صنعت تصفیه خانه روغن خوراکی

لوله مکش پمپ برج خنک کننده لوله ای است که قبل از پمپ قرار گرفته است و سیال را از برج خنک کننده به پمپ می رساند و پمپ سیال را از این مسیر مکش می نماید و در سرتاسر مسیر لوله کشی به جریان می اندازد. در اجرای لوله کشی برج خنک کننده حتما باید قوانین مربوط به لوله مکش پمپ را در نظر گرفت در غیر اینصورت ممکن است با مشکلات جدی در پمپ از جمله کاویتاسیون ، جریان توربولانت و افت فشار اصطکاک مواجه شویم. در مطلب پیشرو به نکات مهم در طراحی و اجرای مسیر لوله مکش پمپ می پردازیم و آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم.

قوانین اجرای لوله مکش پمپ برج خنک کننده

حال به بررسی قوانین مهم اجرای لوله مکش پمپ برج خنک کن می پردازیم:

قانون اول : لوله مکش را خالی بگذارید.

از قراردادن انواع شیر های بای پس ، یکطرفه و یا بالانس در مسیر لوله مکش پمپ برج خنک کننده خودداری کنید زیرا این تجهیزات افت فشار در مسیر ایجاد می کنند و مکش آب را دچار مشکل می کنند ، در صورت نیاز به استفاه از این تجهیزات ، آن ها را ده برابر قطر لوله از پمپ فاصله دهید و نصب نمایید ، در ضمن بهتر است تمامی این تجهیزات را در مسیر خروج پمپ قرار دهید و لوله مکش را خالی بگذارید.

قانون دوم : لوله مکش و پمپ باید پایین تر از سطح تشت قرار بگیرند.

قرار گرفتن لوله مکش و پمپ در سطح پایینتر از تشت آب موجب می شود که پمپ در هنگام راه اندازی غرق در آب باشد و مشکلی بوجود نیاید. در صورتی که پمپ در هنگام راه اندازی غرق در آب نباشد هوا به پمپ وارد شده و موجب تخریب پمپ و تجهیزات دیگر می شود.

در شکل زیر می بینید که پمپ در هنگام استارت غرق در آب نیست و دچار مشکل می شود ، بنابراین لازم است که از شیر یک طرفه در لوله مکش استفاده شود تا اجازه تخلیه کامل آب به هنگام خاموش شدن پمپ را ندهد و پمپ تا هنگام استارت بعدی غرق در آب بماند. در این حالت به دلیل بالاتر قرار گرفتن پمپ از سطح آب تشت مقدار NPSH کاهش می یابد.

قانون سوم : از قرار دادن لوله هواگیر بالاتر از پمپ در لوله مکش اجتناب کنید.

لوله کشی در شکل زیر اشتباه است. در صورتیکه حتما نیاز به قرار دادن لوله هواگیر در مسیر لوله مکش هستید باید اصلاحاتی در لوله کشی انجام دهید، این تغییرات را در شکل بعد می بینید.

قانون چهارم : از صافی با مش ریز در مسیر مکش پمپ استفاده نکنید.

صافی ها مثل چاقو دو لبه هستند و در حالیکه برای حفاظت پمپ ها ، شیر ها ، کندانسور ها ، نازل ها در مقابل رسوب و کثیفی استفاده می شوند در صورت استفاده در جای اشتباه مشکل ساز می شوند. استفاده از صافی در مسیر مکش پمپ حرکن کاملا اشتباه است به این دلیل که در صورت گرفتگی صافی ، فشار پمپ تغییر می کند و کاویتاسیون اتفاق می افتد.

این مشکل غیر قابل اصلاح است فقط در صورتی می توان از صافی در مسیر مکش پمپ استفاده نمود که مقدار دهانه مش آن از 3/16 اینچ تا 1/4 اینچ باشد. تمام برج های خنک کننده باید داخل تشت دارای صافی باشند ولی در صورتیکه این صافی آنجا تعبیه نشده است می توان از صافی با سایز مش بالا و افت فشار کم در مسیر مکش پمپ برج خنک کننده استفاده نمود.

