Буферные емкости это – Буферная ёмкость

Содержание

Буферная ёмкость

Это способность буферной системы противодействовать изменению рН среды.

Интервал значений рН, выше и ниже которого буферное действие прекращается, называется зоной буферного действия.

Она равна рН = рК ± 1

Буферная ёмкость (В) выражается количеством моль-эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которое следует добавить к одному литру буфера, чтобы сместить рН на единицу.

В =

В – буферная ёмкость,

n_Э – количество моль-эквивалента сильной кислоты или щелочи,

рН_Н– начальное значение рН ( до добавления кислоты или щелочи)

рН_К – конечное значение рН (после добавления кислоты или щелочи)

ΔрН – изменение рН.

На практике буферная ёмкость рассчитывается по формуле:

В =

V – объём кислоты или щелочи,

N – эквивалентная концентрация кислоты или щелочи,

V_буф.— объём буферного раствора,

Δ рН – изменение рН.

О противодействии изменению рН крови свидетельствуют следующие данные. Чтобы сдвинуть рН крови на единицу в щелочную область, нужно прибавить в кровь в 70 раз больше количества NaOH, чем в такой же объём чистой воды. Для изменения рН на единицу в кислую область, следует в кровь добавить в 320 раз больше количества соляной кислоты, чем к такому же объёму чистой воды.

Буферная ёмкость зависит от концентрации электролитов и соотношения компонентов буфера. Наибольшей буферной ёмкостью обладают растворы с большей концентрацией компонентов и соотношением компонентов, равным единице.

Буферная ёмкость артериальной крови 25,3 ммоль/л, венозной – 24,3 ммоль/л, слюна обладает буферной ёмкостью и определяется бикарбонатной, фосфатной и белковой системами. Буферная ёмкость слюны изменяется под влиянием ряда факторов: углеводистая диета снижает буферную ёмкость слюны, высокобелковая диета – повышает её. Поражаемость зубов кариесом меньше у лиц с высокой буферной ёмкостью.

В организме человека действуют белковый, гемоглобиновый, фосфатный и бикарбонатный буферы.

Буферные системы организма.

Бикарбонатный буфер.

Он составляет 53 % буферной ёмкости и представлен:

Н₂СО₃

NaHCO₃ Соотношение 1 : 20

2 – быстро выводится через легкие. Помимо плазмы, эта буферная система содержится в эритроцитах, интерстициальной жидкости, почечной ткани.

Механизм действия.

В случае накопления кислот в крови уменьшается количество НСО₃^— и происходит реакция: НСО₃^— + Н⁺ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н₂О + СО₂↑. Избыток удаляется лёгкими. Однако значение рН крови остаётся постоянным, так как увеличивается объём лёгочной вентиляции, что приводит к уменьшению объёма СО₂
При увеличении щелочности крови концентрация НСО₃^— увеличивается: Н₂СО₃ + ОН^— ↔ НСО₃^— + Н₂О.

Это приводит к замедлению вентиляции лёгких, поэтому СО₂ накапливается в организме и буферное соотношение остаётся неизменным.

Гемоглобиновый буфер

Составляет 35 % буферной ёмкости.

Главная буферная система эритроцитов, на долю которой приходится около 75% всей буферной ёмкости крови. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и СО₂. Гемоглобиновая буферная система крови играет значительную роль сразу в нескольких физиологических процессах: дыхании, транспорте кислорода в ткани и в поддержании постоянства рН внутри эритроцитов, а в конечном итоге – в крови.

Она представлена двумя слабыми кислотами – гемоглобином и оксигемоглобином и сопряженными им основаниями – соответственно гемоглобинат- и оксигемоглобинат-ионами:

HHb ↔ H⁺ + Hb^—

HHbO₂ ↔ H⁺ HbO₂^—

Оксигемоглобин – более сильная кислота (рК

а = 6,95), чем гемоглобин (рК_а = 8,2). При рН = 7,25 (внутри эритроцитов) оксигемоглобин ионизирован на 65%, а гемоглобин – на 10%, поэтому присоединение кислорода к гемоглобину уменьшает значение рН крови, так как при этом образуется более сильная кислота. С другой стороны, по мере отдачи кислорода оксигемоглобином в тканях значение рН крови вновь увеличивается.

Буферные свойства ННb прежде всего обусловлены возможностью взаимодействия кислореагирующих соединений с калиевой солью гемоглобина с образованием эквивалентного количества соответствующей калийной соли кислоты и свободного гемоглобина:

КНb + Н₂СО₃ ↔ КНСО₃ + ННb.

Образующийся гидрокарбонат (КНСО₃) уравновешивает количество поступающей Н₂СО₃, рН сохраняется, так как происходит диссоциация потенциальных молекул Н₂СО₃ и образовавшихся гемоглобиновых кислот.

Именно таким образом поддерживается рН крови в пределах нормы, несмотря на поступление в венозную кровь огромного количества СО₂ и других кислореагирующих продуктов обмена.

В капиллярах лёгких гемоглобин (ННb) поглощает кислород и превращается в HHbO₂, что приводит к некоторому подкислению крови, вытеснению некоторого количества Н₂СО₃ из бикарбонатов и понижению щелочного резерва крови, а в тканях отдает его и поглощает СО₂.

В лёгких: ННb + O₂ ↔ HHbO₂;

HHbO₂+ HCO₃^— ↔ HbO₂ + H₂O + CO₂ ↑

В тканях: HbO₂↔ Hb^— + O₂; Hb^— + Н₂СО₃ ↔ ННb + HCO₃^—

Кроме того, гемоглобиновый буфер является сложным белком и действует как белковый буфер.

