آب

مقدمه

آبماده ای فراوان در کرهزمین است. به شکل هایمختلفی همچوندریا ،باران ،رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود،اما از بین نمی‌رود. هر گونهحیاتمحتاج آب می‌باشد. انسان ها از آبآشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشدجمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری ازدولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیرهبندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

ماده ای شگفت انگیز

فرمول شیمیایی آب

آب نوعیمادهمرکب است که از دو عنصراکسیژن وهیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه بهخواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتماکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید. یک قطره آب دارای تعداد بی ماری مولکول آبمی‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیراست:



هرمولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرفمولکول آب واقع شده‌اند. شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکولآب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یکاتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم هایهیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نمودهاند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنهامادهایاست که در طبیعت به هر سه حالتجامد،مایعوگازوجوددارد. ابرها در آسمان،موجدریا،کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها ومنابع آبی زیرزمینیتنها چند شکل از آبمی‌باشند. طی اعمالتبخیر،میعان،انجماد وذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیلمی‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگیدر صنعتکشاورزیو همچنین برای خود بشر بسیار بااهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاًبصورتباران است. دیگراشکال آن،تگرگ،برف،مهوشبنممی‌باشند. همچنین، از برخورد نور باقطرات باران،رنگینکمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند ودریاها هم وسیله ایبرای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی وآبشارهاهم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایشبه وسیله ی آب، نقش مهمی در شکلمحیطزیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوباترودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذمی‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندنچاهیاقناتاستخراج نمود. البته آب های زیرزمینیبه شکلچشمه یاچشمه آب گرمهم به سطح زمینمی‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزهاش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی راارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبویباتلاق هااستفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی مینوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی

آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند. ازجمله:

• حلالبسیار خوبیاست.
• چگالیبالاییدارد و جالب این که وقتییخمی‌زند یا حرارت می‌بیند، چگالی آن کاهشمی‌یابد.
• گرمای تبخیر آب بالاست. یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادیلازم است. این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می‌باشد. گرمای اضافی بدن با تبخیرتنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوستتعریقکاسته می‌شود.
• نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است. گهگاه شاهد نشستنحشرات روی سطح آببوده‌ایم. اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می‌شویدکه سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می‌رود؛ اما پاره نمی‌شود.
• آب مواد مختلف از جملهشکرونمک را براحتی در خود حل می‌کند. بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجاممی‌شوند. البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی‌شوند، مثللیپیدهاو دیگر موادهیدراتکربن‌دار. غشاء سلولی که حاوی لیپیدها وپروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلولرا بدقت تحت کنترل دارد.
• یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنییخمی‌باشد. هنگامی که آب بر اثر سرما به یختبدیل می‌شود، انبساط می‌یابد، بدین معنا که حجم بیشتری را اشغالمی‌کند.
• بنابراین، حجمی از یخ که هم‌حجم آب اولیه است، جرم کمتری دارد. بهاین علت می‌گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می‌شود که یخ رویآب شناور بماند. در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتراست.
• این ویژگی آب سبب می‌شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروعبه انجماد کند. این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتاندیده اید؛ درزمستانبا یخ زدن سطح آب دریاچه‌ها، لایهعایقی از یخ ایجاد می‌شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیریمی‌نماید. در این شرایط ،ماهی ها و دیگر آبزیانمی‌توانند در مناطق گرم‌تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.
• دیگر ویژگی غیر عادی آب،ظرفیت گرماییبالای آن می‌باشد. ظرفیت گرمایییک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می‌دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایشیابد. جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجهسانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرمآهن لازم است.

آب در زندگی روزانه

وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. آب در بیشترفرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد. هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آبمورد استفاده قرار می‌گیرد.تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می‌دهد. برایعملکرد درست، بدن ، روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب بهمقدار فعالیت بدن ، دمای هوا ،رطوبتو دیگر عوامل بستگی دارد. آب از طریقادرار ، مدفوع ، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفعمی‌شود.

بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثلباکتری یا دیگر عوامل بیماری‌زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد. البته برخی موادمحلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می‌کند. امروزه ، با توجه به رشد روز افزونجمعیت ، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.

راه حل های تحت بررسی، تولیدبیشتر آب ، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می‌باشد.

مصرف آشکار و نهان آب

تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می‌دهد کهمیانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر ، حدود 300 لیتر است. در حالی که مصرفنهان آب برای هر نفر ، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می‌باشد:

• آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید موادغذایی: 2600 لیتر
• تأمینانرژی: 2400 لیتر
• صنایع و معادن: 700 لیتر
• امور بازرگانی و خدمات: 34 لیتر

منبع کمیاب

در بسیاری از کشورها ، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می‌شود. بسیاری از جنگ‌ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبیبیشتر صورت گرفت. البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می‌کنند که بدلیلرشد جمعیت،آلودگیآب ها وگرم شدن زمینحادث می‌شود.

آب آشامیدنی

آب‌های آشامیدنی را از چشمه ها ، قنات ها و یا چاه ها استخراجمی‌کنند. بنابراین، برای تولید بیشتر آب ، می‌توان چاه‌های بیشتری ساخت. باران ودریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوانآب آشامیدنیمناسب نیستند. این گونه آب‌هارا بایدتصفیهنمود. روش های معروفتصفیه آب،تقطیر و جوشاندنمی‌باشند.

آب ، فرهنگ و مذهب

در بیشتر ادیان از جملهاسلام،مسیحیتویهودیت، آب ماده پاک‌کننده محسوب می‌شود. برای مثال، در مسیحیتغسل تعمیدرا درکلیسابا آب انجام می‌دهند.
دربسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن ، مرده را با آب پاکشستشو می‌دهند (غسل). در دین اسلام هم تنها پس ازوضوگرفتن (شستن بخش‌هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضهنماز را بجاآورد.

در مذهبشینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی ازآب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می‌شود.

انرژی آب Water Energy :

آسیاب های آبیشاید از 3 هزار سال پیش مورداستفاده بوده است. آسیاب های قدیمی دارای چرخ هایی قدیمی بوده که روی میله قائمسوار می شده اند.

رومی ها از آسیاب هایی با چرخ های قائماستفاده کرده اند در قرن شانزدهمانرژیآب بصورت صنعتی در آمدتکنولوژی پیشرفتهتولیدانرژیالکتریکی از آب در ابعاد بزرگ در قرن نوزدهم به وجود آمد انرژی آب یک منبع قابلتجدید«انرژی برگشت پذیر) و وابسته بهانرژیخورشیدی است.

اصول فیزیکیلازم برای استفاده از انرژی آب:

·         انرژیناشی ازآب درکاربردهای قراردادیتوان هیدرو الکتریکیمجموعانرژی پتاسیلکه وضعیت یاارتفاعمشخص می شود.

·         انرژیجنبشیکه با سرعتجریان آبمشخص می شود انرژی پتاسیل آب هایساکن با جریان یا سقوط آب به یکتوربین هیدرولیکیبه آسانی به انرژی جنبشیتبدیل می شود.

·         تعریف ارتفاع انرژی: ارتفاعمربوط به انرژی مفید در هر نقطه ازجریان آب با تخلیه ثابت راارتفاع انرژیگویند. و آن را با h_e نشان می دهند.

·         ارتفاع انرژی برای واحدجرمبصورت زیر معین می شود. h_e=Z+v²/2g که در این فرمول Z ارتفاع سطح آزاد آب و v سرعتمتوسط جریان آب و g شتاب گرانشی می باشد. چرخ هایی که درتوربینمورد استفاده قرارمیگیرد.

·         ارتفاع انرژی به ارتفاع آب سقوط نیز بستگی دارد. برای ارتفاع زیاداغلبچرخ پلتوننصب می شود برای ارتفاع متوسطحدود 100 متر بهتر استتوربین فرامیسانتخاب شود و برای ارتفاعکمترتوربین کاپلانترجیح داده می شود.

آب سخت:

اطلاعات اولیه

آبی که درطبیعتوجود دارد تقریبا همیشه ناخالصمی‌باشد. زیرا که اغلب دارایگچ،آهک ،نمک طعام،ترکیبات منیزیم،آهن،اکسیژنوازت،انیدرید کربنیک،ترکیبات آلیو غیره است و مقدار این اجسامدر آبهای مختلف متفاوت است در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند که معلقمی‌باشند و مقداریباکتری همدر آبها یافت می‌شود.

تعریف آب سخت

آب سخت ، سخت آبی است که در آنهیدروکربنات کلسیمو منیزیم و گچ موجودباشد.

تغییرات سختی آب

بر حسب آنکهآب در موقع نفوذ درزمین از قشرهای آهکی ومنیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکیسختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکناست تغییر نماید. معمولا سختی آبها درفصل بارانکم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

فواید آب سخت

آب سخت برایانسانمضر نیست بلکه مفید است و معمولاشکستگی استخوانهایآنهایی که آب سختمی‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند وبیماری راشیتیستکمتر در این اشخاص دیدهمی‌شود.

