Nieuw licht op de waterketel

Ketelsteen ontstaan bij het verwarmen van water zorgt voor klachten in huishoudens en de industrie. Uit onderzoek door de universiteit van Leeds is gebleken dat ketelsteen zich minder afzet op roestvrij staal dan op koper en aluminium. De koperen waterketel van oma kan dus beter worden vervangen.

Klachten over ketelsteen
Regelmatig ontvangen de drinkwaterbedrijven klachten over ketelsteen in huishoudelijke apparaten, zoals boilers, wasmachines en vaatwassers. Ook in de industrie zorgt het vormen van ketelsteen (calciumcarbonaat) bij het verwarmen van water voor problemen. Het afgezette ketelsteen vermindert de overdracht van warmte, waardoor meer energie wordt verbruikt. Ook kan het verstoppingen in apparaten en installaties veroorzaken.

Universiteit van Leeds
Onderzoekers van de universiteit van Leeds (UK) hebben onderzocht wat het verschil is in de hoeveelheid gevormde ketelsteen wanneer het zich afzet op koper, roestvrij staal of aluminium. Ook hebben zij gekeken wat de invloed van de stroomsnelheid van het verwarmde water is op het ontstaan van ketelsteen. Het onderzoek is mede begeleid door Jantinus Bruins van WLN.

Koper of roestvrij staal
Wat betreft het materiaal blijkt uit het onderzoek dat op koper de meeste ketelsteen wordt afgezet. Op roestvrij staal was de hoeveelheid het minst. Voor aluminium lag het resultaat het dichtst bij dat van koper.

Niet te snel
De invloed van de stroomsnelheid van het water is ingewikkelder. Bij lagere snelheden neemt de hoeveelheid gevormde ketelsteen af naarmate het water sneller stroomt. Dit komt doordat de temperatuur van het materiaal waarover het water stroomt meer daalt naarmate het water sneller stroomt; een lagere temperatuur zorgt voor minder afzetting van ketelsteen. Vanaf een bepaalde stroomsnelheid neemt de hoeveelheid afgezette ketelsteen echter weer toe naarmate het water sneller stroomt. De grotere snelheid zorgt nu voor een grotere aanvoer van kalkdeeltjes die zich als ketelsteen afzetten op het materiaal. Vanaf welke stroomsnelheid van het water de hoeveelheid ketelsteen gaat toenemen, is afhankelijk van het materiaal waarop de ketelsteen wordt afgezet en van de temperatuur.

Koperen waterketel
Van oudsher worden boilers gemaakt van koper. Ook nu nog worden boilers soms voorzien van een koperen binnenbekleding. Op basis van het uitgevoerde onderzoek kan echter beter worden overgestapt op volledig roestvrij stalen boilers. Ook de oude koperen waterketel van oma vervangen door een moderne roestvrij stalen fluitketel is een goed idee.

Publicatie in Applied Thermal Engineering
De volledige resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Applied Thermal Engineering van 29 oktober 2020.

https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.116271