صافی با مش ریز معمولا برای حفاظت کندانسور، شیر ها و نازل های آن مورد استفاده قرار می گیرد. صافی با مش ریز باید در مسیر خروجی پمپ معمولا بین پمپ و شیر یکطرفه پمپ قرار گیرد ، این محل کار اپراتور برای تخلیه و تمیز کردن صافی را راحت می کند.

گرفتگی صافی ها در گردش آب برج خنک کننده مشکل ایجاد می کنند. برگ درختان ، تکه های روزنامه و … معمولا باعث بسته شدن مسیر عبور آب در صافی می شود. در برج های بزرگ می توان به جای زیرآب برج خنک کننده ( بلودان برج خنک کننده ) از سرریز آب برای خروج رسوبات و کثیفی ها از برج خنک کن استفاده نمود.

با تمام تهمیدات باز هم صافی ها دچار گرفتیگی می شوند، می توان از ابزار ساده ای برای تشخیص گرفتگی صافی ها استفاده نمود. با قرار دادن گیج اختلاف فشار در دو سر صافی می توان در صورت گرفتگی صافی تغییرات فشار را مشاهده نمود، حتی می توان برای مقدار مشخص تغییرات آلارم تعریف کرد تا به موقع نسبت به نظافت آن اقدام نمود.

روش محاسبه مصرف آب برج خنک کننده

محاسبه گر بالا بر اساس شش پارامتر مقدار مصرف آب در برج خنک کننده را محاسبه می نماید، توجه فرمایید طراحی کلیه سیستم ها در علم تهویه مطبوع و سرمایش بر مبنای گرمترین شرایط آب و هوایی است. حال به بررسی هر کدام از پارامتر ها می پردازیم:

مصرف آب برج خنک کن : دمای ورود آب

دمای ورود آب به برج خنک کننده را بر اساس سانتیگراد ( در صورتیکه نیاز است از محاسبه گر تبدیل واحد دما استفاده نمایید ) وارد نمایید، توجه نمایید که دمای ورود آب به کولینگ تاور در شرایط تابستان اعلام شود. هر چه دمای آب ورود به برج خنک کننده بیشتر باشد در نتیجه مصرف آب بیشتر خواهد بود.

مصرف آب برج خنک کن : دمای خروج آب

دمای خروج آب از برج خنک کننده را بر اساس سانتیگراد ( در صورتیکه نیاز است از محاسبه گر تبدیل واحد دما استفاده نمایید ) وارد نمایید، توجه نمایید که دمای خروج آب از کولینگ تاور در شرایط تابستان اعلام شود. به دلیل اینکه دستگاه برج خنک کن یک دستگاه تبخیری می باشد بنابراین دمای خروج از برج خنک کننده تابع دمای مرطوب محیط است و در کمترین حالت می تواند به سه درجه بالاتر از دمای مرطوب برسد. هر چه دمای خروج طراحی پایین تر باشد و به دمای مرطوب نزدیک شود مصرف آب بیشتر خواهد شد.

به طور مثال در شهر تهران که حداکثر دمای مرطوب تابستان برابر 24 درجه سانتیگراد است دمای خروج آب در برج خنک کننده می تواند 27 درجه سانتیگراد باشد.

مصرف آب برج خنک کن : انتخاب محل نصب

عملکرد برج خنک کننده تابع شرایط اقلیمی محل نصب دستگاه است، دستگاه در مناطق با رطوبت بالا کارایی کمتری دارد زیرا عمل تبخیر به سختی صورت میگیرد ولی در مناطق خشک عملکرد مناسبی دارد زیرا تبخیر به آسانی صورت میگیرد. ( دمای مرطوب شهر های ایران )

استان و شهر مورد محل نصب برج خنک کن را انتخاب نمایید تا محاسبات بر اساس دمای مرطوب آن منطقه انجام شود در صورتیکه نیاز به حصول نتیجه در شرایط خاص هستید با بخش فنی شرکت بادران تهویه صنعت تمای حاصل فرمایید.