مضرات آب سخت

·         آب سخت برایرختشوییو مصرف در کارخانجات مناسب نیست.

·         آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوبچاییوقهوه می‌شود.

·         پخته نشدنحبوباتبا آب سخت

·         ضرر رساندن به جدارهدیگهای بخارو ایجاد قشر آهکی بر روی جدارهدیگ

·         خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون

·         مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها

رفع سختی آب

·         در تجارت تعداد زیادیموادشیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارایکربنات سدیمهستند. این مواد را قبل از ورودآب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این موادآهک و گچ را رسوب می‌دهند ودیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاکنمود.

·         یکی از اجسام گیرنده سختی آبتری ناتریم فسفات Na₃PO<SUB<4< sub> می‌باشد که با اسمآلبرت‌تریبکار می‌رود.

·         یون کلسیم موجوددر آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری کلسیمفسفات"PO₄»₂Ca<₃ می‌گردد و رسوبمی‌نماید.

·         بر اثر پختنبی‌کربنات کلسیمآب تبدیل به کربنات می‌شودو رسوب می‌نماید:

«Ca₃H»₂Ca→CO₃Ca + CO₂+H₂O

·         و بی کربنات کلسیم آب بر اثرکربنات سدیمهمگچو هم بی‌کربنات کلسیم بهکربناتکلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:

Ca₃H»₂Ca + CO₃Na₂ -----→ CO₃Ca + 2CO₃HNa

SO₄Ca + CO₃Na₂ ------> CO₃Ca + SO₄Na₂

اخیرا به مقدارزیاد ازصمغ‌های مصنوعیکه قادرند تعویضیونکنند برای رفع سختی آب استفاده می‌کنند. صمغ لواتیتدر آلمان وآمبرلیتودووکسدر آمریکا استعمال می‌گردد.

درجه سختی آب

درجه سختی آب را از روی مقدارکلسیمومنیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند.
در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یکلیترداشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یکاست. درفرانسهاگر آبی در یک لیتر ده میلی گرمکربناتکلسیم یا همسنگ آنکربنات منیزیمداشته باشد می‌گویند که یکدرجه سختی دارد. درانگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در 0.7 لیتر داشتهباشد یک درجه سختی دارد.

برای تعیین سریع سختی آب کارخانه شیمیایی واقع درآلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خطنشان لوله پر می‌‌نمایند و بوسیلهمعرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آنمی‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجهسختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه است.

دید کلی:

بسیاری از جوامع یا افراد قدر نعمت های موجود را نمی دانند و اینقدرنشناسی را بهره برداری نادرست از این نعمت ها نشان می دهند. یکی از این نعمت هایبزرگخداوند ،آب است. چونمنابع آبمحدود است باید در استفاده از آنهادقت کافی به عمل آید.

در بخشکشاورزیعوامل زیادی سبب هدر رفتن مقدارزیادی از آب می شود که بر فراز آنها عبارتند از:

·         آبیاری مزارعدر زماننامناسب:

آبیاری به هنگام ظهر که گرمای هوا سبب افزایشتبخیرمی شود ، مقدار زیادی از آب را هدرمی‌دهد.

·         غرقابی کردن زمین کشاورزیو نفوذ دادن آب بهاعماق زمین:

آب زیاد دادن به زمین سبب می شود که خاک تا عمق زیادی ازآب پرشده و فضاهای خالی آن پر شود.

·         آلودگیآبها:

به وسیلهسموم دافع آفات گیاهیو یا ریختنکودهای شیمیایی، آبها آلودهمی‌شوند.

·         آیا فکر جدیدی دارید که از هدر رفتن آب درکشاورزیجلوگیری کند.

تامینآب آشامیدنیشهر و روستا

مردم به آبسالم برای آشامیدن و پرداختن به امور بهداشتی نیاز دارند. تامین آب با صرف هزینه وسرمایه گذاری زیاد انجام می‌‌شود. در تامین آب سالم و مناسب ، به مراحل زیرینپرداخته می شود:

·         کشف منابعی که برای آشامیدن و سایر مصارف مردم مناسب باشد.

·         جمع آوریآبهای سطحییا بهره برداری ازآبهای زیرزمینی

·         تصفیه آببرای از بین بردن آلودگیهایاحتمالی

·         انتقال آب از محل تصویه به محل های مصرف (شهر و روستا)

·         مراقبت از تاسیسات ، کانالها و لوله های انتقال آب

همه موارداخیر به تخصص ، هزینه و زمان نیازمند است. بنابراین ، در مناطق شهری و روستاییآبهای آشامیدنی لوله کشی شده یا تصفیه شده با صرف مخارج زیادی فراهم می شود و بایددر استفاده از آنها دقت کافی به عمل آید. زندگی شهرنشینیوتراکم جمعیتدر شهرها و توجه به اموربهداشتی آنها سبب شده که نیاز بیشتری بهآب آشامیدنیسالم احساس شود. تامین آب مناطقشهری و روستایی گاهی سبب کاهش مورد نیاز کشاورزی وباغداریمی شود.

بهره برداری از آب در صنایع

در اوایلقرن بیستم ، از کل مصارف آب در جهان ، حدود 6% در بخش صنایع مصرف می شد. هم اکنوناین رقم 4.5 برابر شده است. درایران فقط 5% ازکل مصرف آب مربوط به صنایع می باشد. آبی که به صنایع می رسد، معمولاخیلی زود کیفیتخود را از دست می دهد. یا گرمای آن زیاد می شود و یاآلودگیشیمیایی و میکروبی پیدا می کند. گرمای آب مورد نیاز صنایع را می توان با برجکهای خنک کننده گرفت و آب را دوباره یا چندباره مورد استفاده قرار داد. اما رفعآلودگی شیمیایی یا میکروبی به تخصص و هزینه زیادی نیاز دارد. البتهآبهای آلوده صنعتیبه مدت زیادی در طبیعتباقی می مانند.

بحران آب

روند افزایشجمعیتو گسترش منابع و نیاز به آب برایتامین غذای بشری سبب شده است که آب به عنوان یک عامل حیاتی و بوجود آورنده بحرانتلقی شود. کافی است برای پی بردن به ارزش آب و نقش آن در ایجاد تنش های سیاسی بهجدالهای سران کشورها بر سر تقسیم آبها ومرزهای آبیتوجه شود.

برای حل اینبحران استفاده ازآبرودخانه ها تا یک سقف معینی مجاز است. آبهای مرزی حتی جنگهایی را بین کشورها بهوجود آورده و اختلافات اساسی ایجاد کرده که با مصرف مناسب و برنامه ریزی دقیق درمصرف می شود از این بحرانها خلاصی یافت.

مصرف بهینه آب

·         بر اساس بررسی های به عمل آمده میانگین آب مصرفی سرانه جهان (صنعتی ، کشاورزی وآشامیدنی) در حدود 580 مترمکعب برای هر نفر در سال است. متاسفانه این رقم در ایرانبا کمبودمنابع آب، 1300 متر مکعب در سال است. اینامر بیانگر اتلاف منابع آب و اسراف بیش از حد منابع حیاتی است.

·         مقدار مصرف سرانه آب لوله کشی آشامیدنی در شهرهای ایران در حدود 142 متر مکعبدر سال است که از مصرف سرانه برخی کشورهای اروپایی پرآب ، ماننداتریش (108 مترمکعب درسال) وبلژیک (105 مترمکعب درسال) بیشتر است. یکی از دلایلش این است که در ایران ازآب آشامیدنیتصفیه شده برایشستشوی اتومبیل، حیاط ، آبیاری باغچه ها ،استحمام،لباسشوییوظرفشوییاستفاده می شود. در حالی که در اکثرکشورها آب آشامیدنی از آبی که به سایر مصارف می رسد ، جداست.

·         برای بهره برداری درست از آبهای آشامیدنی بهداشتی ، شاید بهترین راه جدا کردنآب آشامیدنی از آبهای مصرفی دیگر است.

·         در کشاورزی بایستیروشهای آبیاریمتناسب با محیط باشد و یا ازروشهای جدید آبیاری استفاده شود که اتلاف آنها کم است. مثلاآبیاریبارانی یکی از راه هایبهره برداری از آبها در کشاورزیاست.

·         تهیه آبهای آشامیدنی بهداشتی شهر و روستا به علت اینکه تصویه می شوند، بسیارپرهزینه از آبهای کشاورزی و صنعتی است. بنابراین ، باید در مصرف این آبها دقت کافیبه عمل آید.

آلودگیآبها

مسائل بهره برداری از منابع آب جهان فقط به مصرف نادرست بر نمی‌گردد. گاهی انسان با کارهای نادرستشماهیت آب را تغییر می دهد که به آنآلودگی آب گویند. آلودگی آب تغییرات فیزیکی ، شیمیایی و زیستی (میکروبی) را شامل میشود. که عمده ترین این آلودگی‌ها را در زیر لیست می کنیم.