Фосфатный буфер

Составляет 5 % буферной ёмкости. Содержится как в крови, так и в клеточной жидкости других тканей, особенно почек. В клетках он представлен солями К₂НРО₄ и КН₂РО₄, а в плазме крови и в межклеточной жидкости Na₂HPO₄ и NaH₂PO₄. Функционирует в основном в плазме и включает: дигидрофосфат ион Н₂РО₄^— и гидрофосфат ион НРО₄^2-.

Отношение [HPO₄^2- ]/[H₂PO₄^—] в плазме крови (при рН = 7,4) равно 4 : 1. Следовательно, эта система имеет буферную ёмкость по кислоте больше, чем по основанию.

Например, при увеличении концентрации катионов Н⁺ во внутриклеточной жидкости, например, в результате переработки мясной пищи, происходит их нейтрализация ионами НРО

4^2- :

Н⁺ + НРО₄^2- ↔ Н₂РО₄^1-

Образующийся избыточный дигидрофосфат выводится почками, что приводит к снижению величины рН мочи.

При увеличении концентрации оснований в организме, например при употреблении растительной пищи, они нейтрализуются ионами Н₂РО₄^1-:

ОН ^‾ + Н₂РО₄^1- ↔ НРО₄^2- + Н₂О

Образующийся избыточный гидрофосфат выводится почками, при этом рН мочи повышается.

Выведение тех или иных компонентов фосфатной буферной системы с мочой, в зависимости от перерабатываемой пищи, объясняет широкий интервал значений рН мочи – от 4,8 до 7,5. Фосфатная буферная система крови характеризуется меньшей буферной ёмкостью, чем гидрокарбонатная, из-за малой концентрации компонентов крови. Однако эта система играет решающую роль не только в моче, но и в других биологических средах – в клетке, в соках пищеварительных желез, в моче.

Белковый буфер

Составляет 5 % буферной ёмкости. Он состоит из белка-кислоты и его соли, образованной сильным основанием.

Pt – COOH — белок-кислота

Pt – COONa – белок-соль

При образовании в организме сильных кислот они взаимодействуют с солью белка. При этом получается эквивалентное количество белок-кислоты: НС1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl. По закону разбавления В.Оствальда увеличение концентрации слабого электролита уменьшает его диссоциацию, рН практически не меняется.
При увеличении щелочных продуктов они взаимодействуют с

Pt-СООН: NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H₂O

Количество кислоты уменьшается. Однако концентрация ионов Н

+ увеличивается за счет потенциальной кислотности белок-кислоты. поэтому практически рН не меняется.

Белок – это амфотерный электролит и поэтому проявляет собственное буферное действие.

Рассмотрим взаимодействие буферных систем в организме по стадиям:

В процессе газообмена в легких кислород поступает в эритроциты, где протекает реакция:

ННb + O₂ ↔ HHbO₂ ↔ Н⁺ + HbO₂^—

По мере перемещения крови в периферические отделы кровеносной системы происходит отдача кислорода ионизированной формой HbO₂^—

HbO₂^—↔ Нb^— + О₂

Кровь при этом из артериальной становится венозной. Отдаваемый в тканях кислород расходуется на окисление различных субстратов, в результате чего образуется СО

2, большая часть которого поступает в эритроциты.

В эритроцитах в присутствии карбоангидразы со значительной скоростью протекает следующая реакция:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^—

Образующийся избыток протонов связывается с гемоглобинат-ионами:

Н⁺ + Нb^— → HHb

Связывание протонов смещает равновесие реакции стадии (3) вправо, вследствие чего концентрация гидрокарбонат ионов возрастает и они диффундируют через мембрану в плазму. В результате встречной диффузии ионов, отличающихся кислотно-основными свойствами (хлорид-ион протолитически неактивен; гидрокарбонат ион в условиях организма является основанием), возникает гидрокарбонатно-хлоридный сдвиг. Этим объясняется более кислая реакция среды в эритроцитах (рН = 7,25) по сравнению с плазмой (рН = 7,4).

Поступающие в плазму гидрокарбонат-ионы нейтрализуют накапливающийся там избыток протонов, возникающий в результате метаболических процессов:

НСО₃^— + Н⁺ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н₂О + СО₂

Образовавшийся СО₂ взаимодействует с компонентами белковой буферной системы:

СО₂ + Рt-NH₂ ↔ Pt-NHCOOH ↔ H⁺ + Pt-NHCOO^—

Избыток протонов нейтрализуется фосфатным буфером:

Н⁺ + НРО₄^— ↔ Н₂РО₄^—

После того как кровь вновь попадает в легкие, в ней увеличивается концентрация оксигемоглобина (стадия 1), который реагирует с гидрокарбонат-ионами, не диффундировавшими в плазму:

НСО₃^— + ННbО₂ ↔ НbО₂^— + СО₂ + Н₂О

Образующийся СО₂ выводится через легкие. В результате уменьшения концентрации НСО₃^— ионов в этой части кровеносного русла наблюдаются их диффузия в эритроциты и диффузия хлорид-ионов в обратном направлении.

В почках также накапливается избыток протонов в результате реакции:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^—,

который нейтрализуется гидрофофат-ионами и аммиаком (аммиачный буфер): H⁺+ NH₃ ↔ NH₄⁺

Таким образом, гемоглобиновая система участвует в двух процессах:

Связывание протонов, накапливающихся в результате метаболических процессов;
Протонирование гидрокарбонат-ионов с последующим выделением СО₂

Гемоглобиновую буферную систему можно рассматривать как одно из важнейших звеньев в транспорте СО₂ из тканей в легкие.