مصرف آب برج خنک کن : دبی در گردش

مشخص فرمایید چه مقدار آب در واحد زمان از برج خنک کننده عبور می کند. هر چه دبی در گردش بیشتر باشد سایز دستگاه بزرگتر شده و در نتیجه مصرف آب بیشتر خواهد شد. واحد را به متر مکعب در ساعت وارد نمایید در صورتیکه نیاز است از محاسبه گر تبدیل واحد دبی آب استفاده نمایید.

سیکل تغلیظ برج خنک کننده

سیکل تغلیظ برج خنک کننده یعنی نسبت سختی آب درون برج خنک کننده به سختی آب جبرانی وارد شده به برج خنک کننده. این عدد در محاسبه مقدار زیر آب برج خنک کننده ( بلودان ) اهمیت پیدا می کند. در برج خنک کننده به دلیل تبخیر مداوم آب مقدار املاح و سختی ها به صورت مداوم در حال افزایش است بنابراین جهت جلوگیری از گرفتگی و مسدود شدن پکینگ ها و سیستم توزیع آب نباید اجازه داد تا سختی آب به شرایط بحرانی رسید. بدین جهت مقداری از آب داخل برج خنک کن تخلیه می شود و آب تازه جایگزین می شود که به این عمل بلودان برج خنک کننده یا زیرآب می گویند.

اگر اطلاعاتی در مورد این عدد ندارد عدد 3 را وارد نمایید ، سیکل تغلیظ نرمال برابر 3 می باشد. هر چه مقدار سیکل تغلیظ بالاتر باشد نیاز کمتری به تخلیه آب است و هر چه سیکل تغلیظ کمتری در سیستم بخواهیم باید آب بیشتری تخلیه کنیم البته در این مورد مواد شیمیایی برج خنک کننده طراحی شده اند و به کمک ما می آیند تا رسوب دیرتر تشکیل شوند و در نتیجه آب کمتری تخلیه شود، شرکت بادران تهویه صنعت تامین کننده این نوع مواد شیمیایی خاص می باشد جهت مشاوره و دریافت خدمات با شرکت تماس حاصل فرمایید.

نرخ پرتاب قطرات آب

نرخ پرتاب قطرات آب فاکتوری است جهت نشان دادن میزان هدر رفت آب از طریق پرتاب آب در برج خنک کننده و تابع دو فاکتور مهم شدت جریان باد در محل پروژه و مکانیزم برج خنک کننده می باشد.

هر چه میزان نرخ پرتاب قطرات آب در برج خنک کننده بالاتر باشد مقدار پرتاب آب بیشتر است و در نتیجه آب بیشتری مصرف می شود. اگر اطلاعاتی در این مورد ندارید عدد را 0.005 وارد نمایید.

نتیجه گیری

با وارد کردن تمامی پارامتر ها مقدار مصرف آب در برج خنک کننده به دست می آید. مجموع مصرف آب در برج خنک کننده به شرح زیر است:

مصرف کل برج خنک کننده = تبخیر آب + پرتاب آب + بلو دان

با توجه به اینکه زیر آب برج خنک کننده در اختیار کاربر است بنابراین مصرف کل را نیز بدون احتساب زیر آب می توان بدست آورد. بخش عمده مصرف آب در کولینگ تاور مربوط به تبخیر آب می باشد و سپس زیر آب است و کمترین مصرف مربوط به پرتاب آب است.

جهت کاهش مصرف آب می توان بروی هر سه پارامتر کار کرد، به طور مثال جهت کاهش تبخیر آب می توان از سیستم اینورتر کاهش دور پروانه استفاده کرد، برای کاهش پرتاب آب می تواند از انواع قطره گیر ها استفاده کرد و برای کاهش زیر آب می توان از انواع مواد شیمیایی استفاده نمود که همگی را در مطلب ” کاهش مصرف آب برج خنک کننده ” مبسوط توضیح داده ایم.