·         وارد کردنزباله های صنعتییا خانگی در آب

·         ریختنفاضلابصنعتی ، خانگی و بیمارستانی در آب

·         آلودگی حرارتی آبکه از طریق عملیات صنعتیدر آب رودخانه ها ایجاد می شود. مثلانیروگاه های تولید برق،تولید فلزاتو برخی کالاهای دیگر سبب آلودگیحرارتی آب می شوند. گرم شدن آبارگانیسم موجودات زندهجهان را به هم میزند. زیرا برخی ازگیاهان ،ماهی‌ها وموجودات زنده آبزیدر آب رودخانه ها ودریاچه ها تا دمای خاصی می توانند تحمل کنند و دمای بیشتر یا کمتر از آنها حیاتآنها را به خطر می اندازد. بنابراین ، آلودگی حرارتی نیز در نوع خود مهماست.

·         وارد کردنسموم دافع آفات گیاهیو کودهای شیمیایی آبرا آلوده می کند. ورودموادشیمیایی و عناصر نامطلوب در آب ، سببآلودگی شیمیاییآن شده و چون آب در طبیعت درگردش است ، آلودگی آب سریعا گسترش می یابد. جیوه ،سرب ، مواد شیمیایی سمی ، ازخطرناکترین آلوده کننده های آب هستند و برخی از این مواد ، سالها در محیط باقی میمانند و حیات جانداران و گیاهان را به خطر می اندازند.

چکیده:

·         میزان مصرف آب در بخشکشاورزی ایرانبیش از سایر بخش هاست.

·         تامین مصرفآب آشامیدنیشهر و روستاها با صرف هزینه هاو سرمایه گذاری زیاد انجام می شود.

·         بحران آبمنجر به بروز اختلافات و تنش هابین کشورها می شود.

·         یکی از راه های مصرف بهینه آب جدا نمودن آب آشامیدنی از سایر آبهای مصرفیاست.

·         انسان با فعالیت های خود سببآلودگیآب به طرق مختلف می گردد.

چرخهطبیعی آب

نگاه اجمالی

آبدر زندگی بشر اهمیت بنیادی دارد. از اینرو آب رامایه حیاتگویند. در روز گرم تابستان وقتیشیر آب قطع می شود ، ضرورت وجود آب درزندگی انساننمایان می گردد. انسان می تواندبدونغذا چند روزی را بگذراند ،اما بدون آب به زودی از پا در می آید.

·         آیا می توانید روزی را تجسم کنید که آب نداشته باشید؟

·         آیا آب را به بطور سالم و در حد نیاز استفاده می کنید؟

·         آیا آب به اندازه کافی و در همه جا در دسترس بشر هست؟

·         برای استفاده مطلوب از آب چه کار باید کرد؟ و غیره

موقعیت جهانی آب

مقدار آب موجود درکرهزمین تقریبا ثابت بوده است. این آب به مصارفآشامیدن،کشاورزی،صنعتو ... می رسد و زندگی بشر را بهبود میبخشد. اگر کره زمین ازفضا روئیت شود ، رنگ طبیعی آنآبی دیده می شود یعنی کره ای که بیشتر سطح آن را آب پوشانده است. یعنی بخش اعظم سطحزمین رااقیانوس‌هاودریاهافرا گرفته اند. از نقطه نظر حجم واندازه ، در حدود 97.2%از آبهای موجود درجو زمینو آب موجود در خاکها وآبهای زیرزمینیمی باشند.

آب شیرین

انسان برای انجام فعالیت هایشبه آب شیرین نیاز دارد. آب شیرین ، یعنی آبی که میزان نمکهای آن بسیار کم باشد. آباقیانوس ها و دریاها شور هستند و استفاده از آنها نیازمند تصفیه کردن آنهاست که اینامر به احداث مرکزتصفیه خانه آببا مکانیزم های پیشرفته تصویهنیاز دارد. هزینه بالای این امر سبب شده که انسان به آب های شیرین موجود درخشکیهاواتمسفر زمینقانع باشد. حجم آب شیرین درجهان بسیار کم و در حدود 2.8% از حجم کل آب جهان است. برای مصرف آب شیرین اندکموجود در جهان محدودیت هایی هم وجود دارد ، زیرا مقداری از آبهای شیرین جهان به شکلیخ دریخچالهای قطبیوکوهستانیقرار دارد که به این صورت قابلبهره برداری نمی باشند. اما انسان به آبهای شیرین موجود دررودها،دریاچه‌ها، وآبهای زیرزمینیدسترسی دارد. البته آبهایزیرزمینی که درلایه‌های داخلی زمینموجود هستند ، لازمهدسترسی به آنها مسائلی همچون اکتشاف ،حفر چاه،کانال کشی، و به کار بردندستگاههای پمپ آب، ایجادتاسیسات و لوله کشیرا در پی دارد.

گردش طبیعی آب

آبهای موجود در زمین همواره در حال تغییر شکل هستند. اینآبها ، حالاتمایع ،جامد وگاز به خود می گیرند ،جلوه‌های طبیعی آب بسیار وسیع است. مقداری از آن در زمین نفوذ کرده وآبهای زیرزمینیرا تشکیل می دهد. قدری از آنهم در درونشاخه‌ها،برگ‌ها،تنهوریشه درختانذخیره می شود. آیا جلوه هایدیگری ازآب هم می شناسید؟

آبموجود در اتمسفر زمین بر اثر گردش طبیعی آن هر 9 روز یک بار بینآسمانو زمین جابجا می شود. در هر سال اینعمل چندین مرتبه تکرار می شود. حجم آبی که در هر سال به وسیله گردش آب در طبیعتفراهم می شود ، در حدود 40000 کیلومتر مکعب است. انسان باتکنولوژیامروزی می تواند 25000 کیلومترمکعب آنرا مورد بهره برداری قرار دهد. ریزش های جویدر همه جای سیاره زمین یکساننیست و در برخی جاها بارندگی بیشتر از سایر مکانهاست.

وضعیتآبهای ایران

با توجه به قرار گرفتنایران در نواحیخشک و بیابان ، مقدار بارندگی و حجم آبهای ایران کافی نیست. و ریزش های جوی نیزبطور یکنواخت صورت نمی گیرد. میانگینبارندگی سالانهدر جهان در حدود 800mm تبخیر واقعیو 900mm تبخیر بالقوه می شوند. کشور ایران با اینکه 1.1% از مساحت خشکی های جهان را داراست ، فقط 0.345% از آبهایموجود در خشکیهای جهان را در اختیار دارد. از سوی دیگر در اغلب مناطق ایران ،ریزشهای جوی بصورت محلی و فصلی است که نیاز چندانی به آب برایکشاورزیدر پاییز و زمستان نیست ، همچنینبارندگی به طور یکنواخت در کشور توزیع نمی شود

محدودیت منابع آب وتوزیع فصلی نامناسب بارندگی دال بر این است که بایستی منابعآبهای موجود سطحیو زیرزمینی را به خوبیشناسای و مطالعه کرده و با برنامه ریزی دقیق ، بهره برداری صحیح از آنها صورت گیرد. البته مردم ایران از اول با این مشکل مواجه بوده اند و باحفر قنات و کاریز، بهره برداری از آبهایزیرزمینی را ابداع کرده اند. بااحداث سدو بندهای متعددی نیز آبهای سطحی رامورد استفاده قرار می دهند.

آنچه باید بدانیم

·         حجمآبهای شیرینقابل استفاده توسط انسان بسیارمحدود است.

·         میزان بارندگی سالانه ایران بسیار کمتر از میانگینبارندگیجهانی است.

·         پراکندگی بارش در همه جای ایران یکسان نیست و بیشتر بارندگی در زمان نامناسببرای کشاورزی صورت می گیرد.

·         برایبهرهبرداری صحیص از منابع آب بایستی ابتدا منابع را خوب شناخته و بر روی آنهابرنامه ریزی دقیق انجام داد.

آبزیرزمینی و محیط زیست

مقدمه

هر روزه در بخشهایی از دنیا ، از جمله در کشور ما ، بشر قسمت مهمی‌از آب مورد نیاز خود را از منابع زیرزمینی تامین می‌کند. در همین نقاطفاضلابهای شهریوصنعتی ، که اغلب آلوده هستند، به همان سفره آبها باز گردانده می‌شوند. به این ترتیب ،کیفیتآبزیرزمینی تنزل یافته و مشکلات زیست محیطی فراوانی بوجود می‌آید.

کیفیت آب

مقصود از کیفیت آب مقدار املاح محلول ،مواد آلی، ذرات کانی و همچنین دما ، رنگ ،بو ، مزه و دیگر مشخصات شیمیایی و باکتریولوژیکی و فیزیکی آب است. آبهای زیرزمینی ،بنا به شرایط مختلف ، به مقدار کم یا زیاد املاح محلول دارند و اصولا در طبیعتنمی‌توان نمونه‌ای از آب زیرزمینی یافت که مطلقا فاقد مواد محلول باشد. مقدار نوعنمکهای محلول در آبهای زیرزمینی بستگی به سه عامل : جنس خاکها ، سرعت حرکت و منشاآب زیرزمینی‌ دارد. در آبهای زیرزمینیکاتیونهابیشترکلسیم،منیزیم ،سدیم وپتاسیم وازآنیونها،انواعکانیهای کربناته ، بی‌کربناتها ،سولفاتهاوکلریدهابه صورت محلول یافت می‌شود.