Следует отметить, что на поддержание постоянства рН различных жидких систем организма оказывают влияние не столько буферные системы, сколько функционирование ряда органов и систем: легких, почек, кишечника, кожи и др.

studfile.net

Буферная ёмкость — Статьи

Для понимания того, что такое буферная ёмкость, есть три определения. Первое – это способность что-либо накапливать, а второе – устройство, которое способно что-либо накапливать, и третье – это объём какого-либо вещества. Мы же будем говорить о буферной ёмкости как об устройстве, способном накапливать воду, а точнее, о сосуде, работающем под давлением или без него, который служит для накопления и хранения воды с определенной температурой.

Где применяются буферные ёмкости

Буферные ёмкости применяются в следующих системах:

в тепловых насосах;
в солнечных коллекторах;
в твердотопливных котельных;
в системах холодоснабжения;
для запаса горячей (ГВС) или холодной (ХВС) воды.

Также, кроме изготовления ёмкостей и резервуаров, мы можем осуществить поставку буферов-накопителей производства Viessmann, Buderus, De Dietrich, Vaillant, Zani, Unical.

Принцип работы буферной ёмкости

Принцип работы буферной ёмкости заключается в следующем:

Котёл греет воду, и при помощи первого циркуляционного насоса (в котле их два) эта вода подаётся в буферную ёмкость.
Такой же объём воды, но остывшей, возвращается в котёл.
Второй насос подаёт горячую воду из верхней части буферной ёмкости к радиаторам.
Такой же объём воды (остывшей) возвращается в нижнюю часть буферной ёмкости. Стоит отметить, что первый насос работает тогда, когда горит котёл. Ко второму насосу подключён комнатный термостат, который может включать-выключать насос в зависимости от температуры в доме.
Теперь посмотрим, как «лишняя» мощность аккумулируется в буферной ёмкости. С помощью первого насоса тепловая мощность (нагретая котлом вода) передаётся буферной ёмкости. Второй насос отдаёт мощность радиаторам (возмещает теплопотери). Важно понимать: сколько тепловой мощности придёт в буферную ёмкость, столько же уйдёт на радиаторы.
Если производительность двух насосов одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла.
Теперь посмотрим, как мы отдаём набранное тепло. Котёл прогорел, и первый насос выключился. В буферную ёмкость тепло больше не поступает. Но второй насос продолжает работать в прежнем режиме, забирая из буферной ёмкости горячую воду и возвращая холодную. Таким образом, температура в буферной ёмкости падает.

Стоит отметить, что наша компания может изготовить для Вас буферную ёмкость по индивидуальному спецзаказу, учитывая все Ваши нужды и пожелания. После изготовления буферной ёмкости, вся продукция проходит проверку качества и контроль герметичности резервуара. Также, кроме изготовления ёмкостей и резервуаров, мы можем осуществить поставку буферов-накопителей производства Viessmann, Buderus, De Dietrich, Vaillant, Zani, Unical.

Плюсы буферной ёмкости

К несомненным плюсам буферной ёмкости можно отнести:

Экономичность использования, так как тепловые аккумуляторы позволяют сэкономить до 20% твердого топлива (при работе с твердотопливным котлом).
Возможность выхода котла на максимальную мощность, что обеспечивает максимальное сгорание топлива (без тления и остатков в камере сгорания) и, как следствие, развитие максимального КПД котла. В данном случае бак-аккумулятор снимает излишки тепла и в последствие отдает их в систему отопления.
Возможность производить загрузку котла в удобное время. В данном случае котел выводится на максимальную мощность, бак аккумулирует необходимое количество тепла, которое необходимо для обогрева помещения на время отключения котла (производится расчет необходимого буфера).
Реже необходимо производить осмотр и чистку котла, т.к. он сжигает топливо практически без остатков (меньше золы и сажи).
Защита котла от перегрева за счет постоянной циркуляции воды и снятия излишков тепла в буферный бак.
Уменьшается выброс продуктов сгорания в окружающую среду за счет отсутствия тления (т.к. котел работает на максимальной мощности).
Минимальные тепловые потери обеспечиваются благодаря высокоэффективной охватывающей теплоизоляции.
Линейка теплоаккумуляторов включает в себя баки объемом 300, 500, 750 и 1000 литров и являются идеальными баками для твердотопливных котлов.
Возможность поэтажного регулирования температуры (или на несколько строений, например дом и баня).
Автоматизация контроля за безопасностью.
Возможность подключения газового (или любого другого) котла с минимальными затратами. Также легко подключатся тепловой насос или солнечные коллектора.

Если производительность двух насосов одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла.
Единственный минус буферной ёмкости, пожалуй, заключается в её габаритах. Самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 миллиметров, поэтому под буферную ёмкость нужна специально отведённая площадь.

Виды буферных ёмкостей

В зависимости от положения, в котором устройства будут закреплены, буферные ёмкости подразделяют на три вида:

горизонтальные:
вертикальные;
цилиндрические.

Единственный минус буферной ёмкости, пожалуй, заключается в её габаритах. Самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 миллиметров, поэтому под буферную ёмкость нужна специально отведённая площадь.

В зависимости от материала, из которых буферные ёмкости изготовлены, различают:

буферные ёмкости из чёрной стали;
буферные ёмкости из нержавеющей стали.

