بررسی اجمالی
پس از اینکه مبدل حرارتی برای مدت زمان مشخصی کار کرد، لایه ای از پوسته پوسته شدن سفید در داخل و خارج دیواره مبدل حرارتی ایجاد می شود. دلیل اصلی آن این است که نمک های کلسیم و منیزیم با حلالیت کم در آب، مشخص می شود که با افزایش دمای آب، حلالیت آن کاهش می یابد و سپس نامحلول می شود. وجود این نمک اثرات زیر را بر روی مبدل حرارتی دارد:
1. ترازو رسانایی حرارتی ضعیفی دارد، 150 برابر کوچکتر از فولاد. این منجر به تخریب عملکرد انتقال حرارت در سطح گرمایش می شود و نمی توان به افت دمای ایده آل دست یافت. بر اساس اطلاعات مربوطه، به ازای هر لایه رسوب به ضخامت 1 میلی متر، راندمان مبدل حرارتی حدود 10 درصد کاهش می یابد.
2. رسوب چسبیده به سطح انتقال حرارت به سختی حذف می شود، که هزینه نگهداری را افزایش می دهد. نه تنها تعداد زیادی نیروی انسانی و منابع مادی را هزینه می کند، بلکه باعث آسیب به سطح گرمایشی و در نتیجه کاهش طول عمر می شود.
3. ترازو باعث کاهش مقطع جریان و افزایش مقاومت جریان آب در گردش در داخل و خارج از سطح انتقال حرارت می شود. در موارد شدید که بخش جریان بسیار کوچک یا حتی به طور کامل مسدود شده است، مبدل حرارتی نمی تواند به طور عادی کار کند.
اقدامات متعددی توسط واحدهای طراحی یا عملیات به منظور جلوگیری از مشکلات فوق انجام می شود، مانند عملیات نرم کننده شیمیایی، تصفیه آب ضد رسوب مغناطیسی و یونی، و عملیات تبادل یونی سدیم. برای تسهیل درک بیشتر این فرآیندهای نرمکننده، اصل، فرمول و روشهای عملیاتی این اقدامات درمانی به ترتیب به شرح زیر معرفی میشوند:
درمان نرم کننده شیمیایی
تصفیه شیمیایی نرم کننده یک روش عملی تصفیه آب ضد رسوب است که دارای عملکرد ساده، راندمان بالا، صرفه جویی خوب و بدون تجهیزات تخصصی آب ضروری است. برای روشهای مختلف دوز کردن مواد شیمیایی، دو نوع روش درمانی وجود دارد: کالیبراتور و درمان با عامل ضد جرمگیری.
1. کالیبراتور معمولی
کالیبراتورهای رایج عبارتند از NaOH، Na2CO3 و NaHCO3. سختی دائمی در آب با آنها واکنش داده و لجن ایجاد می کند که از تولید رسوب سولفات جلوگیری می کند. بنابراین کالیبراتور در آب می تواند اثر سختی دائمی را تنظیم کند.
2. عامل رایج ضد جرم گیری
عامل رایج ضد جرم گیری مخلوطی از کالیبراتور رده I و موادی مانند TSP و عصاره تانن است. پس از تفکیک در آب، CO32- و PO43- آزاد با نمک سختی آب واکنش داده و لجن تولید می کنند، نه رسوب. در سیستم آب در گردش، همیشه حفظ مقدار متوسط CO32- و PO43- ضروری است. حتی اگر کیفیت آب تغییر کند (محتوای سختی دائمی افزایش می یابد)، عوامل ضد رسوب مانند TSP و عصاره تانن همچنان می توانند در جلوگیری از رسوب نقش داشته باشند.
در مورد منبع آب با سختی دائمی بالا، سختی موقت کم و سختی محاسبه شده نه بیشتر از 3 ~ 4mmol/l، به طور کلی، تصفیه سیستم آب در گردش را با استفاده از کالیبراتور انجام دهید.
