مراحل انتخاب و محاسبه سختی گیر رزینی

استفاده از سختی گیر رزینی امروزه در موتورخانه های آبگرم و مخصوصا بخار جز لاینفک تجیهزات موتورخانه بوده و در صورت عدم استفاده از دستگاه سختی گیر ضربات جبران ناپذیری به اداوات سنگین موتورخانه وارد کرده و همچنین از نظر کارکرد بهینه  و مصرف انرژی تاثیر مستقیمی دارد.در این بین انتخاب و  محاسبه  فرمول محاسبه سختی گیر رزینی ظرفیت سختی گیر امری مهم است که جنبه شیمیایی مکانیکی دارد  و در واقع باید  با منطق سختی گیر و فرایند رسوب گیری روند محاسبات را به درستی پیگری کرد.

در اینجا این نکته مهم را یاد آور میشوم که در بین سختی گیر هایی که امروزه مانند مغناطیسی ، الکترو مغناطیسی و غیره  در بازار موجود است ، هیچ سختی گیری جای نوع رزینی آن را نمی گیرد و عمده دلیل تفاوت آن با سختی گیری های غیر رزینی این است که فرایند شیمیایی در آن انجام نمی شود و جای از بین بردن ذرات معلق و نا خالصی های موجود با ایجاد بار های مغناطیسی حالت منظمی به آن می دهد از چسبیدن به جدار لوله جلوگیری می کند ، ولی در نوع سختی گیر های رزینی با ایجاد پیوند های شیمیایی ذرات معلق کاملا از بین رفته و آماده بهره برداری می گردد.

سر فصل های در مورد انتخاب و محاسبه سختی گیر رزینی

1. عواملی ایجاد رسوب
2. تعریف گرین واحد سختی گیر رزینی
3. محاسبه ظرفیت  سختی گیر:
4. فرمول محاسبه سختی گیر :
5. حل مسئله سختی گیر

زرین چیست ؟

1. رزین ماده اصلی سختی گیر می باشد که داخل تانک یا مخزن آن ریخته میشود.رزین ها ترکیباتی شیمایی غالبا با دانه های سفید رنگ هستند که وقتی در مجاورت محلول قرار میگیرند می توانند یک یون خود را با یون دیگر مبادله کنند ؛ در واقع رزین ها یک عامل مبادله شونده و ذراتی جامد هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول ر با همان مقدار از یون مطلبو جایگزین نمایند.

سختی آب چیست و چه عواملی باعث ایجاد آن میشود؟

1. سختی یا رسوب کلسیم و منریم موجود در آب است که در اتثر حرارت دیدن با اب از حالت محلول به حالت عغیر محلول در می آید ؛مانند رسوب در کتری های خانگی سک رسوب یا سختی بی کربنات است ،به این نوع سختی آب ؛ سختی موقت گفته میشود که معمولا در ته ظرف ته نشین می گردند و از بین میرود.
2. نوع دیگر سختی بنام سختی دائم مشهور است ، که به وجود نمک هاییغیر از بی کربنات فلزهای موجود در آب مربوط است و با عمل جوشاندن از بین نیمرود.از آنجا که مقدار فلز آلومیونم در آب خیلی کم است ،سختی کل که حاث سختی موقت و دائم است ،به سختی املاح کلسیم و منیزیم اطلاق می شود. به عبارت دیگر سختی که ما امروزه در موتورخانه و سیستم هیا آبگرم مشاهده میکنیم ، سختی کل است که حاوی املاح منیزیم و کلسیم می باشد.

عواملی که باعث ایجاد رسوب میشود

1. فشار : فشار آب روی حلالیت موثر بوده و حلالیت آن با تغییر فشار تغییر میکند ،در واقع افزایش فشار باعث ایجاد رسوبات می شود و برای همین موضوع در ترسیم فلودیگرام  موتورخانه توصیه میشود از دبی آب روردی به سختی گیر روی از مدرا فشار بوستر پمپ جدا باشد ، یعنی فشار بوستر پمپ داخل مخزن سختی گیرد متمرکز نشود ، هرچند تانک سختی گیر یک مخزن تحت فشار هست ولی دبی آب تغذیه سختی گیر به عنوان آب جبراین سیستم از  شبکه آب شهری باشد.چ
2. افزایش دما :  قابلیت حلالیت فلزات قلیایی خاکی (بی کربنات کلسیم ؟) کم شده و باعث ایجاد رسوب میگردد.
3. افزایش قلیاییت : با افزایش قلیا ییت و کاهش اسدیته ، حلالیت آب کم شده و در نتیجه مسبب ایجاد رسوب میگردد.