براساس معادله بقای جرم باید مقدار آب جبرانی برج خنک کننده برابر میزان از دست رفته ( تبخیر + پرتاب + تخلیه ) باشد که در این حالت به معادله زیر خواهیم رسید:

M=E+D+B

M=Make up water m3/hr ( آب جبرانی )

E=Evaporation loss m3/hr ( تبخیر )

D=Drift loss m3/hr ( پرتاب آب )

B=Blow down m3/hr ( زیر آب )

پارامتر های موثر بر محاسبه آب جبرانی برج خنک کن

تبخیر آب در برج خنک کننده : تبخیر آب در برج خنک کننده تابع دمای ورود و خروج از برج خنک کننده ، میزان دبی آب در گردش و دمای مرطوب محیط می باشد. همانطور که ملاحظه می کنید دقیقا تبخیر آب وابسته به پارامتر های موثر بر طراحی برج خنک کننده می باشد، بله در حقیقت همین تبخیر است که تناژ برج خنک کننده را تعیین می کند و کار برج خنک کننده بر اساس تبخیر می باشد، هر چه تبخیر بیشتر باشد راندمان و تناژ دستگاه بالاتر است و آب بیشتری را خنک می کند. در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن ، تبخیر آب تقریبا برابر 1 درصد دبی در گردش می باشد.

تبخیر مهمترین و بیشترین مقدار را در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن را تشکیل می دهد. هر چه تبخیر بالاتر باشد ظرفیت و راندمان دستگاه بالاتر است و آب بیشتری را خنک می کند.

جهت محاسبه مقدار تبخیر در برج خنک کننده از رابطه زیر استفاده می کنیم:

E=0.00085*R*1.8*C

E=Evaporation loss m3/hr ( تبخیر )

R=Range C ( رنج )

C=Circulating water m3/hr ( دبی آب در گردش )

همینطور مقدار آب تبخیر شده را می توان از بالانس حرارتی در برج خنک کننده بدست آورد. میدانیم که مقدار حرارت از دست رفته از آب برج خنک کن برابر است با :

E=C x R x Cp / Hv

E=Evaporation loss m3/hr (تبخیر )

C=Cycle of concentration ( سیکل تغلیظ )

R=Range C ( رنج )

Cp=Specific heat =4.184 kJ/kg C ( گرمای مخصوص آب )

Hv=Latent heat of vaporization = 2260 kJ/kg ( گرمای غیر محسوس تبخیر )

پرتاب آب در برج خنک کننده : در برج خنک کننده به دلیل دوران فن و به تبع آن حرکت هوا، مقداری از قطرات ریز و سبک آب به همراه هوا از داخل برج به بیرون پرتاب می شوند. به همین دلیل در برج های خنک کننده قطره گیر در نظر گرفته می شود تا از پرتاب قطرات جلوگیری کند. مقداری از قطرات آب هم به دلیل وزش باد محیط از نواحی مختلف برج خنک کننده به بیرون پرتاب می گردد. در برج خنک کننده به این قطرات پرتاب شده، دریفت ( Drift ) یا پرتاب آب می گویند. میزان پرتاب آب در برج خنک کننده فقط تابع کیفیت و طراحی ساخت دستگاه می باشد و هر چه کم تر باشد مطلوب تر است. مقدار پرتاب آب کمترین بخش را در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن تشکیل می دهد و به طور تقریبی حداکثر برابر 0.01 درصد دبی آب در گردش در برج خنک کننده می باشد.

در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن ، دریفت یا پرتاب آب کمترین بخش را تشکیل می دهد. این آب به بیرون دستگاه پرتاب شده و از دست میرود، هر چه بتوانیم بدون اثر گذاردن بر راندمان دستگاه، میزان آن را کاهش دهیم مطلوب تر است.

