Для обеспечения оптимального температурного режима в промышленных производствах широко используются водооборотные циклы. Все водооборотные системы могут быть условно отнесены к одному из трех типов конструкций, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности: открытые рециркуляционные системы (прямоточная с повторным использованием воды), прямоточные системы и замкнутые рециркуляционные системы (оборотная).
Постоянное ужесточение экологических норм и повышение стоимости забираемой из природных источников воды вынуждает сокращать водопотребление промышленными предприятиями путем модернизации водооборотных систем с повышением коэффициента упаривания. В связи с этим весьма актуальной является проблема образования отложений накипи в трубопроводах охлаждающих водооборотных систем и, особенно, на теплообменных поверхностях оборудования. Скорость образования отложений накипи в водооборотных системах и их количество напрямую зависит от параметров работы системы, а также показателей качества воды, таких как жесткость, щелочность, значение рН, общее солесодержание и др. В общем случае используют показатель стабильности воды. Стабильной считается вода, которая не образует и не растворяет отложения солей жесткости, что обеспечивает непрерывное функционирование охлаждающей оборотной системы в течение длительного периода времени [1]. Степень отклонения состояния водной системы от стабильного показывает ее склонность к накипеобразованию либо протеканию коррозии. Таким образом, можно в определенной степени спрогнозировать скорость и количество образующихся отложений накипи.
Для упрощения практических расчетов введены эмпирические критерии для определения индекса насыщения, или стабильности воды, например индекс насыщения Ланжелье и др. [2]. Индекс насыщения Ланжелье (LSI) вычисляется по формуле:
где: рН – измеренное значение рН воды;
рНs – значение рН, соответствующее равновесному содержанию в растворе СО2, зависящее от температуры и концентрации катионов Са2+, уровня общей щелочности и солесодержания. Последний показатель (pHs) определяется с помощью номограмм.