کاربرد رسوب زدای مغناطیسی آب

– بویلرها

– مبدلهای حرارتی

– واحدهای شیمیایی

– سیستمهای آبیاری کشاورزی

– سیستمهای مرکزی آب کارخانجات

– استخرها

– آبگرم کنهای خورشیدی

– پتروشیمی

– واحدهای کاغذ سازی

– برجهای خنک کننده

– پالایشگاه ها

– کارگاه های شستوشوی خودرو

– کارگاههای آماده سازی بتون

– لباسشوها مجهز به سیستم آب گرم

– چاههای آب

– انواع دوشها و نازلها صنعتی وخانگی

– برج های خنک کننده و مبدل های حرارتی

– سیستم شوفاژ ، پکیج یونیت

– چیلرها ، ایرواشرها و تهویه مطبوع

– بویلرهای آب ، منابع کویلی

– استخر ، سونا ، جکوزی و کارواش

– صنایع غذایی و لبنی ، خطوط تولید نوشابه و آب معدنی

– هتل ها ، رستوران ها ، بیمارستان ها و مراکز دندان پزشکی

– سیستم های خنک کننده نورد دستگاههای چاپ

– دستگاههای تزریق پلاستیک

– خطوط نورد فلزات

– کوره های القایی ، خطوط و قالبهای ریخته گری ، پرس هیدرولیک

– کارخانجات نساجی ( شستشو ی الیاف )

– کشاورزی ( آبیاری بارانی و قطره ای )

– سیستم های خانگی نظیر کولر آبی ، ماشین لباسشویی ، ماشین ظرفشویی ، قهوه جوش و شیر آب گرمکن و آب سرد کن

– کارگاههای تولید و تکثیر ماهیان خاص و پرورش ماهیان گرمابی و سردآبی

– کارگاهای پرورش ماکیان اعم از مرغداری های تخم گذار و گوشتی

– دامداریها و گاوداریهای شیری

– و…

رسوب زدای مغناطیسی چیست ؟

رسوب ناشی از املاح کلسیم در آّب در سه سیستم فازی متبلور می شوند کلسیت ،آراگونیت ، واتریت وقتی آب که دارای املاح گوناگون است تحت حرارت قرار میگیرد شروع به رسوب گذاری نموده و رسوب آن از نوع کلسیت می باشد ، رسوب مذکور دارای مشخصات ذیل است: شدیدا” چسبنده بوده ـ ضریب هدایت حرارتی پایین داشته و در زیر میکروسکوپ توده ای شکل است .
وقتی همان آب از میدان مغناطیسی عبور می نماید آهک آن در فاز آراگونیت متبلور شده که تمایل به چسبیدن نداشته و در زیر میکروسکوپ میله ای شکل و ناپایدار می باشد .
تغییردر سیستم تبلور باعث می شود که رسوبات بصورت محلول باقی مانده و تمایل به چسبیدن در لوله ها را نداشته باشد . در سیستمهای باز که آب از لوله عبورمی نماید هیچ رسوبی تشکیل نشده و در سیستم های بسته مانند کولرهای آبی و مانند آن سبب می شود که جرم بسته شده بر روی پوشالها تمیز شده و جرم تشکیل شده در کف کولرهای آبی نیز سخت نبوده و به آسانی پاک می گردد و بخشهای فلزی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی خواهند داشت.
توجه داشته باشید در این سیستم ها آب با قطعات مغناطیسی در تماس نبوده، همچنین به آب چیزی اضافه یا از آن کم نمی شود و تنها رسوبات بصورت محلول عبور می نمایند و در سیستمهای بسته رسوبات به آسانی تمیز می گردند.

روش نصب رسوب زدای مغناطیسی آب

دستگاه رسوب زدای مغناطیسی قابل نصب بر روی انواع لوله های پلاستیکی ـ لاستیکی ـ پلی‌اتیلنی ـ برنجی ـ مسی و آلومینیومی می باشد .

این دستگاهها قابل نصب بر روی لوله های فلزی آهنی نمی باشند . زیرا شاره مغناطیسی به جای آنکه وارد آب شود ، وارد جدار آهنی لوله می گردد .
در مکانهایی که از این نوع لوله ها استفاده می گردد لازم است بین 30 تا 40 سانتی متر از لوله آهنی تبدیل به لوله ها از نوع بالا شده و دستگاه بر روی آن قسمت نصب می گردد .

