Kāpēc kasetņu sildītāji tējkannās un ūdens sildītājos uzkrāj lielus nogulsnes, kamēr iekšējām sienām ir daudz mazāk?

Lielākajai daļai māju kādā ikdienas dzīves posmā ir jārisina kaļķakmens (ūdens nogulsnes) veidošanās. Uzvārot ūdeni elektriskajā tējkannā, tā apakšā uzkrājas daudz nogulšņu. Laika gaitā ūdens sildītāji uz to sildīšanas daļām iegūst lielu nogulsnēšanos. Uzmanīgi cilvēki ievēro, ka katlakmens uzkrājas galvenokārt uz kasetnes sildītāja virsmas, jo īpaši uz apakšas vai paša sildelementa. No otras puses, tējkannas vai tvertnes iekšējās sienas parāda daudz mazāku mērogu. Kāpēc tas notiek?

Tradicionālo iegremdēto stieņu vietā modernajām elektriskajām tējkannām apakšā ir iebūvēti plakani kārtridžu sildītāji. Kasetņu sildītāji, kas tika iegremdēti tieši ūdenī, bija izplatīti vecākos karstā ūdens padeves automātos (vārīšanas kolbās). Šie kārtridžu sildītāji bija noderīgi, taču tie bija arī ļoti bīstami, jo izraisīja daudz ugunsgrēku, tāpēc augstskolās ir stingri noteikumi attiecībā uz kopmītnēm.


Mērogs ir lielas grūtības ar kārtridžu sildītājiem. Tā kā tējkannas un ūdens sildītāji ir vecāki, ūdens vārās ilgāk. Viena liela problēma ar izmēru ir tā, ka tas patērē vairāk enerģijas. Kaļķakmens pārklāj kasetnes sildītāja virsmu, kas pārtrauc tiešu kontaktu starp kārtridža sildītāju un ūdeni. Tas ievērojami samazina siltuma vadīšanas efektivitāti.

Kalcija karbonāts, magnija sulfāts, kalcija sulfāts un magnija hidroksīds veido lielāko skalas daļu. Salīdzinot ar metāliem, ko izmanto kārtridžu sildītāju apvalkos, šiem savienojumiem ir ļoti vāja siltumvadītspēja (apmēram 0,5–3 W/m·K). Vara siltumvadītspēja ir 385 W/m·K, un nerūsējošā tērauda/dzelzs siltumvadītspēja ir aptuveni 79,5 W/m·K. Tas var atšķirties no desmitiem līdz simtiem reižu, tāpēc bieza skala uz kārtridžu sildītāja liek elementam pārkarst vienā vietā, lai pārvietotu tādu pašu enerģijas daudzumu. Tas palielina enerģijas izmaksas un var kaitēt kasetnes sildītājam.

Kad katlakmens pārklāj kārtridžu sildītāju, tas saglabā siltumu iekšā, kā rezultātā dažās vietās temperatūra strauji paaugstinās. Tas var sabojāt magnija oksīda izolāciju kasetnes sildītāja iekšpusē, samazināt tā kalpošanas laiku vai radīt drošības problēmas. Vietās ar cietu ūdeni (piemēram, ziemeļos) ātri uzkrājas nogulsnes, tāpēc kārtridžu sildītājs ir jātīra bieži.

Burbuļu darbība ir cieši saistīta ar mēroga izveidi. Galvenās katlakmens daļas ir kalcija karbonāts, kalcija silikāts, kalcija sulfāts un magnija hidroksīds, kas nosēdušies no krāna ūdens. Tā kā kārtridžu sildītājs rada siltumu, uz tā virsmas, uzkarstot, veidojas burbuļi.

Pirmie burbuļi veidojas, kad gaiss, kas ir izšķīdis, izplūst, temperatūrai paaugstinoties un šķīdībai samazinoties. Kad ūdens kļūst karstāks, tas sāk vārīties un veido tvaika burbuļus. Šie burbuļi veido trīs fāžu saskarni: šķidrs ūdens, gāzes burbulis un cietā kasetnes sildītāja virsma. Kad burbuļi saplīst un iztvaiko, tie izraisa kalcija un magnija sāļu piesātinājumu kodola veidošanās vietas tuvumā. Tas izraisa nokrišņus, kas pielīp pie kasetnes sildītāja virsmas.

Pētījumi liecina, ka mērogotie kārtridžu sildītāji rada lielāku daudzumu burbuļu, salīdzinot ar jauniem. Nelīdzenā, porainā kārtridžu sildītāja virsma atvieglo katlakmens veidošanos, jo tajā ir vairāk kodolu veidošanās vietu un tas vairāk mīl ūdeni. Tātad, jo ilgāk darbojas kārtridžu sildītājs, kurā jau atrodas katlakmens, jo ātrāk uzkrājas jauni katli, kas pasliktina problēmu.

Kāpēc kārtridžu sildītājs iegūst daudz vairāk katlakmens nekā tējkannas sieniņas? Kalcija un magnija joni, kas veido sāļus, ir katlakmens veidošanas bloki. Lielākā daļa pielīp pie karstās kasetnes sildītāja virsmas, bet daži izskatās kā baltas daļiņas, kas peld ūdenī (galvenokārt kalcija karbonāts un magnija hidroksīds), kas padara ūdeni mazāk dzidru.

Jau no paša karsēšanas sākuma kārtridžu sildītājs rada lokāli augstu temperatūru, kas ir ideāla vieta burbuļu veidošanās vietai. Uz kārtridžu sildītāja uzreiz veidojas burbuļi, kas visu laiku izraisa katlakmens uzkrāšanos. Turpretim lielapjoma ūdens kļūst pietiekami karsts tikai vēlāk, un nokrišņiem ir nepieciešama viendabīga kristalizācija, kas aizņem vairāk enerģijas.

Kristalizācijas teorija saka, ka neviendabīga kristalizācija (uz kasetnes sildītāja virsmas) ir enerģētiski laba, jo cietā{0}}šķidruma saskarne samazina virsmas enerģiju. Homogēnai kristalizācijai (beztaras ūdenī) ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai izveidotu kristāla kodolus. Pat ja ātra karsēšana izdala enerģiju, galvenais process ir neviendabīga kristalizācija uz kārtridžu sildītāja, tāpēc tur ir vairāk uzkrāšanās.

Iekšējās sienas uzkrājas, jo tās ir arī vietas, kur notiek neviendabīga kodola veidošanās, taču daudzums ir ievērojami mazāks nekā uz kārtridžu sildītāja, jo nav lokalizēta liela karstuma vai spēcīga burbuļu veidošanās.

Lai regulāri tīrītu kasetnes sildītāju, izmantojiet etiķi, citronskābi vai rūpnieciskos atkaļķošanas līdzekļus. Ja dzīvojat apgabalā ar cietu ūdeni, iespējams, vēlēsities padomāt par ūdens mīkstinātāja iegādi. Lai samazinātu kodolu veidošanās vietas, izvēlieties kārtridžu sildītāju ar gludiem, augstas kvalitātes nerūsējošā tērauda apvalkiem (304 vai 316). Vienmēr pārliecinieties, ka viss ir pilnībā iegremdēts, un sekojiet līdzi vārīšanās laikam, jo ​​tas liecina par katlakmens uzkrāšanos.