Водно-химические режимы ТЭС и их расчёт: Учебное пособие, страница 2

=;                            (1-4)

=;                        (1-5)

где f_{1   и} f₂  - коэффициенты активности соответственно одновалентного () и двухвалентного () ионов.

Общее количество СО₂ , моль/кг, определяется суммой :

=++  ,                     (1-6)

или после подстановки значений последующих двух слагаемых  из уравнений (1-4) и (1-5) получим:

==    ,        (1-7)

где

                                  =                               (1-8)

По условию электронейтральности раствора

=  ,

так как в системе СО₂+Н₂О из катионов присутствуют только Н⁺. Произведя подстановку значений  и  из уравнений (1-4) и (1-5) и учитывая, что  = , получим   (некоторые  значения   приведены в таблице 1.2) :

== ,    (1-9)

где                         .                                  (1-10)

       Из  уравнения  (1-7)  найдём :

 .                                    (1-11)

       Подставив это значение в уравнения (1-4) и (1-5) , получим  :

  ;                              (1-12)                           (1-13)

Эти равенства позволяют определить долю каждой из форм углекислоты, присутствующей в конденсате при данном значении рН.

Таблица 1.2   Ионное произведение воды

273 278 283 288 291 293	0,112 0,186 0,293 0,452 0,57 0,68	298 303 308 313 318 323	1,01 1,47 2,09 2,92 4,02 5,47	333 343 353 363 373 395	9,61 21,0 35,0 53,0 59,0 120	423 438 473 523 579	234 315 485 550 304

В двухфазной системе СО₂-Н₂О , если в газовой фазе кроме СО₂ присутствуют только инертные газы, парциальное давление  СО₂ над жидкой фазой запишется следующим образом :

  .                                   (1-14)

Значения коэффициентов абсорбции  для углекислоты приведены  в таблице 1.3

Таблица 1.3    Константы Генри и коэффициенты абсорбции для углекислоты

	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	60
	737	890	1060	1240	1440	1650	1880	2120	2360	2600	2870	3450
	1,17	1,42	1,19	1,02	0,88	0,76	0,66	0,59	0,53	0,48	0,44	0,36

Приближенное значение рН растворов углекислоты в воде, зная её концентрацию, можно получить в ходе ряда преобразований. Исключив  из уравнений (1-7) и (1-9) и приняв ряд допущений, получим :

 ,     моль/кг                             (1-15)

или                   ,          мг/кг                        (1-16)

Для разбавленных растворов, каким является конденсат, =1. Тогда из уравнения (1-16) получим:

                                        (1-17)

При расчёте значений рН, вызванных присутствием каких-либо оснований, когда нельзя пренебречь присутствием ионных форм углекислоты (бикарбонатов и карбонатов), зависимости будут гораздо более сложными.

Ю. М. Кострикин при более точных расчётах значений рН растворов углекислоты предложил следующее, выведенное им уравнение [1]:

                      .                              

  ,        (1-18)

где  - общее углеродсодержание раствора, Моль/кг, т.е. сумма концентраций всех форм (производных) углекислот;  - ионное произведение воды.

       Вычисленные значения  рН для различных концентраций углекислоты и температур приводятся в таблице 1.4.

Таблица 1.4   Значения рН  растворов угольной кислоты в зависимости от

и температуры