 

چگونه آبها سخت میشوند و اصول سختی گیری و رسوب زدایی

چگونه آبها سخت میشوند

وقتی باران شروع به باریدن می کند ، کمی از گاز CO2 هوا را جذب میکند و وقتی به زمین می رسد بخشی از املاح موجود در خاک را که شامل آهک و منیزیم می باشد را در خود حل می کند و تشکیل بی کربنات می دهد واکنش مذکور بصورت زیر است:

CaCo3 + CO2 + H2O —— Ca(HCO3)

بیکربناتها در آب معمولی رودخانه ها و آب چاه ها که منابع اصلی مصارف انسان می باشد حضور دارند. وقتی این منابع آبی تحت حرارت قرار می گیرند واکنش ذیل رخ می دهد که از نظر شیمیایی بصورت زیر است :

Ca(HCO3) —— CaCO3 + H2O + CO2

ملاحظه می شود که املاح تحت حرارت از آب جدا می شوند . در این حالت املاح فوق درسیستمهای لوله کشی و مجاری دستگاهها شروع به رسوب گذاری می نماید و این آغاز مشکلات می باشد که سالانه دهها میلیارد دلار در جهان صرف تمیزکاری سیستمها و تعویض قطعات می گردد.

فرآیند تشکیل رسوب :

یونهای کلسیم و منیزیم ( Ca , Mg ) همواره به مقادیر متفاوتی در آب حل شده کها ین امر موجب سختی آب میگردد . فرآیند تشکیل رسوب در آبهایی که سختی بالایی دارند سه عامل مهم نقش اساسی دارند که عبارتند از : دما ، سطح قلیایی سیال و فشار .
افزایش دما باعث کاهش حلالیت قلیایی خاکی و ترکیبات آنها ( بارزترین نمونه آنکلسیم می باشد )در آب شده که با افزایش سطح قلیایی و کاهش فشار آب رسوبگذاری اتفاق خواهد افتاد بدین سان اولین لایه از رسوب به جداره های لوله و سایر تجهیزات که در مسیر جریان آب قرار دارند تشکیل می شود که این لایه تشکیل شده به عنوان پایه ای جهت نشست رسوبات بعدی می باشد که بدین ترتیب با گذشت زمان لایه ها افزایش یافته و بشکل دوایر متحد المرکز افزایش رسوب را در پی داشته که در صورت ادامه رسوب گذاری این دوایر تنگ تر شده و در پایان باعث انسداد کلی مسیر عبور آب می‌گردد.

 

اصول سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی

در این تکنولوژی از میدان مغناطیسی بعنوان مانعی جهت جلوگیری از تشکیل رسوب بر دیواره سطوح حامل آبهای سخت استفاده می شود . انتقال میدان مغناطیسی به داخل لوله های حاوی آب های سخت بوسیله یک سختی گیر مغناطیسی باقدرتی معادل   12000  گوس صورت میگیرد .
سختی گیر مغناطیسی از سرامیک ویژه با خاصیت مغناطیسی بالا ساخته شده است که با میدان قطبی Centeral Reverse Polarity CRP منحصر به فرد خودو بدون نیاز به نیروی (برق) پشتیبانی عمل رسوب زدایی و حذف رسوبات پیشین را به سهولت انجام می دهد.
برای تحلیل عملکرد رسوب زدایی لازم است که ساختار مولکولی آب مورد توجه بیشتر قرار گیرد .

مولکولهای آب ذراتی دو قطبی هستند. اتم اکسیژن با جذب الکترونهای باند کوالانت خاصیتی منفی پیدا کرده و نقش قطب منفی را بازی میکند در حالی که اتمهای هیدروژن با داشتن هسته مثبت تنها یک الکترون درگردش دارد لذا هنگامیکه الکترون آن در باند کوالانت توسط اتم اکسیژن جذب می شود خاصیت مثبت پیدا کرده و نقش قطب مثبت دو قطبی را بازی میکند .