Также буферные ёмкости бывают:

безнапорные;
ёмкости, работающие под давлением.

www.energypoint.ru

Буферная емкость

Способность буферных систем противодействовать резкому изменению рН при добавлении к ним сильной кислоты или основания является ограниченной. Буферная смесь поддерживает рН постоянным только при условии, что количество вносимых в раствор сильной кислоты или щелочи не превышает определенной величины. В противном случае наблюдается резкое изменение рН, т.е. буферное действие раствора прекращается.

Это связано с тем, что в результате протекающей реакции изменяется соотношение молярных концентраций компонентов буферной системы: С_{кислоты}/С_солиили С_{основания}/С_соли.

При этом концентрация компонента, реагирующего с добавленной кислотой или щелочью, уменьшается, а концентрация второго компонента возрастает, т.к. он дополнительно образуется в ходе реакции.

Количественно буферное действие раствора характеризуется с помощью буферной емкости (В). При этом различают буферную емкость по кислоте (В_к.) и буферную емкость по основанию или щелочи (В_о.).

Буферной емкостью по кислотеявляется то количество химического эквивалента сильной кислоты, которое нужно добавить к 1 литру (1 дм³) буферной системы, чтобы уменьшить её рН на единицу. Ее можно рассчитать по следующей формуле:

где n(1/z HA) – число молей химического эквивалента сильной кислоты, добавленное к 1 литру буферной системы;рН₁ – водородный показатель системы до добавления сильной кислоты;рН₂ – водородный показатель системы после добавления сильной кислоты.

В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем, выраженный в литрах или дм³) формула для подсчета буферной емкости будет иметь следующий вид:

где С(1/z НА) – молярная концентрация химического эквивалента сильной кислоты в добавляемом растворе; V(НА) – объем (л) добавленного раствора сильной кислоты; V_{(буферной
системы)} – объем буферного раствора, к которому добавляют раствор кислоты.

Соответственно буферной емкостью по основаниюявляется то количество химического эквивалента сильного основания (щелочи), которое нужно добавить к 1 литру (1 дм³) буферной системы, чтобы вызвать увеличение ее рН на единицу:

где n(1/z В) – число молей химического эквивалента основания, которое добавили к 1 литру буферного раствора; рН₁ – водородный показатель раствора до добавления основания; рН₂ – водородный показатель раствора после добавления основания.

В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем) формула для подсчета буферной емкости по основанию примет следующий вид:

где С(1/z В) – молярная концентрация химического эквивалента основания в добавляемом растворе; V(В) – объем (л) добавленного раствора сильного основания; V_{(буферной
системы)} – объем буферного раствора (л), к которому добавляют раствор сильного основания.

Величина буферной емкости зависит от концентраций компонентов буферной системы и от их соотношения.

Чем более концентрированным является буферный раствор, тем выше его буферная емкость, т.к. в этом случае добавление небольших количеств сильной кислоты или щелочи не вызовет существенного изменения концентраций его компонентов, а значит и их соотношения.

Из буферных растворов с одинаковым суммарным содержанием химического количества их компонентов наибольшей емкостью будут обладать те, которые составлены из равного числа молей слабой кислоты и её соли или слабого основания и его соли (рис. 35). В таких растворах молярные концентрации компонентов будут одинаковые, а значит соотношение С_{кислоты}/С_соли= 1 и С_{основания}/ С_соли.= 1.

Рис. 35 Изменение буферной емкости (1) и изменение рН кислотной буферной системы при добавлении к ней определенного количества сильной кислоты (2) в зависимости от содержания её компонентов

Данные растворы будут иметь примерно одинаковые значения буферной емкости как по кислоте, так и по основанию.

Если же соотношение концентраций компонентов буферной системы не равно 1, то значения ее буферной емкости по основанию и кислоте будут отличаться друг от друга (причем тем существеннее, чем в большей степени соотношение С_{кислоты}/С_солии С_{основания}/С_солиотклоняется от единицы).

Например, если в кислотной буферной системе солевой компоненты содержится больше чем слабой кислоты, то ее буферная емкость по кислоте будет выше чем по основанию, т.е. В_к.> В_о.

Соответственно буферная емкость по кислоте для основной буферной системы будет больше чем по основанию в том случае, если содержание солевой компоненты в этом случае будет меньше чем слабого основания.

Таким образом можно сделать вывод, что в данных случаях буферная емкость выше по тому веществу, которое реагирует с избыточным компонентом буферного раствора.

Если буферная система не обладает достаточной буферной емкостью, то ее можно повысить, увеличив концентрацию обоих компонентов в необходимое количество раз.

studfile.net

Буферная ёмкость

Это способность буферной системы противодействовать изменению рН среды.

Она равна рН = рК ± 1

В =

В – буферная ёмкость,

n_Э – количество моль-эквивалента сильной кислоты или щелочи,

рН_Н– начальное значение рН ( до добавления кислоты или щелочи)

рН_К – конечное значение рН (после добавления кислоты или щелочи)

ΔрН – изменение рН.

На практике буферная ёмкость рассчитывается по формуле:

В =

V – объём кислоты или щелочи,

N – эквивалентная концентрация кислоты или щелочи,

V_буф.— объём буферного раствора,

Δ рН – изменение рН.

В организме человека действуют белковый, гемоглобиновый, фосфатный и бикарбонатный буферы.

Буферные системы организма.

Бикарбонатный буфер.

Он составляет 53 % буферной ёмкости и представлен:

Н₂СО₃

NaHCO₃ Соотношение 1 : 20

Бикарбонатный буфер представляет собой основную буферную систему плазмы крови; он является системой быстрого реагирования, так как продукт его взаимодействия с кислотами СО₂ – быстро выводится через легкие. Помимо плазмы, эта буферная система содержится в эритроцитах, интерстициальной жидкости, почечной ткани.

