سختی گیرهای مغناطیسی در حرارت و برودت (بویلر، چیلر و…)

مقدمه :

آب مهمترین سیال در حرارت و برودت است که وظیفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد . در برجهای خنک کن ، بویلرها و چیلرها از آب به عنوان مایع مبدل استفاده می شود به طوریکه گردش آب موجب تبادل حرارتی میگردد . معمولا آب استفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است ، آبهای سخت تشکیل پوسته کربنات کلسیم می دهند که مشکلات متعددی رابوجود می آورد .

این پوسته به شکل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث کاهش ظرفیت انتقال جریان آب و انتقال جریان حرارت می شود . هنگامیکه آبهای سخت حرارت داده می شوند تشکیل پوسته، خیلی سریعتر انجام می گیردکه مشکلات زیادی را در بویلرها و آبگرمکن ها به وجود می آورند.

یک پوسته به قطر یک میلیمتر بر روی سطوح گرم کننده یک آب گرم کن بصورت عایق حرارتی عمل کرده و در نتیجه تقریبا 10% افزایش هزینه به وجود خواهد آمد.

معمولاکاتیونهای کلسیم و منیزیم در آب عامل رسوب هستند کاتیون کلسیم صرفنظر ازنمک های آن که شامل سولفات کلسیم ، کلرو کلسیم و سایر نمکهای کلسیم می شود سختی کلسیم را تشکیل می دهند . همانطور کاتیون منیزیم باعث سختی منیزیم میگردد و چون عامل اصلی سختی آب ترکیبات معدنی این دو عنصر است لذا بطورکامل فرض می گردد که سختی کل آب از سبک کردن به کمک آب آهک و خاکسترکربنات سدیم و سبک کردن با استفاده از مبادله کننده های یونی به وجود میآید .

روشهای دیگری مانند الکترو دیالیز ، تقطیر ، انجماد و اسمز معکوس وجود دارد که به علت پیچیدگی و گران بودن فقط در شرایط خاص بکار برده میشود . در روشهای معمول از مواد افزودنی استفاده می‌شود که علاوه بر پایین بودن بازدهی مشکلات زیست محیطی نیز ایجاد می گردد .

در حال حاضر سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی به عنوان یک روش غیر شیمیایی و بدون نیاز به موادشیمیایی افزودنی به آب و سازگار با محیط زیست با خواص بسیار مفید دیگربرای صنایع مختلف همواره به عنوان جایگزین مناسبی برای روشهای پیشین مطرح است .

سختی گیرهای مغناطیسی و چیلرها:

در تاسیسات حرارتی و برودتی، چیلر یکی از ضروری ترین و گران قیمت ترین اجزاء سیستم می باشد که در صورتیکه از نوع آب خنک باشد معمولا از یک برج خنک کن در کنار آن استفاده می شود که همین امر باعث انتقال مشکلات سختی و رسوب آب از برج خنک کن به چیلر می شود که زیان حاصل از این فرایند درچیلرها به مراتب سنگین تر و گران تر از برجهای خنک کن است .

کاهش بازدهی چیلرها ، ایجاد رسوب در لوله های مسی کندانسور ، ایجاد خوردگی و فرسایش درچیلر ، نیاز به اسید شویی و هزینه ناشی از آن از عمده ترین مشکلاتی است که در اثر سختی و رسوب در چیلرها ظاهر میشود . در صورتیکه از فن آوری سختیگیری مغناطیسی در چیلرها به خصوص در ورودی کندانسور آنها استفاده شود، نه تنها از بروز لایه های رسوب در آنها جلوگیری می‌شود بلکه به مرور زمان رسوبهای موجود نیز از بین رفته و نیاز به سختی گیری شیمیایی یا اسیدشویی برطرف می شود . همچنین این امر باعث افزایش بازدهی برودتی چیلر شده وبه مرور زمان شاهد افت راند مان سیستم نخواهیم بود .

 

سختی گیری مغناطیسی در بویلرها:

معمولا بین اجزاء موتور خانه دیگ های آب داغ و بخار به علت کاهش حلالیت مواد معدنی در آب با افزایش دما بیشترین رسوب را تولید می کنند . یعنی باافزایش دما میزان حلالیت کربنات کلسیم و منیزیم که عمده ترین مواد سازنده رسوب هستند کاهش پیدا کرده و به صورت لایه ای سخت که عایق حرارتی نیزمحسوب می شود در دیواره ها تشکیل می شوند .

داده های آماری نشان می دهندکه در صورت تشکیل لایه رسوب به اندازه یک شانزدهم اینچ به اندازه پانزده درصد به میزان سوخت مصرفی افزوده خواهد شد .

در صورت استفاده از سختی گیرمغناطیسی در بویلر ها میتوان بسیاری از اثرات مضر و مخرب سختی را رفع نمود که از مهمترین مزایای کاربرد فن آوری میتوان به مواد ذیل اشاره نمود .

