ для размещения и сохранности трубопроводов ЖКХ в COMSOL Multiphysics. 5/2019. Фото 2

    Многие бетоны для изделий ЖКХ могут иметь пористость до 60%. Уровень насыщения пор в модели принят для изучения в пределах 0,2–0,8, что обеспечивает движение ионов и газов процесса коррозии и определяет зависимость коррозии арматуры от содержания влаги в бетоне. Тем самым отражена практическая широта применения ЖБИ во влажной воздушной и грунтовой среде.

    Исследована возможность снижения коррозии арматуры ЖБИ путём использования катодной поляризации. В частности, одна из разновидностей катодной защиты (так называемая «протекторная защита») достигается присоединением к защищаемому металлу более активного металла (протектора). В данном случае проверяется возможность использования менее дорогостоящего метода катодной защиты — изготовление протектора путём технологии напыления на бетон анода из металлического цинка, электрический потенциал которого больше потенциала материала арматуры. При возникновении разности потенциалов между арматурой и протектором разрушается протектор (анод), в результате чего арматура сохраняется от коррозии.

    Использовался интерфейс The Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck [9], который учитывает распределение токов в диффузионной среде при протекании электрохимических реакций. Экспериментально показано, что электропроводность электролита зависит от уровня насыщения пор бетона, а кинетика электродов стального стержня описывается как реакция восстановления кислорода на поверхности стали в соответствии с законом Фарадея.

    Результатом исследования являются основные зависимости коррозионного процесса стали в бетоне. На рис. 3а показаны распределение потенциала электролита бетона и линии плотности тока для уровня насыщения пор 0,8 модели изделия. Потенциал электролита вблизи анодов равен 0,65 В, с левой и правой сторон модели одинаков вследствие симметрии ячейки, а вблизи поверхности стержня арматуры равен 0,25 В. Таким образом, для токов электрохимических реакций между анодом и катодом выстроился путь движения зарядов. В то же время величина защитного потенциала для крупных промышленных объектов принимается примерно 0,85 В, а величина защитной плотности тока — 0,4 мА/м², причём эти значения создаются с помощью тока от внешнего источника [1].

    Моделирование катодной защиты ЖБИ для размещения и сохранности трубопроводов ЖКХ в COMSOL Multiphysics. 5/2019. Фото 3

    Изменение цветного фона потенциала электролита бетона (от красного к синему) показывает некоторое ослабление его сверху и снизу от стержня арматуры, в то время как левая и правая стороны стержня арматуры защищены от коррозии лучше. Для выравнивания защищённости верхней и нижней сторон стержня арматуры можно рекомендовать размещение анодов и с этих сторон модели.

    Можно отметить, что для защиты от коррозии реальных железобетонных изделий данным методом необходимо создать им аналогичные условия и определить с помощью приборов достаточность потенциала электролита.

    На рис. 3б показана концентрация кислорода в электролите для уровня насыщения пор 0,8. Концентрация очень низкая вблизи арматуры, что указывает на то, что скорость коррозии будет минимальна. Скорость коррозии прямо пропорциональна концентрации кислорода, что отвечает механизму диффузионной кинетики с ограниченным массообменом для этого уровня насыщения пор. А в соответствии с законом Фарадея количество вещества, участвующего в электрохимической реакции, прямо пропорционально количеству прошедшего электричества. Это показывает, что снижение скорости движения коррозионной среды понижает процесс разрушения металла при его катодной защите.

    Важным фактором коррозионного процесса арматуры является потенциал электрода, влияющий на окисление металла. На рис. 4а показан потенциал электрода для различных уровней насыщения пор в двух характерных точках поверхности модели арматуры — передней и средней (в силу симметрии значения для левой и правой и для верхней и нижней точек попарно равны). Видно, что потенциал электрода значительно падает при достижении уровня насыщения пор 0,65. Известно, что при насыщении бетона влагой диффузия кислорода на катодных участках сильно замедляется. Поэтому процесс коррозии арматуры практически останавливается при высокой влажности воздуха.

    Моделирование катодной защиты ЖБИ для размещения и сохранности трубопроводов ЖКХ в COMSOL Multiphysics. 5/2019. Фото 4

    Однако это справедливо лишь для плотного бетона. В недостаточно плотном бетоне многочисленные крупные сквозные поры не закрываются влагой, кислород продолжает свободно поступать к поверхности арматуры, и процесс коррозии вновь начинает расти. Появление кислорода на металле приводит к его окислению, поэтому дальнейшее поступление кислорода уже проходит на окисленной поверхности. Однако окисные плёнки хрупкие и могут разрушаться. Таким образом, кислород является одновременно стимулятором и ингибитором. С одной стороны, он способствует образованию защитной окисной плёнки, то есть уменьшает коррозию, с другой — повышает скорость коррозии в точках, начавших корродировать (коррозионных центрах).