Механизм действия.

В случае накопления кислот в крови уменьшается количество НСО₃^— и происходит реакция: НСО₃^— + Н⁺ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н₂О + СО₂↑. Избыток удаляется лёгкими. Однако значение рН крови остаётся постоянным, так как увеличивается объём лёгочной вентиляции, что приводит к уменьшению объёма СО₂
При увеличении щелочности крови концентрация НСО₃^— увеличивается: Н₂СО₃ + ОН^— ↔ НСО₃^— + Н₂О.

Гемоглобиновый буфер

Составляет 35 % буферной ёмкости.

HHb ↔ H⁺ + Hb^—

HHbO₂ ↔ H⁺ HbO₂^—

Оксигемоглобин – более сильная кислота (рК_а = 6,95), чем гемоглобин (рК_а = 8,2). При рН = 7,25 (внутри эритроцитов) оксигемоглобин ионизирован на 65%, а гемоглобин – на 10%, поэтому присоединение кислорода к гемоглобину уменьшает значение рН крови, так как при этом образуется более сильная кислота. С другой стороны, по мере отдачи кислорода оксигемоглобином в тканях значение рН крови вновь увеличивается.

КНb + Н₂СО₃ ↔ КНСО₃ + ННb.

В лёгких: ННb + O₂ ↔ HHbO₂;

HHbO₂+ HCO₃^— ↔ HbO₂ + H₂O + CO₂ ↑

В тканях: HbO₂↔ Hb^— + O₂; Hb^— + Н₂СО₃ ↔ ННb + HCO₃^—

Кроме того, гемоглобиновый буфер является сложным белком и действует как белковый буфер.

Фосфатный буфер

Например, при увеличении концентрации катионов Н⁺ во внутриклеточной жидкости, например, в результате переработки мясной пищи, происходит их нейтрализация ионами НРО₄^2- :

Н⁺ + НРО₄^2- ↔ Н₂РО₄^1-

Образующийся избыточный дигидрофосфат выводится почками, что приводит к снижению величины рН мочи.

ОН ^‾ + Н₂РО₄^1- ↔ НРО₄^2- + Н₂О

Образующийся избыточный гидрофосфат выводится почками, при этом рН мочи повышается.

Белковый буфер

Составляет 5 % буферной ёмкости. Он состоит из белка-кислоты и его соли, образованной сильным основанием.

Pt – COOH — белок-кислота

Pt – COONa – белок-соль

При образовании в организме сильных кислот они взаимодействуют с солью белка. При этом получается эквивалентное количество белок-кислоты: НС1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl. По закону разбавления В.Оствальда увеличение концентрации слабого электролита уменьшает его диссоциацию, рН практически не меняется.
При увеличении щелочных продуктов они взаимодействуют с

Pt-СООН: NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H₂O

Количество кислоты уменьшается. Однако концентрация ионов Н⁺ увеличивается за счет потенциальной кислотности белок-кислоты. поэтому практически рН не меняется.

Белок – это амфотерный электролит и поэтому проявляет собственное буферное действие.

Рассмотрим взаимодействие буферных систем в организме по стадиям:

В процессе газообмена в легких кислород поступает в эритроциты, где протекает реакция:

ННb + O₂ ↔ HHbO₂ ↔ Н⁺ + HbO₂^—

По мере перемещения крови в периферические отделы кровеносной системы происходит отдача кислорода ионизированной формой HbO₂^—

HbO₂^—↔ Нb^— + О₂

Кровь при этом из артериальной становится венозной. Отдаваемый в тканях кислород расходуется на окисление различных субстратов, в результате чего образуется СО₂, большая часть которого поступает в эритроциты.

В эритроцитах в присутствии карбоангидразы со значительной скоростью протекает следующая реакция:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^—

Образующийся избыток протонов связывается с гемоглобинат-ионами:

Н⁺ + Нb^— → HHb

Поступающие в плазму гидрокарбонат-ионы нейтрализуют накапливающийся там избыток протонов, возникающий в результате метаболических процессов:

НСО₃^— + Н⁺ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н₂О + СО₂

Образовавшийся СО₂ взаимодействует с компонентами белковой буферной системы:

СО₂ + Рt-NH₂ ↔ Pt-NHCOOH ↔ H⁺ + Pt-NHCOO^—

Избыток протонов нейтрализуется фосфатным буфером:

Н⁺ + НРО₄^— ↔ Н₂РО₄^—

После того как кровь вновь попадает в легкие, в ней увеличивается концентрация оксигемоглобина (стадия 1), который реагирует с гидрокарбонат-ионами, не диффундировавшими в плазму:

НСО₃^— + ННbО₂ ↔ НbО₂^— + СО₂ + Н₂О

В почках также накапливается избыток протонов в результате реакции:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^—,

который нейтрализуется гидрофофат-ионами и аммиаком (аммиачный буфер): H⁺+ NH₃ ↔ NH₄⁺

Таким образом, гемоглобиновая система участвует в двух процессах:

Связывание протонов, накапливающихся в результате метаболических процессов;
Протонирование гидрокарбонат-ионов с последующим выделением СО₂

studfile.net

Схема системы отопления с буферной емкостью. Буферная емкость для котла — зачем нужна и как работает

Правильная система отопления с твердотопливным котлом во главе должна включать в себя буферную емкость, которая позволяет использовать созданное котлом тепло очень эффективно. А это же сразу чувствуется на собственном кармане, который в случае отсутствия такого элемента в схеме отопительной системы опустошается быстрее.