کلریدها معمولا در نقاطی که نفوذ آب به دریاها ، فاضلابها و رسوبات نمکداروجود داشته باشد، بیشتر است. مقدارنیتراتهابطور طبیعی در آبهای زیرزمینیبسیار کم است، ولی نقاطی که فاضلابها به داخل زمین نفوذ می‌کنند، مقدار آن زیادمی‌شود. مواد محلول در آبهای زیرزمینی را توسط نمونه‌گیری از آب وتجزیه شیمیاییبدست آورده و مقدار آنها رابر حسب 'میلی گرم در لیتر' یا 'میلیاکی‌والاندر لیتر' بیان می‌کنند.

آلودگی آبهای زیرزمینی

در دهه‌های اخیر رشد جمعیت و فعالیتهای صنعتی واجتماعی ، علاوه بر ایجاد مسائل زیست محیطی دیگر ، در آلوده‌سازی آبهای زیرزمینینیز نقش مهمی ‌داشته است. می‌توان منابع آلوده‌ساز آبهای زیرزمینی را به صورت زیرطبقه‌بندی کرد:

·         فاضلابهای شهری و مناطق مسکونی که یا مستقیما وارد زمین شده یا پس از تخلیه درمخازنفاضلاب بهزمین وارد می‌شوند. این فاضلابها دارایآلودگی بیولوژیکیوشیمیاییهستند.

·         فاضلابها و پسمانده‌های صنایع که در گودالهایی انباشته شده یا به داخل چاههاییتزریق می‌شوند و قسمتی از آنها به سفره آب وارد می‌شود.

·         فاضلابهای آلوده‌ای که بطور ناخواسته از کارخانه‌ها و تاسیسات صنعتی نشتمی‌نمایند، یا بطور غیر قانونی در زمین رها می‌شوند.

·         زباله‌هایجامد شهری که معمولا در نقاطیانباشته شده و ممکن است توسط آب سطحی یا زیرزمینی ، قسمتهایی از آنها شسته شده و بهسفره آب وارد شوند.

·         زباله‌های جامد صنعتی که شسته شدنشان آلودگی شیمیایی ایجاد می‌کند.

آلودگی آب زمانی اتفاق می‌افتد که فضولات مایعی که مستقیما واردزمین شده یا آنهایی که از زباله‌های جامد شسته شده‌اند، از محل استقرار خود حرکتنمایند. در چنین شرایطی ، مقدار آلودگی وابسته به قابلیت تحرک مواد ، میزان دسترسیآنها به سیستمآبزیرزمینی ، ویژگیهای سفره آبها و آب و هوای منطقه می‌باشد. درخاکهای نفوذپذیرحرکت آلوده‌سازها نسبتا سریع است. البته بسته به سرعت حرکت آب زیرزمینی و مسافت طیشده ، ممکن است همه یا بخشی از آلودگی بیولوژیکی از بین برود.

در صورتی کهآلودگی شیمیایی ممکن است تا مسافتهای دور حمل شود. در سنگها حفره‌دار یا شکسته نیزمقادیر زیادی از آلوده‌سازها سریعا و در مسافتهای طولانی حمل می‌شوند. در مقابل ،مصالح نفوذناپذیر جلو حرکت آب زیرزمینی را می‌گیرد یا شسته شدن مواد را به منطقهاطراف منبع آلودگی ، مثلا محل انباشتن زباله‌ها ، محدود می‌کند. در مواردی که لایهنفوذپذیر ضخیم باشد، میزان آلودگی سفره آب قابل صرف‌نظر کردن است.

آب و هوا و آلودگی بیولوژیکی

نقش شرایط آب و هوایی در آلودگی بیولوژیکیآبهای زیرزمینی به این ترتیب است که در نقاط دارای بارندگی زیاد ، پتانسیل آلودگیبه مراتب بیشتر از مناطق دارای بارندگی کم است. در برخی از نواحی نیمه خشک ،پتانسیل آلودگی ممکن است ناچیز تا صفر باشد. در این نقاط تمام آب نفوذی یا توسطزباله‌ها و مواد آلوده جامد جذب و نگهداری شده ، یا به صورت رطوبت خاک در آمده کهآن نیز دیر یا زود تبخیر می‌شود.

شدت و مشخصات دیگر آلودگیهای تاخیریوابسته به میزانآبزیرزمینی و مدت زمانی است که آب در تماس با زباله‌ها و منابع آلوده کننده بودهاست. از این رو ، حداکثر پتانسیل آلودگی در نقاطی دیده می‌شود که از آب زیرزمینی کمعمقی برخوردارند و در نتیجه زباله‌ها و دیگر مواد باطله در تماس دائمی‌ با آبزیرزمینی هستند. در چنین نقاطی شسته شدن آلودگیها توسط آب زیرزمینی پدیده‌ای دائمی‌است.

آلودگیآب

دید کلی

·         آلودگی آب مشکل بزرگی است. به طوری که نتایج پژوهش پیرامون آن از صدها بلکههزاران مقاله ، مجله وکتابتجاوز می‌کند.

·         بنظر شما چه کسانی مشکل آلودگی آب را بوجود می‌آورند؟

·         چه کسانی بهای تمیز کردن آب را خواهند پرداخت؟

تاریخچه

·         در نوامبر سال 1986 بر اثر ریزش موادی شاملجیوه و انواعمواد آلی سمیمانندآفت کشهادررودخانه راین، تمامآبزیاناز شهر بال سوئس تا ساحل هلند کشتهشدند. در سالهای اخیر با غرق شدنتانکرهای بزرگ نفتی اقیانون پیمایا به گلنشستن آنها آسیبهایی بهحیات دریاییوارد آمد.

·         در سال 1983 بر اثر 11000 واقعه آلوده کننده در حدود 120 میلیون لیترمواد آلوده کنندهدر آبهای ایالات متحدهتخلیه شده است.

تعریف آلودگی آب

در سال 1969 برای آلودگی آب تعریفی ارائه داد: آلودگی آب عبارت است از افزایش مقدرا هر معرف اعم از شیمیایی ،فیزیکی یا بیولوژیکی که موجب تغییر خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه‌اششود.

عوامل آلوده کننده آب

آب یکی ازمهمترین و بنیادی‌ترین عامل حیاتموجودات زندهاست از این نظر جلوگیری ازآلودگی آب نیز به همان نسبت مهم و مورد توجه می‌باشد عوامل آلوده کننده آب بسیارگوناگون‌اند و می‌توانند هممنابع آبهای زیرزمینیو هم آبهای سطحی راآلوده کنند.

·         عوامل آلوده کننده آبهای زیرزمینی :

o        کانیهای موجود در معادن سطحی که در اثر تغییر و تبدیل به عامل آلوده کننده مبدلمی‌شود. مثلاآب جاریسطحی ( حاصل ازباران و …) هنگامعبور ازمعادن زغال سنگ،دی‌سولفید آهن « II ) ( پریت ) همراه بازغالسنگ را در خود حل کرده و سپس در اثر واکنش ، هوا آنرا بهاسیدسولفوریک تبدیل می‌کند. اسید حاصل ضمن عبور از لایه‌های مختلف مخازن زیرزمینی ،موجب آلوده شده آن می‌شود.

o        جمع شدنفاضلابهای شهریبویژه اگر در یک حوزه آهکی ویا شنی وارد شوند از آن که در معرض باکتریها قرار گیرند و تجزیه شوند، مستقیما وبراحتی به مخازن زیرزمینی نفوذ پیدا کرده و موجب آلوده شدن آنها می‌شود.

o        ضایعات رادیواکتیوی : یکی از عوامل آلودهکننده مهم منابع آبی زیرزمینی است که امروزه یکی از راههای رفع آنها که در حقیقتمشکل بزرگی برای صاحبانتکنولوژی هسته‌اینیز به شمار می‌رود دفنآنها در زیر زمین است علاوه بر دفن ضایعات رادیواکتیو در زیر زمین ، همهانفجار های هسته‌ایزیر زمینی نیز موجبآلوده شدنآبهای زیر زمینیمی‌شود.