درمان مغناطیسی
اصل این است که از قطبیت مولکولی آب استفاده کنیم، یعنی مولکول آب ترکیب کووالانسی است. مولکول های آب تحت تأثیر قطبیت و پیوندهای هیدروژنی به انجمن دو مولکولی (H2O)2 یا چند مولکولی (H2O)n پلیمریزه می شوند. هنگامی که جریان از میدان مغناطیسی با شدت بالا عبور می کند، ارتباط چند مولکولی اصلی به پیوندهای منفرد یا کوتاه در زیر میدان مغناطیسی خارجی جدا می شود و خطوط القایی مغناطیسی را به صورت عمودی با سرعت خاصی برش می دهند که جریان القایی ایجاد می کند. بنابراین، هر یون یک میدان مغناطیسی جدید در همان جهت میدان مغناطیسی خارجی ایجاد میکند و یونهای قطبی یا مولکولهای مجاور در فشردگی و جاذبه متقابل، شرایط تبلور را تغییر میدهند که در آن کریستالها سست و شکننده هستند.
تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی، تغییرات یونهای آب به شرح زیر است:
1. میدان مغناطیسی خارجی باعث می شود که مولکول آب ممان مغناطیسی تولید کند. پیوندهای مولکولی آب در مقابل میدان مغناطیسی خارجی می چرخند و با هم برخورد می کنند و سپس منجر به جدا شدن ارتباط چند مولکولی می شود که میانگین درجه ارتباط مولکول آب را کاهش می دهد.
2. با کاهش میانگین ارتباط مولکول های آب، حلالیت نمک کلسیم و منیزیم در آب افزایش می یابد، بنابراین کریستال هایی مانند CaCO3 و CaSO4 در دماهای بالاتر از هم جدا می شوند. حتی برای کریستال هایی که در غلظت های بالا جدا شده اند، ذرات نیز شل هستند.
3. میدان مغناطیسی Ca2+ و Mg2+ زمانی که میدان مغناطیسی خارجی وجود نداشته باشد به هم ریخته است. میدان های مغناطیسی مجاور ایجاد شده توسط یون ها یکدیگر را خنثی می کنند و حالت خنثی را حفظ می کنند که در آن بلورهای کوچک و متراکم تشکیل می شوند. تحت تاثیر میدان مغناطیسی خارجی، میدان مغناطیسی Ca2+ و Mg2+ با جهت میدان مغناطیسی خارجی تغییر میکند و حالت جاذبه الکترواستاتیکی اولیه بین یونها را از بین میبرد و شرایط تبلور را تغییر میدهد. در چنین شرایطی، بلورهای آمورف تشکیل شده شکننده بوده و به راحتی حذف می شوند.
تصفیه آب ضد رسوب یون استیک
تصفیه آب ضد رسوب یون استیک تجهیزات جدید و پیشرفته تصفیه آب است.
اصل عملیات به شرح زیر است:
(1) تحت تأثیر مستقیم میدان الکترواستاتیک استاتیکی با ولتاژ بالا 8500 ولت، یون-استیک ساختار الکترونیکی مولکول آب را تغییر می دهد و دوقطبی های آب کاتیون ها و آنیون ها را احاطه می کنند و سپس آنها را در زنجیره های مثبت و منفی مرتب می کنند، به طوری که حرکت یون ها آزاد نخواهد بود و کاتیون ها تمایلی به حرکت به سمت دیوار نخواهند داشت که از تشکیل رسوب یون های کلسیم و منیزیم بر روی دیوار جلوگیری می کند تا به هدف ضد جرم گیری برسد.
(2) الکتریسیته ساکن در سیستم پوسته پوسته شدن می تواند نیروی اتصال الکترونیکی بین مولکول ها را از بین ببرد، ساختار کریستالی را تغییر دهد، مقیاس را تجزیه کند، گشتاور دوقطبی دوقطبی آب را افزایش دهد و توانایی هیدراتاسیون با یون های نمک را افزایش دهد، بنابراین سرعت انحلال را افزایش دهد. از مقیاس، و سپس مقیاس موجود می تواند به تدریج خورده شود تا به هدف رسوب زدایی برسد.
می توان از خوردگی فلز جلوگیری کرد زیرا اکسیژن واکنشی می تواند فیلم اکسیداسیون نازکی را روی سطح فلزی سیستم بدون مقیاس ایجاد کند.