Польза буферной емкости

Весьма сложен в управлении мощностью. Это означает, что если он выдает 25 кВт/ч, то заставить его работать так, чтобы создавались 5 кВт/ч, невозможно. Обычно его мощность можно снизить на 4-5 кВт/час, но не более.

Такая его особенность сказывается на том, что в обвязку постоянно подается вода с температурой, не меньшей определенной отметки, например, 90 °С. Далее эта вода поступает в радиаторы отопления, которые передают тепло в помещение. Количество этого тепла всегда одинаково и поэтому помещение дома прогревается одинаково.

Но, потери тепла дома в течение года различны. В некоторые месяцы они почти равны количеству тепла, которое приходит с отопительной системы. Тогда внутри комнат формируется наиболее благоприятная температура. Однако, когда эти потери очень маленькие (весной или осенью), в доме накапливается слишком много тепла и температура воздуха с привычных +20…+22 °С поднимается на 3-8 °С. То есть становится слишком жарко. После открываются форточки, и избыточное тепло выходит наружу.

Предотвратить такую ситуацию можно с помощью , которая накапливает лишнее тепло. После того, как сгорают дрова в котле, это накопленное тепло поступает в радиаторы отопления. А котел может простаивать некоторое время. Продолжительность простоя зависит от накопленных в емкости кВт и потерь тепла.

Это является главной целью использования буферной емкости в обвязке котла отопления. Некоторые люди отмечают, что ее стоит устанавливать для того, чтобы освободить себя от хлопот, связанных с подбрасыванием дров в котел отопления в ночное время. При этом проводят расчеты, сколько киловатт

bellezzamebel.ru

Буферная Емкость Подключение Схемы — tokzamer.ru

Можно сильно обжечься при случайном прикосновении.

Схема подключения при наличии трех теплогенераторов.

Приоритетом и главным критерием выбора современного и продуманного теплоаккумулятора будет сам котел, если его рабочее время теплопоступления и мощность как-то лимитированы: Для выработки тепла только единственной разовой загрузки любого топлива и дальнейшим его разбором установленной системой полного отопления в течение целых суток. Мы выполним по вашему заказу необходимые работы — см.
Буферная емкость

Закрытый тип с естественной циркуляцией Также довольно простая схема обвязки с малым числом теплопотребителей. Котел устанавливается на полметра ниже уровня радиаторов.

В этом отношении дровяные и угольные теплогенераторы отличаются от всех прочих и требуют особого подхода к вопросу. Они довольно распространены среди профессиональных мастеров, но этому можно обучиться и самостоятельно, так как в данных схемах нет ничего сложного и сверхъестественного.

Помимо твердотопливных котлов, использовать теплоаккумулятор выгодно для газовых и электрических отопительных устройств: Используя газовые котлы, экономия достигается из-за переменного использования теплоаккумулятора и самого котла.

Вторая стадия — топливная закладка полностью прогорела, притока тепловой энергии нет.

Однако эта версия накладывает ограничения: поиск свободного места в доме под установку теплового аккумулятор больших размеров, а также технические возможности самого котла отопления. Как подходить к выбору буферной емкости?

Твердотопливный и газовый котлы в сочетании с буферной емкостью!

Обвязка твердотопливного котла отопления. Назначение. Элементы

После нескольких подобных циклов работы имеем общее понижение температуры в буферной емкости для котла, труб и радиаторов. Защищаем теплообменник котла от попадания на него излишне холодной воды, что выводит его из строя раньше времени. Как правило, с режим топки выбирают по опыту, таким образом, чтобы разогревать теплоноситель до 80 градусов. Некоторые модели уже укомплектованы ею на производстве.

Топливом для них выступают уголь, дрова, пеллеты.

Обвязка с подключением косвенного водонагревателя Схема обвязки твердотопливного котла с бойлером довольно распространена за счет экономичности, эффективной работы. С другой стороны необходимо провести к отопительному контуру, который также снабжен узлом подмеса и перемычкой.

Важнейшим условием эффективности работы буферного бака является высококачественная термоизоляция.

После прогорания закладки дров температура воздуха в доме начинает падать, что регистрирует датчик комнатного термостата и тут же включает нагрев электрокотлом.

Это не устраивает многих владельцев частных домов. Гравитационная система — теплоноситель циркулирует естественным способом, соответственно проблема выдавливания в баке холодной воды наверх решена сама собой.

Для стандартных домашних радиаторов отопления это слишком много.
Буферная емкость особенности подключения. Один насос на всё?

Как подключить буферный накопитель к котлу

Поэтому стоит поподробнее рассмотреть, как при монтаже системы отопления подключить котел на твердом топливе, в том числе и своими руками. Особенности применения Это — буферная емкость самой простой конструкции.

Количеством патрубков, наличие которых зависит от сложности конфигурации СО.

Предпочтительнее, конечно, выбирать нержавейку — она надежнее и долговечнее, но с позиций стоимости более выгодными кажутся баки из углеродистой стали со специальным покрытием, предотвращающим коррозию. Обратите внимание — в приведенных схемах подробно разобрана только гидравлическая часть, без монтажа изоляции. Для этого электрокотел должен быть подключен к бойлеру, но контур будет строиться напрямую по другой схеме.

Как работает система с баком Нагретый объём воды перемещается в накопитель, где и хранится. При тщательном подборе рекомендуется максимально учитывать такие рекомендации: Чем значительнее показатель пикового теплопотребления отличается от установленного среднечасового, а также чем дольше оно длиться, тем и больше необходим объем бака для накопления в нем нужного тепла. Подбор бака-аккумулятора Основным критерием при выборе данного элемента СО является его объем.