به همین دلیل مولکولهای دو قطبی آب یکدیگر را از طرف قطبهای مخالف جذب کرده وتشکیل پیوندهای هیدروژنی یا نیروی واندروالس را میدهند .
اشکال سختی آب وابسته به همین پیوند می باشد در فاز بخار این پیوند بسیار ضعیف است درحالیکه در فازهای مایع و جامد این پیوند به ترتیب متوسط و قوی است .
هنگامیکه یک نمک در آب حل میشود همین خاصیت دو قطبی بودن باعث تجزیه نمک به یونهای مثبت و منفی و جذب و احاطه آن توسط مولکول آب میشود به این فرایند حل شدن در آب یا هیدراته شدن می گویند هر چه تعداد مولکولهای آزادی که کم تر در پیوند هیدروژنی شرکت کرده باشند بیشتر باشد خاصیت هیدراته شدن بیشتر بوده و حلالیت آب بالاتر میرود.

 

در صورتیکه از سختی گیر مغناطیسی تابا مگنت استفاده شود به دو دلیل حلالیت آب افزایش پیدا میکند:

اولا با تشکیل کریستالهای خنثی ، فراوانی مولکولهای آزاد آب بیشتر میشود زیرا مولکولهایی که درگیر فرایند حلالیت یا هیدراته شدن بوده اند ، آزاد میشوند علت دیگر افزایش درصد مولکولهای آزاد در اثر میدان مغناطیسی است . میدان مغناطیسی باعث وارد شدن نیرو به مجموعه ای از مولکولهای آب که تشکیل پیوند هیدروژنیداده اند میشود .
با افزایش فراوانی مولکولهای آزاد آب ، خاصیت حلالیت به شدت افزایش پیدا کرده و آب شروع به حل کردن رسوبهای پیشین موجود در دیوارهها میکند ، به این ترتیب فرایند رسوب زدایی به مرور زمان تکمیل تر می شود .

 

عدم استفاده از مواد شیمیایی:

به علت استفاده از میدان مغناطیسی در فرایند سختی گیری مغناطیسی تابا مگنت هیچ ماده شیمیایی به آب اضافه نمی شود لذا کاملا سازگار با محیط زیست بوده و یک روش کاملا فیزیکی محسوب می شود و با توجه به اینکه از نوع مغناطیسی میباشد هیچ گونه نگهداری نیاز ندارد و دارای عمر طولانی می‌باشد.

کاهش هزینه راهبردی:

از نظر هزینه اولیه و راهبردی به علت کوچک بودن دستگاه سختی گیر مغناطیسی و استفاده نکردن از برق شهر بسیار مقرون به صرفه بوده و به علت عدم نیاز به مواد شیمیایی و نگهداری، بی نیاز از هزینه راهبردی و نگهداری استکه این امر باعث افزایش بهره وری اقتصادی منتج از استفاده این فن آوری میشود حال آنکه در روش متداول که استفاده از مبادله کننده های یونی است ازمواد مبادله کننده یون مانند رزین های پلی استیرن استفاده می شود که باعبور آب از میان لایه های رزین کاتیونهای کلسیم و منیزیم جانشین کاتیونسدیم می شوند . مبادله کننده های یونی بعد از مدتی مضرب ظرفیت تبادل یونهارا از دست می دهند که اصطلاحا به این خاصیت اشباع شدن می گویند و در اینحالت نیازمند فرایند بازیابی است لذا برای استفاده از یک سختی گیر رزینینیاز به نصب تاسیسات اولیه ، مخازن مربوطه ، پیچیدگی های لازم در سیستم همچنین مواد شیمیایی جهت فرایند احیاء می باشد که به این ترتیب از نقطه نظر اقتصادی ، هزینه های اولیه روش مغناطیسی در مقایسه با روشهای دیگربسیار نازل و مقرون به صرفه است .

آب دارای دو نوع سختی است:

– سختی موقتی : که ناشی از کربناتهای کلسیم و منیزیم است.
– سختی دائمی : که ناشی از کلریدها و سولفاتهای کلسیم و منیزیم میباشد .
دستگاه رسوب زدای مغناطیسی دو نوع رسوب را پاک می نماید .

آثار مخرب و مشکلات رسوب

 

1. کاهش آهنگ انتقال حرارت.

2. کاهش جریان آب.