·         عوامل آلوده کننده آبهای سطحی:

o        آلوده کننده‌های صنعتی:

o        بسیاری از ضایعاتصنعتی بهآبزیانزیانهای جدی می‌رسانند. این ضایعاتبرای خنثی شدن مقدار زیادی ازاکسیژن محلول در آب را به مصرف رسانیده و موجب کاهش اکسیژن مورد نیاز برای آبزیان می‌شود وتهدید به مرگ می‌کنند. از طرف دیگر بسیاری از خود این ضایعات سمی بوده و موجبمسمومیت آبزیان می‌شوند مانندفلزات سنگین،جیوه ،سرب ،مس و غیره.

o        واردشدنترکیباتفسفردار ونیتروژن‌داردر آب موجب رشدجلبک‌هائیمی‌شود کهضمن ایجاد بو و مزه غیر طبیعی آب ، اکسیژن آب را مصرف کرده و باعث کاهش میزان آن وبروز صدمات و تلفات آبزیان می‌شود.

o        فاضلاب خانگی

کلیهپاک کننده‌هاکه وارد آبهای سطحی می‌شوندترکیباتی را در آبها وارد می‌کنند که اگر خنثی نشوند و یا توسطمیکرو اورگانیسم‌هاتجزیه و تخریب نشوندبصورت سمی مهلک زیان بسیاری برای آبزیان ببار می‌آورند.

o        حشره کشها،سموم دفع آفات نباتیوکودهای شیمیایی:

o        که از ضروریاتتوسعه کشاورزیاست نا خواسته موجب آلودگیآبهای سطحی می‌شوند. مانندددت DDTرا نام برد.

چشم انداز آلودگی آب

·         ذخایر آبهای ما در آینده چگونه خواهد بود؟

·         آب آلوده شده برای %75 مردم جهان در کشورهای رو به توسعه مسئله بسیار جدیتریاست.

·         %80 بیماریهای جهان ناشی از آبهای آلوده شده است. در مقابل درصد بالای بیماریچه کنترلهایی انجام شده است؟

·         آیا تلاشی که برای بهبود کیفیت آب انجام شده کافی می‌باشد؟

·         آینده ذخایر آبها با این روند پیشرفت وتکنولوژیروز چگونه خواهد بود؟

آبمعدنی

نگاه اجمالی

آبهای معدنی ، از چشمه‌های طبیعی یا چشمه‌هایی که مصنوعاایجاد کرده‌اند، جریان دارند و آنها را در همان سرچشمه در ظرف مخصوصی پر می‌کنند وبرای مصرف حمل می‌نمایند. آب چشمه‌ها بطور کلی داراینمکهایی هستند که در موقععبور آب ازسطح زمیندر آن حل شده ولیآب مقطر فاقد این نمکهاست. مقدار این نمکها در آبهای معدنی بمراتب زیادتر و لااقل به یک درهزار می‌رسد.

ترکیبات آب معدنی

در آب معدنی ترکیباتی مانند نمکهایید و ترکیباتآرسنیک وترکیبات گوگرددار وموادرادیواکتیو و نظیر آنها وجود دارد که درآب معمولی نیست. از آنجائیکهترکیبات قشر زمین در نقاط مختلف ، متفاوت می‌باشد، مسلم است که ترکیبات آبهای معدنیهم فرق می‌کند. مثلا در یک آب معدنی مقدار کلرور سدیم زیادتر و در آب معدنی دیگرمقدارآهک زیادتر است.

طبقه بندی آبهای معدنی

آبهای معدنی را از روی اینکه چه ترکیبی بیشتر در آنوجود دارد طبقه بندی کرده‌اند.

آبهای معدنی اسیدی

این آبها باید لااقل در یک لیتر ، یک گرمانیدریدکربنیک طبیعی آزاد محلول داشته باشد.

• سرچشمه‌ها: مهمترین چشمه‌های انیدرید کربنیک‌دار درآلمان ،چشمه‌های مارین‌بادوچشمه زائربروندرهارتیو غیره می‌باشد. در ایران هم آب ترش راهرشتوآب علیاز چشمه‌های مهم می‌باشد. چشمه‌های قلیایی که دارای قسمت اعظم ازکربنات سدیممی‌باشند، معروفترینشان،چشمه‌های سالسبروندر آلمان وویشی__ در فرانسه می‌باشد.
• فواید آن برای بدن : انیدرید کربنیک محلول در آب موجبتسریع حرکت دودی‌شکل رودهمی‌گردد و مقدار عصاره‌هاییکه در روده ریخته می‌شود را زیادتر می‌کند. در نتیجه ،هضم غذاتسریع می‌شود. همچنین موجب زیاد شدن اسیدکلریدریکی که درمعدهتولید می‌شود، می‌گردد واثر اشتها آوردارد. آبهای قلیایی نیز فعالیت معده رازیاد می‌کنند و اسید معده را از بین می‌برند و درمعالجه درد مفاصلمؤثرند.

آبهای معدنی سولفات سدیم‌دار

آب این چشمه‌ها دارایسولفات سدیممی‌باشند، ولی علاوه بر آن ، اغلبکلرور سدیموبی‌کربنات سدیمهمدارد.

• سرچشمه‌ها: مهمترین چشمه‌های سولفات سدیم‌دارچشمه‌ مارین‌بادوچشمه‌ الستردرساکسنو غیره در آلمان می‌باشد.

آب چشمه‌های تلخ

مهمترینمادهشیمیایی که در آب این چشمه‌ها موجود است و موجب تلخی مزه آنها می‌گردد،سولفات منیزیممی‌باشد، اما علاوه بر سولفات منیزیم ، اکثراسولفاتسدیموکلرور سدیمهم در آنها وجود دارد.

• سرچشمه‌ها : مهمترین چشمه‌های تلخ در آلمان می‌باشند. چشمه فریدریکهالدرماینینگنوچشمه مدکنت هایمدرورتنبرگاست.
• فواید آن برای بدن : آبهای تلخ اثرات خوبی دربرطرف کردن یبوست و چاقیدارند. آشامیدن آب اینچشمه‌ها برای اشخاص ضعیف و کم خون و مسلول و نظیر این‌ها خوب نیست.

چشمه‌های کلرور سدیم

در آب این چشمه‌ها بیش از یک گرماملاح در لیتر موجود است و بیشتر این املاح نیز کلرور سدیم می‌باشد.

• سرچشمه‌ها : چشمه‌هایکیسینگنونوی‌هاسواقع در آلمان ازمهمترین چشمه‌ها می‌باشند.
• فواید آن برای بدن : اشخاصی که مبتلا به سو هاضمه و یا چاقی زیادمی‌باشند و یادستگاهتنفسی آنها خوب کار نکند، بر اثر آشامیدن این آبها بهتر می‌شوند.

آبهای آهن‌دار

آبهایی که در یک لیتر آب آنها بیش از ده میلی گرمآهن به حالت محلول موجودباشد، از آنجائی که آبهای آهنی زود تجزیه و آهن آنها ته نشین می‌شود. معمولا درهمان سرچشمه‌ آنرا می‌آشامند.

• سرچشمه‌ها : نمونه‌ای از چشمه‌های آهندار در ایرانآب گرم محلاتاست. مهمترین چشمه‌های آهنی در آلمانچشمه‌های پیرمونتوچشمهشوالباخوچشمه الکسی بادو غیره می‌باشد.
• فواید آن برای بدن : آبهای آهن‌دار برایدرمان کم خونیبسیار مفید می‌باشد.

آبهای گوگردی

این آبها دارای هیدروژن سولفوره آزاد و یا هیدروسولفور و یاهر دوی اینها می‌باشند ( بوی هیدروژن سولفوره ، شبیه بوی تخم مرغ گندیده است 

• سرچشمه‌ها : آبهای گوگردی دراسک لاشاپل ( آخن ـ آلمان ) همچنیندربادننزدیکوینهو دراکس لبنهم موجود است. در ایران نیزآب اسک، نمونه‌ای از آبهای گوگردی است.
• فواید آن برای بدن : آبهای گوگردی دردرمانروماتیسموامراض جلدیومسمومیتهای فلزیتجویز می‌شود.

آبهای ‌آهک‌دار

این آبها دارای نمکهایی هستند که قسمت اعظم آنها کربناتاسید کلسیم و کربنات اسید منیزیم و گچ و انیدرید کربنیک می‌باشد.

• سرچشمه‌ها : در آلمان چشمه‌های آن درویلدونگنووایسنبورگو محلهای دیگر واقع می‌باشد. در ایران آب گرم راه همدان نمونه‌ای از آبهایآهک‌دار می‌باشد.
• فواید آن برای بدن : آبهای آهکدار دردرماننارسایی کلیهودرمان نارحتی اعصابودرمان اگزمای پوستو غیره توصیه شده‌اند.

چشمه‌های آرسنیک‌دار

این چشمه‌ها دارای مقدار جزئیآرسنیک هستند که بعلت کمی مقدار اثر کشندگی ندارد بکله بطور کلی برای تقویت بکارمی‌رود.

• سرچشمه‌ها : محل اینچشمه‌های دورک هایمر ماکس کولواقع در آلمانوچشمه لویکوواقع در شمال ایتالیا می‌باشد.
• فواید آن برای بدن : آشامیدن آب این چشمه‌ها برایرفع کم خونیو ضعف ناشی از کمی غذا و غیره مفید است.

آبهای یددار

آب این چشمه‌ها را بیشتر برای آشامیدن و نه حمام گرفتن مصرفمی‌کنند وید موجود در آنها ، همدستگاه گوارشو هم غدد گلو را تحریک به کارو ترشح می‌کند.

