سختی گیر و فیلتر شنی موتورخانه
سختی گیر
سختی گیر رزینی موتورخانه
در بسیاری از موتورخانه‌های کوچک سختی‌گیر استفاده نمی‌شود اما عملا برای هر موتورخانه‌ای سختی‌گیر نیاز است. سختی گیر برای کلی سیستم‌های گرمایی و سرمایی چه کوچک و چه بزرگ بسیار مهم است. در سیستم‌های آب گرم ظرفیت سختی گیر بسیار کوچکتر از سیستم‌های بخار یا سیستم‌های سرمایشی با برج خنک کننده است. زیرا در سیستم‌های کوچک سیستم یک بار پرشده و همزمان املاح کلسیمی و منیزمی که باعث سختی آب هستند از آن جدا می‌شوند. درحالت عادی نشتی فقط از شفت پمپ و منبع انبساط صورت می‌گیرد که سیستم را نیازمند آب جبرانی می‌کنند. در موتورخانه‌های مجهز به دیگ بخار و برج خنک کننده که در آنها مصرف آب جبراینی به دلیل تبخیر و زیرآب کشی بالاست سیستم به طور مستمرآب از دست می‌دهد. عملیات سختی‌گیری نقش بسیار پر اهمیت تری پیدا می‌کند.
چنانچه سختی آب زیاد باشد، برای ممانعت از رسوب سختی در لوله‌ها و همچنین بسته شدن مجرای خروجی نازل‌های سردوش‌ها و شیر‌ها نیز باید عملیات سختی‌گیری انجام شود. برای مصارف خانگی ظرفیت سختی‌گیر از رابطه زیر محاسبه میشود:
GDAY=GPG*75GAL*NP
که در این رابطه NP تعداد ساکنین، 75GAL مقدار مصرف به ازای هر نفر بر حسب گالن آمریکایی و GPG مقدار سختی آب بر حسب گرین در گالن است که بر اساس نمونه‌گیری از آب مصرفی تعیین میشود. زمانی که مقدار سختی بر اساس ppm یا میلی گرم بر لیتر تعیین شده باشد باید تبدیل به گرین در گالن شود. هر گرین در گالن برابر 17.1 قسمت در میلیون یا ppm یا میلی گرم بر لیتر است. GDAY مقدار سختی آب که باید روزانه از آب گرفته شود بر حسب گرین است.
در سختی‌گیرها، یک فوت مکعب رزین می‌تعواند 30000 گرین سختی را جذب و سپس دوباره به وسیله آب‌نمک احیاء شود. بر همین اساس از رابطه زیر برای تعیین ظرفیت سختی‌گیرها بر مبنای مقدار رزین استفاده میشود:
C=MW*T*H/R
که در این رابطه C ظرفیت سختی‌گیر بر حسب فوت مکعب رزین،MW دبی آب جبرانی بر حسب گالن در ساعت (8.34 پوند به ازای هر گالن) که باید سختی گیر شود و T زمان بین چرخه احیاء برحسب ساعت، H سختی آب بر حسب گرین، و R ظرفیت جذب سختی به ازای یک فوت مکعل رزین که به طور معمول به ازای هر فوت مکعب، 30000 گرین در نظر گرفته میشود.
در موتورخانه‌های بزرگ مجهز به دیگ بخار و برج خنک‌کننده که هردو به طور مداوم مصرف‌کننده آب نرم هستند، باید دبی آب مورد نیاز هریک از این تجهیزات تعیین شود و همچنین باید ظرفیت سختی‌گیر را تعیین نمود. فارغ ز مصرف آب و مقدار معمول تناوب شستشو و احیای سختی‌گیر را بین 5 تا 7 روز در نظر می‌گیرند. البته هنگام پرکردن اولیه سیستم این زمان پس از پرشدن کامل سیستم، چرهخ احیا طولانی‌تر خواهد شد/ف زیرا نیاز سیستم به آب نرم بسیرا کمتر از دوره پرکردن ابتدایی است. چنانچه در پروژه‌ای مصرف‌کننده‌های دیگری همجون هواشوی وجود داشته باشد، بار سختی‌گیری آنها نیز باید در محاسبات دخالت داده شود. در تعیین ظرفیت سختی‌گیر باید به همزمانی کارکرد تجهیزات زمستانی و تابستانی توجه شود تا ظرفیت سختی گیر بیش از اندازه زیاد نشود. به عنوان مثال، چنانچه در موتورخانه از چیلر تراکمی و دیگ بخار استفاده شود ممکن است در فصل تابستان بار دیگهای بخار بسیار کمتر باشد و در عین حال بار برج خنک‌کننده بیش از آن باشد. در این صورت باید به مقدار مجموع سختی‌گیری در تابستان و زمستان توجه داشت و بیشترین مقدار باید ملاک انتخاب سختی‌گیر قرار گیرد. در مورد چیلرهای جذبی یک یا دو اقره که خود از عمده‌ترین مصرف‌کنندگان بخار محسوب می‌شوند، توجه به کاربردن همزمان برج‌های خنک‌کن و دیگهای بخار بسیار حایز اهمیت است. ممکن است اختلاف نیازهای سختی‌گیری در فصول مختلف منجر به تغییر زمان با تناوب احیاء شود. اما تعیین تناوب احیاء باید بر اساس بیشترین بار در نظر گرفته شود و در این صورت طبیعی است که در فصول کم مصرف عملیات احیاء دیر به دیر انجام خواهد شد.