    Поскольку коррозия арматуры в бетоне является в основном электрохимическим процессом и арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней бетонная среда, создаются все условия для появления на поверхности катода участков, на которых коррозионные процессы протекают быстрее, чем на других, рядом расположенных. Там будет происходить растворение металла, и их называют локальными анодными участками. Катодные и анодные участки чередуются в виде отдельных пятен или точек и имеют микроразмеры, и на поверхности металла, подвергшейся коррозии, их число может быть значительно.

    На рис. 4б показаны местные плотности тока для различных уровней насыщения пор. Абсолютная величина плотности тока восстановления кислорода наиболее высока при уровне насыщения пор, равном 0,60–0,65. До этого момента значение плотности увеличивается из-за увеличения тока электролита, но для более высоких уровней насыщения пор плотности тока уменьшаются из-за пониженной диффузии кислорода через окисные плёнки.

    Как отмечалось выше, при катодной поляризации в определённом интервале потенциалов на металле будут происходить одновременно два процесса: восстановление кислорода и окисление металла. Пределы эволюции плотности тока локального водорода показаны на рис. 4в. Её рост по абсолютной величине очень ограничен до уровня насыщения пор 0,65, при котором потенциал электрода становится ниже равновесного потенциала (-0,97 В) для эволюции водородной реакции (рис. 4а).

    Уменьшение скорости анодной реакции при катодной поляризации эквивалентно уменьшению скорости коррозии. Плотность тока окисления железа показана на рис. 4 г. Видно, что коррозионный ток выше для низких уровней насыщения пор. Это соответствует более высокому потенциалу электрода для низких уровней насыщения пор (рис. 4а). Следует отметить, что при снижении плотности тока величина окисления железа значительно уменьшается, что указывает на эффективность нанесения цинка на бетон для защиты стального арматурного стержня от коррозии.

    Данный показатель (рис. 4г) получен для всего диапазона насыщения влагой бетона (0,2–0,8). Линии на графике показывают плотность тока окисления железа в двух характерных точках поверхности стержня арматуры — передней и средней (то есть для попарно равных значений в левой и правой, нижней и верхней точках). Коррозионный ток на уровне насыщения 0,5–0,8 невысокий. Это указывает на работоспособность предложенного метода по катодной защите арматуры железобетонных изделий жилищно-коммунального хозяйства во влажной среде воздуха или грунта.

    Заключение

    1. Непременным условием повышения надёжности и длительности жизненного цикла трубопроводов подземных коммуникаций ЖКХ можно считать размещение их в соответствующих герметичных лотках, коробах, коллекторах, эффективно защищающих от механических воздействий и от влияния погодных факторов и почвенной влаги.

    2. Срок службы самих сооружений железобетонных изделий, предназначенных для защиты подземных коммуникаций, во многом определяется эффективностью защиты металлической арматуры от коррозионных процессов.

    3. Перспективной коррозионной защитой арматуры железобетонных изделий может быть протекторная защита, которая для подобных изделий жилищнокоммунального хозяйства, отличающихся умеренными габаритами, достигается, например, изготовлением протектора путём технологии напыления металлического цинка на их поверхности в зоне расположения арматуры.

    4. Полученные результаты численного моделирования катодной защиты арматуры ЖБИ с помощью программного обеспечения COMSOL Multiphysics позволяют на основе применения метода подобия переносить их на реальные структуры железобетонных изделий.

    5. Поиск оптимальных решений подобных задач для реальных железобетонных изделий жилищно-коммунального хозяйства должен опираться на соответствующие технологии нанесения элементов цинкового анода и регламент контроля параметров коррозионного процесса при их эксплуатации.

  • Viega проводит обучающий марафон для дизайнеров

    Viega проводит обучающий марафон для дизайнеров

    Немецкая компания Viega, один из ведущих производителей сантехнической арматуры объявила о запуске первого обучающего марафона для дизайнеров ViegaART. Основной темой проекта станет дизайн ванной комнаты.
    Обучающий марафон для дизайнеров ViegaART — это онлайн-проект, разработанный ведущими дизайнерами интерьеров в России совместно с техническами экспертами Viega. В течение 3 недель в официальном аккаунте Instagram Viega эксперты будут делиться своими советами и знаниями и раскроют секреты оригинального и функционального дизайна ванной комнаты для квартиры.
    Программа марафона состоит из теоретической части — информационных постов от дизайнеров-экспертов, и практической части — конкурсного задания для всех участников. По итогам марафона 5 дизайнеров, которые смогут применить полученные знания и создадут интересный макет ванной комнаты с использованием продукции Viega, получат ценные призы от компании Viega. Кроме того, все участники, выполнившие финальное задание, получат сертификат о прохождении марафона
    Стать участником марафона просто: нужно всего лишь подписаться на страничку Viega в Инстаграм и поставить уведомление на хештег #viegaART, чтобы не пропустить ни одной интересной публикации.
    Старт — 14 октября 2019 года. Участие в марафоне бесплатно.