املاحمحلول در آب

دید کلی

بطور طبیعی ، املاح متعددی درآب وجود دارند، ولی علاوه بر ایناملاح ، بعضیموادشیمیایی در خلال فرآیندتصفیهبه آب علاوه می‌گردند، از اینرو استکه در پایان تصفیه و یا بطور کلی قبل از مصرف آبها، باید از نظر کیفی کنترل شوند. در مورد بعضی از این املاح توضیحاتی داده می‌شود.

مس (Cu)

مس، در آبهای طبیعی بندرت دیدهمی‌شود و وجود ترکیبسولفاتیآن برای ماهیان بسیار مضر است، بطوری که 0,12 میلیگرم در لیتر آن در آب برایماهی قزل آلاکشنده است و انواعدیگرماهیهابه اینماده ، حساسهستند و مقاومترین ماهیها در محیطی با 1.2 میلیگرمسولفات مسخواهدمرد. در پس‌آبها ، غالبا بعلت عبور آن از مبدلهای حرارتی مس و یا معرف سولفات مس دراستخرهای شنا برای جلوگیری از رشد الگ‌ها ، می‌توان به مقدار قابل توجهی مس برخوردنمود.

مقادیر زیاد مس در آب ، علاوه بر ایجاد طعمهای نامطلوب و نامطبوع ،باعث پیدایش لکه‌های سیاه ، روی موزائیک ، کاشی و لباسهای سفید در حین شستشو خواهدبود. مقدار1.0 ppm از مس در آبهای شهری مجاز تعیین شده است. (بدن انسانروزانه به2-1میلی گرم مس نیاز دارد.

روی (Zn)

وجود انسان همانند مس بهروی نیاز دارد (حدود 100 میلیگرم در روز) و اینفلز ، همانند مس از طریقادرار و مدفوع قابل رفع است و در بدن انباشته نمی‌شود و از اینرو از نظر سلامتی ،حتی 40 ppm مجاز می‌تواند باشد، ولی مقادیر بیش از 5 ppm آن در اثرتولید هیدرات و هیدروکربنات روی ، طعم نامطبوعی در آن ایجاد می‌کند و آبهای قلیایی، حتی رنگشان هم شیری می‌شود.

سرب (Pb)

سرببرخلاف مس و روی در بدنانسان انباشته می‌شود و متابولیسم بدن نیز چندان نیاز قابل توجهی به این ، فلزندارد. مسمومیت با سرب ، به همراهکم خونی، بی‌اشتهایی و دردهای عضلانیاست. این عوارض گویا زاییده جایگزین شدن سرب بجایکلسیمدر ترکیب استخوانهاست که مرکزخونسازیمی‌باشند. علاوه بر این ، سرب ، عملکردآنزیمهای سازندههموگلوبین را مختل می‌نماید.

سرب که به آسانی از طریقپوست ،مخاط،تنفس وتغذیه جذبمی‌شود، به علل مختلف درمحیطزیست پراکنده است. از مهمترین این علل وجود سرب در سوخت اتومبیلهاست. در ضمنوجود بعضی آلیاژهای سربی که بعنوان لوله‌های انتقال آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقدار مجاز سرب در آبهای شهری ، کمتر از 0.5 ppm است.

آرسنیک (As)

آرسنیکمانند سرب در بدن انباشته می‌شود و میزان ناچیزی از آن دفع می‌شود. این فلز ، مسمومکننده است و حتی می‌تواند از طریق شستشوی زمینهای زراعتی ، علوفه حیوانات را نیزآلوده نموده و موجب مسمومیت چهار پایان گردد. تاثیرسرطان‌زایی آرسنیک (پوست) تایید شده است. مقدار مجاز آن در آب ، 0.05 ppm است.

آهن (Fe)

آهنیکی از فراوانترینعناصر موجود در طبیعتاست و علاوه بر این ، ترکیبات آهن به مقدار زیادی درتصفیه آبهامورد استفاده است. در ضمن بعلتاستفاده فراوان از لوله‌های آهنی انتقال و توزیع آب و با در نظر گرفتن این کهخوردگی آهن در آب بسرعت صورت می‌گیرد، می‌توان انتظار داشت که در آبهای شهری نیز آهن وجودداشته باشد.

آهن همانند مس و روی در بدن انسان انباشته نمی‌شود و بدن انساندر تشکیلهموگلوبینخون به این عنصر نیازمند است، بخصوص در موارد کم خونی و اواخر دوران بارداریزنان از طرفپزشکان تجویز می‌شود. با در نظر گرفتن کلیه جوانب امر ، تا مقدار 0.3 ppm آهن در آبهای شهری مجاز است. وجود بیش از حد آهن ، در صنایعکاغذسازی ، یخ‌سازی ، لباسشویی بعلت ایجاد لکه‌های قهوه‌ای رنگ (اکسید آهن) مشکلاتیرا بوجود می‌آورد.

منگنز (Mn)

منگنزبا وجوداین که همانند آهن از بدن دفع می‌گردد، ولی مقدار بیش از حد آن که غالبا در اثرمصرف مداوم وارد بدن می‌شود، باعث اختلال در بعضی ارگانهایمغزمی‌گردد و حتی ممکن است منجر به مرگشود. املاح منگنز نظیر آهن ایجاد لکه‌های سیاه و قهوه‌ای بر روی کاشی ، پارچه ،کاغذ و غیره می‌نماید. زیادی منگنز علاوه بر آنکه طعم نامطلوبی ایجاد می‌کند، موجبایجاد بلورهای رسوبی در جدار لوله‌های انتقال می‌گردد.

بدن انسان روزانه به 10 میلیگرم منگنز نیازدارد که از طریق تغذیه تامین می‌گردد و از اینروست کهمنگنز تا مقدار 0.05 ppm در داخل آب شهری مجاز اعلام شده است.

کادمیم (Cd)

کادمیماززمره عناصری است که در بدن انباشته می‌شود و مقدار کمی از آن دفع می‌شود. املاحمحلول این فلز ، باعث سوزش جدارمعدهورودهمی‌گردد. این فلز بر روی حیواناتی نظیرخرگوشاثرات نامطلوبی نظیر کاهش هموگلوبین خون و پوسیدگی دندان داشته است. مقدار مجاز آن 0.01 ppm است.

سلنیوم (Se)

این عنصر که از نظر پرورش چهار پایان اهمیت دارد و تغذیهگیاهان حاوی این عنصر ، موجب ذخیره آن درکبد وکلیه می‌گردد. آزمایشاتی که بر روی خرگوش انجام یافته ، نشان دهنده آن است که ترکیباتآلی آن بویژه موجبسرطان کبداست. این عنصر بطور کلی برروی موجوداتی که درمحیطهایی با غلظت زیادسلنیومزندگی می‌کنند، دیده شده است وتحقیقات بیشتری در این زمینه ادامه دارد.

خوشبختانه مقدار سلنیوم در آبهاچندان قابل ملاحظه نیست. ولی در بعضی خاکها و گیاهان به مقدار قابل توجهی از آنبرخورد شده است. مقدار مجاز این عنصر در آبهای شهری حدود 0.01 ppm تعیین شدهاست.

آلومینیوم (Al)

این فلز به صورت سولفاتش درتصفیه آبمورد استفاده است و همچنین بعلتمصرف ظروفآلومینیومی و همین طور بعلت تماس انسان با خاک به مقدار زیادی وارد بدن می‌شود. خوشبختانه اینفلز ، مسمومیت‌زا نیست.

کروم (Cr)

کرومدر صنایع مصرفزیادی دارد و خوشبختانه مسمومیت‌زا نیست.

جیوه (Hg)

این عنصر خطرناک ، بشدت مسموم کننده است. متاسفانه با صنعتی شدنجوامع ، مقدار این عنصر رو به افزایش است. بطور کلی وجود این عنصر در آبهای شهریحتی در مقادیر فوق العاده ناچیز نیز ممنوع است. براساس آمار منتشره بتنهایی در سال 1974 حدود 10 میلیون کیلوگرم جیوه از طرق گوناگون به محیط زیست وارد شدهاست.

کلسیم و منیزیم (Ca و Mg)

این دو فلز از مهمترین عناصر مورد نیاز بدنهستند و ترکیبات آنها نیز ، نقش پراهمیتی در صنایع دارند. املاح این دو فلز موجبسختی آب هستند.

سیانور (^-CN)

سیانور،آنیونی است که بندرت در آبهای سطحی و زیرزمینی دیده می‌شود. ولی متاسفانه در صنعت مخصوصادر صنایعآبکاری، مصرف زیاد آن باعث ورود آن در محیطزیست از طریقپس‌آبهایصنعتی می‌گردد. این آنیون به شدت مسموم کننده است. انسان و ماهیها با مصرفمقادیر بسیار کمی از آن به هلاکت می‌رسند بطوری که در محیطی با غلظت سیانور 1 ppm ماهی قزل آلا را در مدت 20 دقیقه به هلاکت می‌رساند.

از اینرو وجوداین ترکیب در آبهای آشامیدنی ، غیرمجاز تلقی می‌شود.