همانگونه که یش از این آمد دبی آب جبرانی برج خنک کننده که حتما باید از خستی‌گیر گذر کرده باشد، 4 گالن در ساعت به ازهای هر تن تبرید ظرفیت سرمایی در نظر گرفته میشود و برای دیگهای بخار نیز باید مقدار زیرآبکشی و مقدار آب خارج شده از یسستم ملاک تعیین ظرفیت سختی‌گیر قرار گیرد. برای تامین آب جبرانی به غیر از مقدار آب‌کشی می‌توان 90 درصد برگشت چگالیده و 10 درصد آب تلف شده در نظر گرفت. در هر حال، نمقدار دبی آب بر حسب گالن در دقیقه باید به گالن در روز تبدیل شود. به طرو معمول برای تعیین مصرف روزانه، دبی روزانه باید در مقدار سختی نیز رب شود. به عنوان مثال چنانچه دبی آب جبرانی دیگی 40 گالن در دقیق و سختی آب 15 گرین در گالن باشد خواهیم داشت:
40gpm*480min~15gpg=288000 grains
نموداری که در ادامه آمده است، روشی برای تعیین ظرفیت سختی‌گیر برای دیگ بخار است. برای استفاده از این نمودار باید ظرفیت تولید بخار دیگ بر حسب پوند بر ساعت، درصد آب جبرانی، میزان سختی آب و ساعت کارکرد دیگ در طول شبانه روز مشخص باشد. در این صورت برای استافده از این نمودار می‌توان مطابق مثال زیر عمل کرد:
- باید به وسیله یک خط ظرفیت تولید بخار بر روی محور A را به درصد آب جبرانتی بر روی محور D متصل نمود. در این صورت خط بین محور A و D نقاطی را روی محور B و C قطع می‌کد.
- در این مرحله باید نقطه به دست آمده روی محور B به مقدار سختی آب بر روی محور E متصل شود. بنابراین این خط نقطه‌ای را بر روی محور C قطع می‌کند. این محور نشانگر مقدار سختی است که باید از آب گرفته شود.
- مقدار به دست امده از مرحله دوم براساس مقدار سختی گرفته شده از آب به ازای ساعت است. بنابراین مرحله باید این مقدار در ساعات کارکرد در شبانه روز که معمولا 8 ساعت است در نظر گرفته میشود ضرب شود.
مطابق ای نمودار مثال به شرح زیر است:پ
دانستنی‌های اولیه:
- ظرفیت تولید بخار: 10000 پوند در ساعت
- آب جبرانی: 15 درصد
- ساعات کارکرد: 8 ساعت در شبانه روز
- سختی آب: 10 گرین در گالن
بر اساس نمودار:
- دبی آب جبرانی: 3 گالن در دقیقه
- مقدار سختی که باید از آب گرفته شود: 1800 گرین در ساعت
- مقدار سختی که باید از آب طی 8 ساعت در شبانه روز گرفته شود: 8*1800=14400 grains
نحوه رفع سختی آب
آب سخت آبی است که حاوی نمک های معدنی از قبیل ترکیبات کربنات های هیدروژنی، کلسیم، منیزیم و ...است.
سختی اب بر دو نوع است دایمی و موقت. تغییرات ستی اب بر حسب انکه اب در موقع نفوذ در زمین از قشر های اهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد، کم یا زیاد می شود. ابهای نواحی اهکی، سختی زیادتری تا ابهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی اب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولا سختی ابها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می شود
مضرات آب سخت
اب سخت برای مصرف در کارخانجات مناسب نیست. از مضرات ان ایجاد قشر اهکی بر روی جداره دیگ و خوردگی ان می شود. سختی اب، عامل تشکیل رسوب در دیگهای بخار، مبدل های حرارتی، برج های خنک کننده و سیستم های سرد کننده می باشد. اگر اب سخت برای شستشو به کار رود، صابون هدر می رود. در صنایع نساجی و رنگرزی کیفیت ریگ افت می کند. انحلال سود سوز اور در اب، منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیم رسوب می دهد. جهت رفع سختی اب، تعداد زیادی مواد شیمیایی موجود است، که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود اب به دیگ ها اضافه می کنند. که باعث گرفتن سختی اب می شود. و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد اهک و گچ را رسوب می دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی چسبد که می توان ان را به اسانی پاک نمود.
درجه سختی اب
درجه سختی اب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در ان تعیین می کنند.
سختی گیر
سختی گیر برای جدا کردن دو عنصر کلسیم و منیزیم به کار می رود. اگر این دو عنصر از اب جدا نشوند، همان اتقافی در دیگ بخار می افتد که در کتری رخ می دهد. در واقع رسوبات سطح بین لوله های اتش خوار با اب را کاهش می شدهد و انرژی بیشتری برای تولید میزان معینی فشار مصرف میشود . همچنین پاکسازی این لوله ها علاوه بر هزینه بر بودن خط تولید را نیز متوقف می کند.
این بخش از دو مخزن تشکیل می شود، مخزن اول شامل بافت رزین سه بعدی بوده که با منیزیم ترکیب شدهRMG بوجود می اورد در نتیجه سختی اب از بین می رود ولی نمی توان ان را به فاضلاب هدایت کرد، چون رزین از دست خواهد رفت. سپس مخزن دوم به عنوان مخزن احیا استفاده می شود. در این مخزن اب نمک وجود دارد و واکنشهایی به صورت زیر انجام می شود. (واکنش زیر، با ترکیب رزین و منیزیم انجام می گیرد.)
واکنش اول : RMG + SO4 < ---MGSO4 + R
واکنش دوم :RNA + MGCI2 < ---NACL + RMG + SO4
اکنون اب وارد مخزن نمک شده و RNA مجددا با سولفات منیزیم ترکیب شده و تولید RMG می نماید که با انجام چرخه ای این واکنش ها، رزین مجددا احیا شده و از چرخه احیا خارج می شود.