К вопросу надо отнестись ответственно и перед выполнением работ по монтажу и подключению дополнительно проконсультироваться со специалистом, чья квалификация не вызывает сомнений. Основные конструктивные типы теплоаккумуляторов Как делается обвязка твердотопливного котла От того, насколько правильно сделана обвязка твердотопливного котла, зависит эффективность его дальнейшей работы и срок службы.

Зачем нужна буферная ёмкость для ТТ или электрокотла

Вариант 2: 4-х ходовой клапан аварийного охлаждения теплообменника 4 с выносным датчиком при перегреве до 95 град. Клапаном поддерживается температура на обратке котла больше чем 60 градусов.

Это продлит срок службы мембраны бака. Но обслуживание отопления станет более комфортным: твердотопливный котел и дымоход нужно реже чистить.

При этом температура теплоносителя в каждой ветви нужна разная. Представьте, что в частном доме на 20—30 минут отключили электроэнергию и циркуляционный насос, прогоняющий воду через твердотопливный котел, остановился. Это сделать достаточно просто, когда в схеме обвязки участвует буферная емкость, поскольку она одновременно играет роль гидрострелки, что и показано на рисунке. Важным критерием является материал изготовления внутренней емкости теплоаккумулятора.
Теплоаккумулятор (буферная емкость) в современной котельной

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов

Этот конденсат — вовсе не божья роса, поскольку представляет собой агрессивную жидкость, от которой быстро корродируют стальные стенки камеры сжигания. Закрытый тип с естественной циркуляцией Также довольно простая схема обвязки с малым числом теплопотребителей.

Если монтаж трубопроводов отопления выполнить напрямую к отопительной установке и во время разогрева пропускать через водяную рубашку агрегата холодную воду, то на внутренних стенках топки начнет интенсивно выделяться конденсат. Индивидуальная обвязка твердотопливных котлов делается для того, чтобы создать оптимальный рабочий режим и тем самым продлить им срок эксплуатации.

Подразумевается, что в электрическом отопителе встроен собственный циркуляционный насос.

В системе отопления с использованием теплового аккумулятора выделяются следующие преимущества: защита котла от перегрева; работа с максимальной экономией энергоресурсов и увеличение КПД всей системы отопления; простота и удобство в пользовании котлом, возможность загружать его в любое время; обеспечение стабильной температуры на всей площади помещения; возможность обеспечивать дома горячим водоснабжением, не используя дополнительные водогрейные устройства. Эта жидкость передается напрямую через трубную магистраль к теплоизлучателям. Однако, случаются ситуации, когда к некоторым вычислениям приходится прибегать и самостоятельно. Подключение буферной ёмкости в контур передачи тепловой энергии повышает экономичность работы самого твердотопливного котла за счёт сбора и накопления тепла.

Топливом для них выступают уголь, дрова, пеллеты. При тщательном подборе рекомендуется максимально учитывать такие рекомендации: Чем значительнее показатель пикового теплопотребления отличается от установленного среднечасового, а также чем дольше оно длиться, тем и больше необходим объем бака для накопления в нем нужного тепла.

Первая стадия работы — котел загружен и запущен. Подсоединение пойдет на смесительный узел. По такой схеме допустимо подвести горячую воду без дополнительных вставок напрямую в санузлы. Если изолировать насосы со стороны котла, то можно слишком сильно их утеплить, а это недопустимо. Далее обеспечиваем слив и наполнение системы.

К недостаткам можно отнести и весьма высокую цену таких приборов, которая порой даже превосходит стоимость котла. Для теплоаккумуляторов, рассчитанных на высокие показатели давления, обычно применяются емкости с тороидальными верхней и нижней крышками. Как подключить твердотопливный котел Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Чтобы схема обвязки благополучно работала, нужен твердотопливный котел, чьей мощности хватит на одновременное отопление и загрузку буферной емкости. По такой схеме допустимо подвести горячую воду без дополнительных вставок напрямую в санузлы.
Третьим, но не менее важным достоинством можно считать безопасность ТТ котлоагрегата которую обеспечивает теплоаккумулятор. Также для надежной работы системы требуется минимум электроники, а контроллер не нужен вообще, невзирая на кажущуюся сложность схемы: Хитрость в том, что все потребители и котлы подсоединяются к одному первичному кольцу циркуляции как подающим трубопроводом, так и обратным. Рассмотрите тот факт, что стоимость работ напрямую зависит от основного принципа построения системы постоянной циркуляции топлива в котле. Ответ на этот вопрос, а также описание всех вариантов стыковки агрегата с другим теплосиловым оборудованием вы сможете найти в данном материале. Если планируется монтаж многовалентной системы отопления, следует использовать гидрострелку.
Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором
tokzamer.ru
Теплоаккумулятор (буферная емкость) в системе отопления
Буферная емкость — полезнейший элемент в системе отопление с твердотопливным котлом и с электрическим котлом. Но если теплоаккумулятор подключить не правильно, то он не будет выполнять свои функции как положено.
Аккумулятор тепла для системы отопления (Буферная емкость) представляет из себя большую емкость наполненную теплоносителем и подключенную в схеме между котлом и радиаторами.
Разберемся, зачем нужен теплоаккумулятор в системе отопления, в чем заключается особенность подключения буферной емкости, и какое объем потребуется.
Назначение теплоаккумулятора
Назначение теплоаккумулятора понятно из его названия – хранить в себе запас тепловой энергии. У твердотопливного котла действие периодическое. Температура теплоносителя на его выходе изменяется в зависимости от интенсивности горения и количества одновременно горящего топлива.
Удобно топить котел не чаще раза в сутки.
За одну топку он может выделить, к примеру, 100 кВт (30 кг дров или 13 кг угля при КПД 80%). Но такая энергия выделится за 3 – 4 часа, а нам нужно, чтобы она подпитывала систему отопления равномерно в течении 24 часов. Получается по 4 – 5 кВт. Сделать это поможет только буферная емкость.