کلرورها و سولفاتها

این دو آنیون به مقدار بسیار زیادی در آبهای سطحی وزیر زمینی دیده می‌شوند و مقدار مجاز آنها در آبهای شهری در حدود 250 ppm است. ترکیبات بسیار غلیظ آنها به صورتهایسدیم ،پتاسیم ومنیزیم درآبهای آشامیدنی ایجاد طعم کرده و در مصرف کننده ایجاد ناراحتیهایی به صورتهای مختلفمی‌کند. آبهایی که مقدار کلرور آنها بیش از حد است، شور و آبهایی که مقدار سولفاتسدیم و سولفات منیزیم آنها زیاد است، گس و تلخ مزه می‌باشند. چای یا قهوه تهیه شدهبا آبهای کلرور و سولفات‌دار ، بد طعم و بد رنگ هستند.

ید

معمولا در آبهای طبیعی به مقدار کمی ،ید وجود دارد. ولی در آبهای شورطبیعی مقدار آن نسبتا زیاد است. ید در صنایع بعنوان ضد عفونی کننده قوی مصرف می‌شودو از یکی از موارد مصرف مهم آن ، ضد عفونی آب استخرهاست. ید محلول در آب علاوه براینکه بصورتI₂ وجود دارد، بصورتHOI (اسید هیپویدیک)، یون^-OI (هیپویدیت) و یون^-I₃ نیز یافت می‌شود.

یدیکی از عناصر مورد نیاز غده تیروئید در ساختن تیروکسین است. مرض گواترنشانهکمبود آن است. گرچه مصرف ید از طریق آب آشامیدنی مفید است، ولی گاها ایجاد حساسیتمی‌کند. لذا در سالهای اخیر ، ید را همراه با مصرف نمک طعام تجویز می‌کنند. از موادغذایی یددار می‌توان کلم ، ماهی و هویج را نام برد. زیادی ید در بدن موجب بیماری بهنامیدیسیماست که علائم اولیه آن ، جاری شدن آب دهان ، بینی و چشم است.

فلوئور

آنیونفلوئور بعلت نقش مهم آن در سلامتی دندانها اهمیت ویژه‌ای دارد.

آمونیاک ، نیتریت و نیترات آنها

مواد ازت‌دار بطرق مختلف نظیر تماس منابعآب با فاضلاب و یا تخلیه آبهای شستشوی زمینهای کشاورزی در رودخانه و از همه مهمتراکسیداسیون مواد آلی ازت‌دار نظیرپروتئینها موجدازت هستند. آمونیاک حاصله هم پساز مدتی به نیتریت اکسیده می‌شود و نیتریت هم به نیتراتتبدیل می‌شود. آمونیاک در درجه اول و نیتریت در درجه دوم ، موید آلودگی جدی آباست.

وجود نیترات و نیتریت در آبهای شهری برحسب میلی گرم در لیتر ازت ،نباید بیش از 10 باشد.

تعییناسیدیته آب

نگاه کلی

دی‌اکسید ‌کربن در محلولهای آبی به صورت آزاد یا به شکل یونهایکربناتی یا بی‌کربناتی وجود دارد. وجود اینگاز درآب می‌تواند ناشی از حلشدنموجوددر هوا و یا تجزیه مواد آلی موجود در آب باشد، با وجودی‌که مقدارموجود در هواکمتر از حدود 0.04 درصد است، ولی این مقدار در آبهای سطحی در مقایسه بااکسیژن محلول قابل توجه بوده و به 10ppm می‌رسد. درآب چاهها این مقدار تا حد 100ppm می‌رسد.

تأثیرمحلول در آب در تأسیسات صنعتی

خورندگییکی از تأثیرات مهممحلول در آباست،در آبتبدیل به اسید کربنیک می‌شود که ترکیبی خورنده است. مخصوصاً در PHهای پائین علاوهبر اینکه اسید کربنیک خورنده تولید می‌شود، خاصیت خورندگیاکسیژن همبالا می‌رود. از اینروست که بایدموجود در آبخارج شود.

در جوش‌آورها ، خورندگی ناشی ازاغلب در مسیربخار داغ و خطآب مقطر برگشتی دیده می‌شود و اینناشی ازتجزیهکربناتها و بی‌کربناتها در شرایطداخلی جوش‌آورها می‌باشد. هیدروکسید سدیم ، محصول جانبی این واکنشها می‌باشد. خورندگی بخار آب داغ و آب مقطر برگشتی اغلب در جوش‌آورهایی که آب مصرف شده در آنهادارای قلیائیت متیل اورانژ بالایی هستند بیشتر دیده می‌شود.

در این نوعجوش‌آورها مقدار تقریبیدر بخار داغ رامی‌توان با ضربقلیائیتمتیل اورانژ آب تغذیه به جوش‌آورها عدد و 0.7 بدست آورد و این بمعنی تجزیه 80% کربنات سدیممی‌باشد. یعنی اگر قلیائیت متیلاورانژ آب تغذیه به جوش‌آورها 100ppm باشد باید انتظار داشت که مقداردر بخار داغ 79ppm باشد که این مقداربشدت خورندهاست.

روش اندازه گیری

روشتیتراسیونمستقیم در محدوده 100ppm قابلاستفاده است. در این روشآزاد با محلولکربنات سدیم و یا یک محلول قلیایی دیگرترکیب و تولید بی‌کربنات خواهد کرد. پس از ترکیب کلیه، بی‌کربناتاضافی در محیط باقی خواهد ماند. در این شرایط که PH برابر 8.3 است. رنگ صورتیشناساگرفنل فتالینظاهر خواهد شد.

اگربلافاصله بعد از اضافه کردن معرف به ظرف حاوی نمونه آب ، رنگ قرمز ظاهر شود می‌تواننتیجه گرفت کهدر نمونه وجودندارد. اما اگر نمونه بی‌رنگ ماند، با کربنات سدیم تیتر می‌شود تا رنگ صورتی باپایداری 30 ثانیه حاصل شود.

عوامل مداخله کننده

وجود اسیدهایمعدنی ،فلزاتسنگین و مقدار زیاد مواد محلول در آباز عوامل مؤثر در اندازه گیری و نتایج هستند. طریقه نمونه برداریهم ازعوامل مهم محسوب می‌شود.

آب مقطر

نگاه کلی

آب طبیعی به علت خاصیت حل کنندگی خوبی که دارد معمولا دارای حجمبالایی از نمکهای محلول درآب می‌شود. CO₂ هوا بهخاطر انحلال در آب و تولیداسید کربنیکضعیف ، خاصیت خورندگی آب رابهبود می‌بخشد. بنابراین آب هنگام عبور از محیط‌های گوناگون مخصوصا محیط‌های آهکیمقداری از کربناتها را در خود حل می‌کند که این کربناتها همراه یونهایی مثلکلسیم،منیزیم و … باعث ایجاد سختی موقت می‌شود که با جوشاندن از بین می‌رود. البته یونهای منیزیم وکلسیم و سایر یونهای فلزی باسولفاتونیتراتو کلرو ایجاد سختی دائم می‌کنند. سختی آب باعث رسوب کردنصابون در آبمی‌شود (خاصیت کف کنندگی صابون را از بین می‌برد.)

اثرات زیانبخش ناخالصیهای آب در صنعت

آب درشیمی یکی ازمهمترین حلالها می‌باشد و معمولا از آن به عنوان حلال عمومی نام می‌برند و بنابراینکاربرد اساسی در صنعت دارد که برخی از کاربردهای مهم به این شرحمی‌باشد:

·         به عنوانحلال

·         به عنوان ماده اولیه برای شرکت درواکنشهایشیمیایی تهیه محصول

·         به عنوان ماده واسطه برای خارج کردن مواد ناخواسته

·         به عنوان بستر یا محیط واکنش

وجود ناخالصیها در آب باعث ایجادرسوب در دستگاههای حرارتی ودیگ بخارمی‌شود که این عمل باعث کاهش عمرمفید دستگاه می‌گردد. بخاری که از آبهای ناخالص تولید می‌شود دارای کیفیت بسیارپایینی می‌باشد به عنوان مثالسیلیسهمراه بخار خارج شده و در اثر سرد شدنرویپره‌های توربینرسوب می‌کند. خوردگی بویلرهاو تأسیسات حرارتی و لوله‌ها ، اتلافموادشیمیایی و باقی گذاشتن لکه روی محصولات غذایی ونساجیاز عوارض دیگر آبهای ناخالصمی‌باشد.

بهترین آب برای استفاده درصنعت آببدون یون است اما هزینه تولید آببدون یون بسیار بالاست. بنابراین در اکثر آزمایشگاهها و واحدهای صنعتی ازآب مقطراستفاده می‌کنند همچنین درمناطق کویریو خشک کهمنابع آب آشامیدنیمحدود می‌باشد. از روشتقطیر آب دریابرای تولید آب آشامیدنیاستفاده می‌شود.