تعریف گرین واحد سختی گیر رزینی

واحد محاسباتی سختی گیر رزینی گرین نام دارد  ، قبل از ورورد به بخش محاسبات و روند حل مسئله سختی گیر ، خیلی کوتاه به تعریف گرین می پردازیم

واحد سختی گیر در سیستم آمریکایی گرین بر گالن است (GPG) که معادل وجود یک گرین (64.8 میلی گرم ) کربنات کلسیم در یک گالن یا 3.78 لیتر آب است. بنابراین وقتی عنوان می شود ،ظرفیت یک سختی گیر 80000 گرین است یعنی میتواند 80000 گالن آب را با سختی 1 GPG تعویض یون  نماید.

مثال :

سختی آب شهر تهران در منطقه شمال تهران طبق آخرین آزمایشات سال 98 معادل 180 PPM تخمین زده شده است ، اگر یک موتورخانه در روز به 300 لیتر آب جبرانی نیاز داشته باشد مقدار سختی در 4 روز را محاسبه کنید ؟

PPM = 300*180*96 = 5184000

پس در طول 4 روز 5184 گرم یا 5.1 کیلوگرم سختی کل داریم پس طبق گفته بالا هریک GPG معادل وجود یک گرین یا 64.8  میلی گرم کربنتات کلسیم است پس خواهیم داشت

GRAIN = 5184000/64.8 = 80000 Grain

محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی

از جمله محاسبات مهم و تاثر گذاری که یک مهندس مکانیک و تاسیسات باید در درفترچه محاسبات خود درج کند و روند محاسبات خود را تا سرانجام تک به تک آنجام دهد به دست آرودن عدد ظرفیت سختی گیر رزینی است.مبنای محاسبات ظرفیت سختی گیر رزینی بر اساس ظرفیت بویلر گرمایشی و سیکل زمان احیا سختی گیر می باشد صورت می گیرد.سیکل زمان احیا همان بازده زمانی برای احیا و یا همان عمل بک واش است که فصل های بعدی توضیح داده میوشد.

محاسبه دبی در گردش یا دبی اب تغذیه به سختی گیر 

این gpm مورد نیاز سختی گیر ، همان gpm دبی جبرانی  آب می باشد که از جنس gpm گرمایشی محاسبه شده از روی ظرفیت دیگ یا همان بویلرهای گرمایشی است (تقسیم ظرفیت دیگ بر عدد 10000) با این تفاوت که باید در حدود 0.01 با 0.02 درصد آن را در نظر گرفت.

تعیین کردن سیکل احیا سختی گیر 

1. از دیگر پارمتر هایی که باید در  فرمول محاسبه سختی جایگذاری کرد ، زمان سیکل احیااست ، احیا یا همان بک واش رها کردن آبن نمک بروی رزین های داخل سختی گیر است تا منیزیم و کلسیم جذب شده توسط رزین ها راها گردد ،
2. همانطور میدانیم در فرایند سختی گیری بارهای mg ,  ca (کلسیم و منیزیم ) از آّب جدا شده و با رزین ها تبادل یونی انجام میشود.
3. بعد از گذشت دوره ای دیگر رزین ها خاصیت شیمیایی خودرا به علت مقدار زیاد کلسیم و منیزیم از دست می دهند و باید با آب نمک اصطلاحا رزین را احیا کرد
4. این بازه زمانی سیکل احیا نام دارد.معمولا سیکل احیا برای ساختمان های مسکونی 3 روز یکبار و برای ساختمانی بزرگ و پروژهای تجاری هفته ای یبکار توسط اپراتور موتورخانه انجام میشود.

فرمول محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی

حل مسئله سختی گیر رزینی:

مطلوب محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی موتورخانه ای که دیگ چدنی سوپر 400 ده پره در آن نصب شده است ،لازم به ذکر است این موتوروخانه در شمال تهران با سختی آب 180 ppm و با سیکل احیا یک هفته در روز در نظر بگیرید.

حل :

دیگ چدنی شوفاژکار سوپر 400 ده پره معادل 260000 کیلوکالری در ساعت یا معادل 1040000 بی تی یو بر ساعت می شود.پس برابر است با :

محاسبه حجم رزین مورد نیاز :

محاسبه سختی گیر رزینی  برای چیلر تراکمی

در مورد انتخاب و محاسبه برای سیستم های تبرید نکته مهمی که باید به آن پرداخته شود این است که چیلر های تراکمی آب خنک چون کندانسور آن به صورت آبی است و درون مسیر بسته با برج خنک کن قرار دارد و با مقدار معینی از gpm  در حال برج تغدیه می شود ،لذا باید مقدار تبخیر یا آب جبرانی که به سیستم از طریق منبع انبساط اضافه می شود را محاسبه این مقدار تبخیر را معمولا 3 تا 5درصد از gpm در حال گردش که همان خروجی از برج بوده و به کندانسور می رسد را در نظر مگیرند

برای مثال یک برج 50 تن تبرید معادل 150 gpm دبی در حال گردش ان می باشد ، که مقدار دبی جبرای یا نرخ تبخیر آن با در نظر گرفتن 5درصد ، چیزی معادل 7.5 gpm می باشد ، یعنی 7.5 gpm  را در فرمول قرار داده ظرفیت سختی گیر را محاسبه میکنیم