بلودان برج خنک کننده : آب در گردش در برج خنک کن دائما در حال تبخیر است، به همین دلیل غلظت املاح و رسوبات در آب دائما در حال افزایش است که رسوب آن باعث کاهش راندمان برج خنک کننده و فرسایش قطعات کل سیستم می شود. جهت کاهش غلظت املاح و رسوبات هر از چند گاهی باید مقداری از آب سیستم را خارج نمود. در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن این میزان برابر 0.5 درصد دبی کل در گردش می باشد.

به طور مثال برای دمای ورود آب به برج خنک کننده 40 درجه سانتیگراد به دمای خروج 30 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب تابستان شهر تهران برابر 24 درجه سانتیگراد و دبی 100 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 1.881 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.006 متر مکعب در ساعت و میزان زیرآب برج خنک کننده برابر 0.935 است که بنابراین مقدار آب جبرانی برابر مجموع این اعداد و برابر 2.821 متر مکعب در ساعت است.

در مثال دیگر برای دمای ورود آب به برج خنک کننده 70 درجه سانتیگراد به دمای خروج 40 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب برابر 22 درجه سانتیگراد و دبی 250 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 13.799 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.014 متر مکعب در ساعت و میزان زیرآب برج خنک کننده برابر 6.886 است که بنابراین محاسبه آب جبرانی برج خنک کن برابر مجموع این اعداد و برابر 20.698 متر مکعب در ساعت است.

همانطور که ملاحظه میکنید مقدار دربفت معمولا مقدار اندکی می باشد و عمده مقدار آب جبرانی از مجموع تبخیر و زیر آب تشکیل می شود. مقدار تبخیر با دمای ورود و خروج و همچنین دبی متناسب می باشد. هر چه دمای ورود بالا و هر چه دمای خروج پایین رود میزان تبخیر بیشتر می شود.

رسوب زدایی برج خنک کننده

رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان کولینگ تاور تأثیر می گذارد. در مطلب قبلی به بررسی رسوب در برج خنک کننده ، انواع و مراحل تشکیل آن پرداختیم و در این مطلب به بررسی روش های رسوب زدایی و جلوگیری از تشکیل رسوب می پردازیم زیرا بهترین اقدام پیشگیری از تشکیل رسوب می باشد.

بازدارنده ها و رسوب زدایی برج خنک کننده

به طور کلی بازدارنده های رسوب به سه روش زیر عمل می کنند:

• – جلوگیری از تشکیل هسته کریستال
• – جلوگیری از رشد کریستال
• – جلوگیری از تجمع کریستال ها و تشکیل کریستال های بزرگتر

تشکیل هسته کریستال تنها در محلول های فوق اشباع انجام پذیر است. در محلول های غیر اشباع، ممانعت از تشکیل هسته رسوب و در نتیجه رسوب زدایی برج خنک کننده با کنترل PH محلول و تزریق اسید انجام می شود. در محلول های فوق اشباع ( غلیظ ) برای جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی برج خنک کننده از بازدارنده های رسوب استفاده می شود. متداولترین بازدارنده های رسوب شامل پلی فسفات ها، فسفوناتها و پلی الکترولیت های سبک که گروه کربوکسیل دارند، می باشد.

تشکیل و رشد رسوب، از طریق نقاط فعالی که بروی کریستال های رسوب وجود دارد انجام می شود. بدین صورت که یونهای با بارمخالف بروی این نقاط فعال جذب شده و باعث رشد کریستال رسوب می شود و این روند ادامه دارد. مکانیسم عملکرد بازدارنده ها بدین صورت است که این بازدارنده ها به صورت انتخابی بروی این نقاط فعال رشد قرار گرفته و آنها را می پوشانند. بنابراین مانع از رشد کریستال های رسوب از طریق این نقاط می شوند.