3. مسدود شدن شیرهای آب.

4. مسدود شدن انواع نازل‌های صنعتی.

5. با افزایش ضخامت لایه رسوب جداره های فلزی تحت حرارت بیشتر قرار گرفته و از بین می‌روند.

6. افزایش هزینه های عملیاتی برای تمیزکاری شیمیایی ـ برس کاری.

7. ایجاد خوردگی از طریق الکترولیز بین لایه رسوب و فلز بدنه.

8. ایجاد زمان توقف در کارخانجات و افزایش هزینه های تولید.

9. افزایش میزان آلودگی محیط زیست.

10. افزایش میزان سوخت ناشی از لایه املاح که سبب کاهش انتقال حرارت می‌شود.

11 – افت فشار و کاهش دبی جریان آب.

12- ترکیدن لوله‌ها بر اثر فشار بیش از حدی که به دلیل گرفتگی بر آن‌ها وارد می‌گردد.

13- کوتاه شدن عمر لوله.

14- گرفتگی لوله‌ها.

15- کاهش راندمان کار مبدل‌ها و موتورخانه‌ها.

16- رسوب ایجاد شده بر منافذ آبپاش‌ها و قطره چکان‌ها و کاهش دبی و ایجاد اخلال در آبیاری مناسب.

17- رسوب ایجاد شده در سیستم‌های آب خوری طیور نظیر نیپل که در پایان دوره با مصرف مبالغ هنگفتی با مواد شیمیایی رسوب زدایی می‌شود.

18- سوراخ شدن لوله‌ها در اثر استفاده از مواد شیمیایی و جرم گیرها برای رسوب زدایی.

19- کاهش راندمان کار لوازم حرارتی و برودتی ماند آب گرم کن، پکیج، برج‌های خنک کننده و کندانسور ها.

20- رسوب ایجاد شده بر روی سطوح المنت ها ماند عایقی قوی در برابر انتقال حرارت عمل نموده و در نتیجه در این گونه لوازم از قبیل انواع لوازم خانگی، پکیج ها و … به واسطه ایجاد رسوب شاهد اتلاف انرژی زیادی هستیم.

و …

 

در نمودار زیر تلفات انرژی ناشی از ضخامت رسوب را نشان می دهد :

وقتی یک بویلر در فشار کم کار می نماید تنها 0.6 mm لایه رسوب سولفات کلسیم میتواند 180°C افت حرارت ایجاد کند . بخاطر پایین بودن ضریب انتقال حرارت وجود 25 mm لایه رسوب کلسیت (CaCO3) انتقال حرارت را تا 95% کاهش می یابدو 0.5 mm رسوب SiO2 (سیلیس) می تواند 90% انتقال حرارت را کاهش دهد .

graph[1]

 

درتصاویرذیل برخی مشکلات ملاحظه میگردد:

مبدل حرارتی قبل از نصب رسوب زدای مغناطیسی پس از یکسال کار

rsb_rosobgerefte

مبدل حرارتی بعد از نصب رسوب زدای مغناطیسی پس از یکسال کار

rsb_rosobgereft1

اثر لایه رسوب بر روی المنت حرارتی مشاهده میشود:

rsb_rosobgerefte2

 

 

فرایند رسوب زدایی و حذف رسوبات پیشین

در فن آوری سختی گیری مغناطیسی  همراه با فرایند سختی گیری فرایند رسوبزدایی نیز رخ می‌دهد به این ترتیب که به مرور زمان رسوب های قبلی موجود درسیستم نیز در آب حل شده و از دیواره ها جدا می شوند که با فرایند تخلیه آبیا فیلتر در ابعاد میکرونی از سیستم خارج می‌شود و این در حالیست که تقریبا هیچ یک از روشهای معمول توانایی چنین فرایندی را ندارند و تنها راه حل موجود استفاده از اسید شویی است که این روش علاوه بر خسارت فراوان ناشی از خوردگی ، هزینه تعطیلی و راه اندازی مجدد را نیز به تاسیسات تحمیل میکند در صورتیکه استفاده از سختی گیری مغناطیسی نیاز به اسید شویی رابرطرف کرده و سیستم را از راه اندازی مجدد بی نیاز می‌کند .