Потеря давления газа в расширительных баках. Газопроницаемость мембран.

Газопроницаемость – одна из важных характеристик материала мембранных элементов расширительных баков и гидроаккумуляторов. Потеря давления газа в расширительных баках, соединенных с системой отопления, холодного или горячего водоснабжения – естественное явление, которое не может быть объяснено только с точки зрения нарушения герметичности конструкции, например, утечки воздуха через пневмоклапан. Расширительный бак без воздуха не выполняет своих функций и способен стать причиной отказа гидравлической системы. Поэтому необходимость в периодическом контроле давления и восстановлении давления воздуха в баке является важной предпосылкой сохранения работоспособности всей системы в целом.

Часто расширительный бак заметно теряет давление газа в процессе обычной эксплуатации. Связана такая утечка с газопроницаемостью каучуковых мембран и факторами, дополнительно влияющими на скорость диффузии газа через мембрану. В соответствии с законом Генри-Дальтона направленность и интенсивность диффузии определяется разностью парциального давления газа в баке и газа, растворенного в аккумулированной жидкости. Единственной преградой вступает степень газопроницаемости преграда разделительной каучуковой мембраны. Диффузия газа через мембрану остановиться только при достижении равновесного состояния давлений газа, растворенного в воде и газа, отделенного мембраной. В соответствии с законом Фика скорость диффузии газа через проницаемую мембрану прямо пропорциональна коэффициенту диффузии, площади поверхности мембраны, разности парциальных давлений газа по обе стороны мембраны и обратно пропорциональна толщине мембраны.

Мембраны в современных расширительных баках и гидроаккумуляторах изготавливают из синтетических каучуков, армированных техническим углеродом. Углерод проницаем для всех видов газов. Каучук в зависимости от типа обладает различной степенью проницаемости для различных газов. Это означает, что неповрежденная мембрана будет проницаема в той или иной степени для газа, которым закачан гидроаккумулятор или расширительный бак. Для сравнения газопроницаемость достаточно дорогих мембран из бутилкаучука намного ниже проницаемости бюджетных мембран из этиленпропиленовой резины.

Некоторые инсталляторы считают, что если закачать в расширительный бак чистый азот или аргон – утечка прекратится или на порядок снизится. Мотивируется это преимущественно тем, что аргон имеет значительно больший эффективный диаметр молекулы, который однозначно окажет влияние на скорость диффузии газа через мембрану. С другой стороны, азот закачивают в мембранные баки отдельные производители. Это действительно так. Азот действительно закачивают в расширительные баки отдельные заводы-изготовители. С оговоркой, что азот закачивают, преследуя другие цели. Инертный аргон в баки не закачивают. На практике, если гидроаккумулятор или расширительный бак заполнить сжатым аргоном скорость утечки сократится несущественно. Это обусловлено взаимным сочетанием компенсирующих друг друга факторов: с увеличением эффективного радиуса молекулы диффузия через мембрану газа уменьшается, но одновременное увеличения разности парциального давления аргона до мембраны и его парциального давления в жидкости ускоряет утечку. Чистый азот или гелий вытекают из расширительного бака в воду еще быстрее, чем газы обычного воздуха, так как не имеют преимуществ в радиусах молекул перед другими газами атмосферного воздуха.