Аккумулятором тепла в доме выступают сама система отопления, так как в ней немало жидкости – может быть 100 литров и больше. Также тепло хорошо аккумулируют тяжелые строительные материалы – цементнопесчаная стяжка, перегородки и стены из кирпича, бетона, шлакобетона.
В доме, где много тяжелых строительных материалов, где большая внутренняя теплоемкость, сохраняется особый комфорт из-за отсутствия резки скачков температуры и влажности. В каркасных домах сгладить дискомфорт призвана система вентиляции управляемая электроникой.
Чтобы поддерживать стабильную температуру на протяжении суток в холодное время при неработающем котле, одной внутренней теплоемкости дома будет мало, необходима буферная емкость.
Как применяется буферная емкость с электрическим котлом
С твердотопливным котлом все понятно, — буферная емкость нужна чтобы топить котел пореже.
Но зачем нужен теплоаккумулятор с электрическим котлом, который можно запрограммировать как угодно?

Ответ на вопрос заключается в ночном маленьком тарифе на электричество.
Если есть возможность подключить ночной тариф и достаточную электрическую мощность (трехфазное подключение), то отопление электрическим котлом будет оптимальным. Несмотря на повышенную стоимость электричества (даже ночной тариф! — 1,7 руб/кВт, для дров примерно 1,0– 1,3 руб /кВт) выбор в пользу электрокотла побеждает из-за самого комфортного пользования.
Буферная емкость накапливает энергию выработанную за ночь электрокотлом, а днем будет ее отдавать.
Можно ознакомится с выбором вида отопления для дома – что дешевле?

Как подключается буферная емкость
Лучше применить простую и надежную схему подключения буферной емкости.
На емкость подключаются два контура – с одной стороны котел с насосом. С другой стороны система отопления со своим насосом.
Правильное направление движения жидкости в буферной емкости сверху вниз (указано на схеме стрелкой). Тогда теплоаккумулятор будет нагреваться от котла, или, как говорят специалисты, — будет заряжаться. После выключения котла емкость будет остывать и отдавать разогретый теплоноситель на радиаторы и тепло на ГВС.
Но как этого добиться?
Достигается путем подбора производительности насосов. Как правило, контур котла короткий, поэтому при одинаковых насосах жидкость будет двигаться в емкости сверху вниз. Чтобы обеспечить в любом случае превосходство контура котла по производительности в систему всешжда вводят дроссельный кран, которым запирают контур отопления при необходимости.

Термометры и трехходовой клапан
Также в подключении радиаторов может быть применен трехходовой клапан с термоголовкой (на схеме не показан) который позволит забирать тепло из емкости понемногу в соответствии с настройками термоголовки.
Проверить же в каком направлении движется жидкость по емкости – снизу вверх или сверху вниз, можно с помощь термометров, установленных с двух сторон емкости на обратке. Некоторые теплоаккумуляторы снабжены градусниками.
Температура на обратке котла должна быть несколько больше, чем на обратке отопления. Тогда буферная емкость будет заряжаться.
Змеевик внутри буферной емкости обеспечит нагрев воды для горячего водоснабжения. Отдельный бойлер для ГВС не нужен.
Крайне важно, оградить твердотопливный котел от холодной обратки, ведь остывшую емкость не быстро разогреть, а также необходимо прекращать циркуляцию, когда котел погаснет. В противном случае он быстро охладит жидкость через свой теплообменник, ведь продувка на дымоход идет постоянно. Как подключить котел, чтобы он работал в оптимальном режиме – читайте на данном ресурсе.

Какой объем аккумулятора тепла выбрать
В подборе объема теплоаккумулятора для системы отопления важны не столько расчеты, сколько опыт эксплуатации и здравый смысл.
Весь нюанс выбора объема буферной емкости в том, что она стоит не мало, а дней с пиковыми холодами совсем не много.
Поэтому разумней не устанавливать емкость на 3 тонны, которая весьма дорогая, а в сильные морозы протопить несколько раз. Да к тому же и нагревать 3 тонны весьма долго, отопление получится не комфортным.
Практика показала, что оптимальным объемом, обеспечивающий достаточный комфорт, является одна тонна на 200 м кв. площади дома, если дом, конечно, утеплен как положено. Из этого расчета можно приблизительно принять: 100 м кв — 0,7 тонны, 300 м кв – 1,3 тонны.
Кстати, об утеплении – как утеплить дом, чтобы отопление было минимальным, читайте ЗДЕСЬ.
С буферной емкостью удобней использовать твердотопливный котел повышенной мощности, по принципу, — «Протопил один раз». Подбирается котел как минимум в 2 раза мощнее, чем по расчету теплопотерь. Если нужен на 15 кВт, — берем на 40 и не ошибаемся. Мощный твердотопливный котел, в отличие от других типов котлов всегда удобнее в эксплуатации.
Остается заметить, что сделать буферную емкость самостоятельно или пользоваться «самопалом» чаще не практичнее и не дешевле. Устройство сложное, требует защиты от коррозии, высокой теплоизоляции, правильного змеевика, лучшей циркуляции воды, и к тому же особой прочности. Так что думайте сами…
teplodom1.ru
No related posts.