نحوه عملکرد مکانیسم بازدارنده های رسوب در شکل دیده می شود. کریستال کربنات کلسیم در حالت نرمال به شکل مکعبی است. با افزودن بازدارنده ها شکل کریستال ها مانند شکل تغییر می کند که این تغییر شکل به دلیل جذب شدن مواد بازدارنده رسوب بروی نقاط فعال در سطح کریستال می باشد. در شکل نحوه تجمع کریستال های کربنات کلسیم را می بینیم. استفاده از بازدارنده ها مانع از تجمع کریستال ها شده و آنها را به صورت جداگانه نگه می دارد، در واقع در این حالت زمانی که مواد بازدارنده بر سطح کریستال جذب می شود کریستال ها همدیگر را دفع می کنند.

انواع بازدارنده های رسوب جهت رسوب زدایی برج خنک کننده

بعضی از ترکیبات آلی مثل، لیگنین ها ( Lignins ) و تانین ها ( Tannins ) مدت زمان زیادی است که به عنوان بازدارنده های رسوب کربنات کلسیم و هیدروکسید روی و غیره شناخته شده اند. اگرچه این مواد معمولا اثرات بازدارندگی و رسوب زدایی برج خنک کننده را در حد کافی و پایدار نشان نمی دهند.

پلی فسفات ها از سال 1936 توسط Resonstein به عنوان بازدارنده رسوب کربنات کلسیم در سیستم های خنک کننده معرفی شدند. اگرچه تاثیرات بازدارندگی این مواد در مورد سیستم های خنک کننده ای که زمان ماند آب زیاد است و یا دما بالاست به دلیل هیرولیز شدن بازدارنده به نسبت اورتوفسفاتها کم می باشد.

اخیرا بعضی از محصولات آلی سنتزی، مثل پلیمرها، فسفوناتها و پلی اول فسفات استر ها، به عنوان بازدارنده های رسوبات کربنات کلسیم و فسفات کلسیم و غیره شناخته شده اند. این مواد بندرت هیدرولیزه شده و تاثیرات بازدارندگی پایداری را نشان می دهند.

رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان برج خنک کننده تأثیر می گذارد.

متداولترین بازدارنده های رسوب در برج خنک کننده به شرح زیر است:

• – فسفونات ها
• – پلیمرها
• – سایر بازدارنده ها

تاثیرات بازدارنده ها در رسوب زدایی برج خنک کننده

انواع بازدارنده هایی که برای هر نوع رسوب زدایی برج خنک کننده استفاده می شود در جدول زیر مشاهده می گردد.

نوع رسوب	بازدارنده مناسب
کربنات کلسیم	فسفونات ها، هموپلیمرهای انیدرید مالئیک، همو پلیمر های اسید اکریلیک
فسفات کلسیم و فسفات روی	کوپلیمر و ترپلیمرهای اسید اکرلیک، کوپلیمرهای انیدرید مالئیک
سیلیکات مگنزیوم	کوپلیمر اسید اکریلیک، همو پلیمر آکریل آمید، کوپلیمر های انیدرید مالئیک
سولفات کلسیم	پلی فسفاتها، فسفوناتها و همو پلیمر های اسید اکریلیک

عوامل موثر در تشکیل رسوب:

• کیفیت آب

عوامل زیادی نظیر غلظت یونهای تشکیل دهنده رسوب ( یون کلسیم، یون فسفات و غیره ) در آب، دما و PH آب در تشکیل رسوب تاثیر دارند. به طور کلی حلالیت رسوبها با کاهش PH افزایش می یابد. بنابراین میزان رسوب با کاهش PH کاهش می یابد، البته محدودیت هایی در این زمینه وجود دارد. به مطلب کنترل PH آب برج خنک کننده مراجعه فرمایید.

• دمای آب

به طور کلی حلالیت ترکیبات رسوب دهنده در آب، با افزایش دما کاهش می یابد. بنابراین میزان رسوب با افزایش دما در مبدل های حرارتی افزایش می یابد.

• سرعت آب

با افزایش سرعت آب، میزان رسوب کاهش می یابد. بنابراین تشکیل رسوب در قسمت هایی از سیستم خنک کننده که سرعت آب کم است و یا فضاهای مرده که آب جریان ندارد بیشتر است.