 

کاهش مصرف سوخت:

با شروع فرایند سختی گیری مغناطیسی در بویلرها شاهد کاهش مصرف سوخت بین 5% تا 12% خواهیم بود که علت عمده این امر رفع اثرات مخرب سختی کاهش پیوند هیدروژنی مولکولهای آب و افزایش بازدهی بویلرها به دلیل افزایش ضریب تبادل حرارتی مولکولهای آب است .

 

عدم نیاز به سختی گیرهای معمولی:

با استفاده از روش سختی گیری مغناطیسی میتوان به راحتی سختی گیرهای معمول و تاسیسات مربوط به آنها را که عمدتا از نوع تعویض یونی ( سختیگیرهای رزینی ) هستند را حذف نمود و مهمتر اینکه شاهد فرایند رسوب زدایی نیز خواهیم بود به عبارت دیگر با گذشت زمان رسوب های موجود در سیستم نیزبه مرور از بین می روند که این فرایند با روشهای معمول امکان پذیر نیست .

 

نگهداری آسان و اقتصادی بویلر:

در بویلرها به دلیل بالا بودن دمای آب میزان رسوب تشکیل شده بیشتر ازقسمتهای دیگر موتور خانه‌ها است و با توجه به اینکه تقریبا انرژی اصلی تاسیسات از طریق بویلرها تامین می شود لذا نگهداری و راهبری این قسمت بسیار مهم و حائز اهمیت است معمولا خاموش کردن بویلرها ، سرویس آن و راه اندازی مجدد آنها یکی از پر هزینه ترین مراحل نگهداری است که علاوه بر صرف هزینه مواد شیمیایی و هزینه های انسانی ، هزینه توقف کل تاسیسات را که از انرژی بویلرها استفاده می کردند را نیز به سیستم تحمیل میکند . در صورت نصب سختی گیر های مغناطیسی علاوه بر رفع مشکل سختی و رسوب آب هزینه نگهداری ، مخارج توقف و راه اندازی مجدد سیستم نیز بر تاسیسات تحمیل نمی شود.

 

کاهش آب مصرفی بویلرها:

با توجه به کمبود آب ، میزان آب مصرفی در تاسیسات یکی از مهمترین مسائلی است که پروژه های مسکونی و صنعتی با آن روبرو هستند . یکی از مهمترین دلایل افزایش مصرف آب در چنین مواردی استفاده از آبهای سخت است که علاوه بر کاهش بازدهی مبدلها جهت حفظ کیفیت آب نیاز تخلیه مقدار زیادی از آب بویلرها است که این امر به نوبه خود باعث مصرف مقدار زیادی آب در تاسیسات میشود .
در صورت استفاده از فن آوری سختی گیری مغناطیسی می توان از آبهای سخت به صورت مستقیم در تاسیسات و بخصوص بویلرها استفاده نمود که به دلیل عدم نیاز به تخلیه حذف فیزیکی مشکلات سختی و رسوب ، میتوان در میزان آب مصرفی به مقدار زیادی صرفه جویی نمود .

 

چکیده :

در چند دهه اخیر تکنولوژی سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی در صنایع مختلف و به خصوص در حرارت و برودت جایگاه مناسبی پیدا کرده است به طوریکه دربسیاری از موارد جایگزین روشهای دیگر که عمدتا شیمیایی هستند ، شده است.

این روش با برخورداری از مزایایی چون :

– حذف آثار نا مطلوب سختی و رسوب

– جلوگیری از تشکیل رسوب

– حذف رسوبهای پیشین

– افزایش بازدهی مبدلهای حرارتی

– نصب و نگهداری آسان

تبدیل به یکی از کاربردی ترین راههای مقابله با سختی و رسوب در حرارت و برودت شده است .

در اثر اعمال میدان مغناطیسی با انرژی مناسب می توان شرایطی را ایجاد کردکه فرایند تشکیل بلورهای رسوب در داخل آب رخ داده و از چسبیدن آنها به دیواره ها جلوگیری شود .
در این حالت اصطلاحا در آب پدیده دانه برفیرخ داده و هسته های اولیه بلورهای رسوب در آب تشکیل می شود . با گذشت زمانبه حجم هسته های اولیه افزوده شده و بلورهای سخت خنثی و معلق در آب که خاصیت چسبندگی خود را از دست داده اند ظاهر می شود .

در کنار فرایند فوق افزایش مولکولهای آزاد در آب و شکسته شدن پیوند هیدروژنی بین آنها باعث افزایش حلالیت آب شده و خاصیت رسوب زدایی را نیز به فن آوری فوق می افزاید، به نحوی که با گذشت زمان رسوب های پیشین نیز در آب حل شده و تبدیل به بلورهای خنثی معلق در آب می‌شوند.