روش تقطیر آب

تقطیر یک محصول وخالص سازی آن به فراریت اجزای آن محلول یعنی اختلافنقاط جوشآنها بستگی دارد. آب طبیعی از دوجزء حلال (آب) و مواد حل شده (انواع نمکها) تشکیل شده است. آب جزء فرار می‌باشد. دراثر حرارت آب بخار می‌شود و نمکهای موجود در آن در ظرفتقطیر به صورترسوب باقی می‌ماند. اگربخار آبحاصل را سرد کنیم بخار به مایعتبدیل شده و آب مقطر به دست می‌آید. با تکرار تقطیر می‌توان آب مقطر با خواص بهتریرا بدست آورد.

از آب مقطر به دست آمده در آزمایشگاههای شیمی بطور گستردهاستفاده می‌شود همچنین آب مقطر استریل شده درتزریقاتکاربرد فراوانی دارد. آب مقطر مانندآب آشامیدنیگوارا نمی‌باشد. زیرا مقداری ازاکسیژن محلول و همچنین برخی از یونهایی که باعث ایجاد طعم خوب آب می‌شود را از دست دادهاست. درتاسیسات آب شیرین کنبعد از اینکه آب شور راتقطیر کرده و آب مقطر تولید می‌کنند طی فرآیندهایی که روی آب انجام می‌دهند طعم آنرا بهبود بخشیده و برای نوشیدن مناسب می‌سازند.

برخی خواص آب مقطر

PH آبمقطر خنثی و در حدود 7 می‌باشد. رسانایی ویژهآن (عکس مقاومت) بسیار کممی‌باشد. زیرارسانایی الکتریکیآب با انحلال نمکها در آنافزایش می‌یابد. دمای جوش آن پایینتر از آبهای طبیعی می‌باشد و به علت عدم وجودمواد محلول خاصیت خورندگی ندارد.

گرم كردن آب با استفاده از روش هاي خورشيدي غيرفعال

تقريباً همه ي ما در زندگي روزمره به آب گرم شده توسط انرژي خورشيدي بر خورده ايم. تا به حال چند بار شيلنگ آب را باز كرده ايد و با آب بسيار داغ درون آن مواجه شده ايد؟ خورشيد بدون توجه به تمـايل شـما آب درون شيـلنگ را گـرم مي كند. سيستم هاي گرمكن آب خورشيدي غير فعال از قديمي ترين و رايج ترين انواع موجود در بازار مي باشند. هم اكنون تعداد بسيار زيادي از اين سيستم ها بر سقف منازل نصب شده اند. مدل هاي امروزي سيستم هاي خورشيدي غير فعال تفاوت زيادي با مدل هاي اوليه خود ندارند. همه ي آنها داراي مخازن نگهداري آب هستند كه در يك قوطي قرار داده مي شوند. يك سمت اين قوطي با شيشه پوشانده شده و رو به جنوب قرار داده مي شود. اين سيستم ها هيچگونه قطعه متحركي نداشته و چيزي در آنها وجود ندارد كه در اثر گذشت زمان خراب شود. علاوه بر اين، نياز به هيچگونه سوختي ندارند و آلودگي ايجاد نمي كنند. سيستم هاي خورشيدي غير فعال امروزه به نام هاي مختلفي در بازار وجود دارند: PSWH و ICS.

PSWH هاي امروزي معمولاً داراي مخازن 40 گالني هستند كه يك سمت قاب بيروني آنها با شيشه پوشانده شده است. اين مخازن با رنگ هاي سياه مقاوم در برابر دماهاي بالا پوشانده مي شوند. قاب بيروني نيز براي جلوگيري از اتلاف انرژي عايق كاري مي گردد كه البته كيفيت عايق كاري بستگي به شرايط آب و هوايي محل استقرار سيستم دارد. اندازه ي قاب بيروني بايد براي قرار دادن مخزن كفايت كند و به اندازه اي نيز بزرگ باشد كه بهره خورشيدي مناسبي دريافت كند. ميزان متوسط معادل يك فوت مربع (1/0 متر مربع) سطح شيشه بيروني براي هر 2 گالن آب درون مخزن است و براي يك مخزن چهل گالني مي توان از شيشه هاي دو جداره ي (76* 34) درهاي گلخانه ها استفاده نمود. گرمكنهاي خورشيدي داراي يك ورودي و خروجي براي جريان آب هستند. ورودي آب سرد توسط يك تكه لوله پلاستيكي در درون مخزن به قسمتهاي پاييني آن هدايت مي شود تا آب سرد در موقعيت صحيح وارد مخزن به قسمتهاي پاييني آن هدايت مي شود تا آب سرد در موقعيت صحيح وارد مخزن گردد. خروجي آب گرم نيز آب را از سطوح بالايي مخزن كه داراي آب گرم تر است، برمي دارد. توجه داشته باشيد كه يك مخزن 40 گالني پر از آب بيش از 350 پاوند (حدود 170 كيلوگرم) وزن دارد و زماني كه وزن قاب بيروني و شيشه ها را هم به آن اضافه كنيم متوجه مي شويم كه بهترين مكان براي نصب اين سيستمها روي زمين است. مكاني كه براي استقرار اين سيستمها در نظر مي گيريد بايددر بين ساعات 9 صبح تا 4 عصر (حداقل) در زير تابش آفتاب باشد.

اگر كلكتور (قاب) را بر بام ساختمان نصب مي كنيد، بايد تدابير لازم را براي فونداسيون آن نيز در نظر بگيريد.

در اين گونه سيستمها بايد از حداقل طول لوله كشي استفاده نمود تا از خطر يخ زدگي در زمستان كاسته شود. البته مخازن 40 گالني به ندرت دچار يخ زدگي مي شوند ولي يخ زدگي اين لوله ها بسيار محتمل است.

تمام لوله هايي كه در فضاي باز قرار دارند بايد به خوبي عايق كاري شوند. براي اتصال اين سيستم به موتورخانه منازل بايد آب سرد ورودي ساختمان را ابتدا به سيستم خورشيدي متصل كرد و سپس خروجي آن گرم آن را به ورودي آب منبع دو جداره (يا مبدل حرارتي موجود در موتورخانه) وصل نمود. تا زماني كه دماي آب خروجي از سيستم خورشيدي بيشتر از دماني تنظيم ترموستات ديگ باشد، موتورخانه به كار نمي افتد و تنها زماني كه دماي آب خروجي از سيستم خورشيدي به زير نقطه تنظيم ترموستات برسد، ديگ و مشعل به كار مي افتند و ميزان اختلاف دما را جبران مي كنند.

دماي آب خروجي از سيستم خورشيدي به عوامل متعددي وابسته است؛ مقدار تابش خورشيد، دماي هواي محيط، كيفيت عايق كاري، دماي آب تغذيه و ميزان تقاضا (ديماند) براي آب گرم، بر دماي آب خروجي از سيستم مؤثرند. در شرايط آب و هوايي معمول و عدم مصرف آب گرم تا ساعت 5 عصر، دماي آب خروجي سيستم خورشيدي به بالاي F 180 (C82) مي رسد. براي استفاده بهينه از آب گرم خورشيدي با هدف صرفه جويي در انرژي بايد برنامه زماني خاصي براي مصرف آب تنظيم نمودو فرضاً شستشوي البسه و استحمام را عصرها انجام داد.

نتيجه:

كشور ايران با توجه به موقعيت جغرافيايي ويژه اش، بهره بسياري از نور خورشيد مي برد و تعداد روزهاي تمام آفتابي در سال (در اكثر شهرها) بسيار بالاست. بنابراين منطقي به نظر مي رسد كه از هم اكنون برنامه ريزي هاي لازم براي استفاده از اين انرژي پاك و لايزال خداوندي كه به رايگان در اختيار ماست را در دستور كار خود بگنجانيم.

تعمير و نگهداري مبدل هاي حرارتي:

امروزه هيچ كارخانه يا مجتمع صنعتي را نمي توان يافت كه در چرخه هاي توليد و عمليات خود فاقد مبدل هاي حرارتي باشد. هر كجا نياز به تبخير، تقطير و سرد يا گرم كردن سيالات باشد مبدل حرارتي به عنوان دستگاهي كارآمد مورد استفاده قرار مي گيرد.

در يك مجتمع عظيم صنعتي نظير پالايشگاه نفت جهت تصفيه، تفكيك و بهينه سازي فرآورده هاي نفتي، اين مواد به طور دائم و در مبدل هاي حرارتي، كوره ها و چيلرهاي صنعتي در حال سرد شدن، گرم شدن، تبخير يا تقطير مي باشند و با توجه به اهميت اقتصادي اين مجتمع هاي صنعتي، پر واضح است كه حصول اطمينان از سلامت و بي عيب بودن مبدل هاي حرارتي براي مديران صنايع بسيار مهم و حياتي است. از اين رو در اين مقاله سعي داريم تا خوانندگان را با جزئيات تعميرات مبدل ها آشنا كنيم كه از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد:

جوشكاري ترك هاي موجود در جوش درزهاي داخلي و خارجي پوسته و نازل هاي مربوطه- تعمير و پر كردن نقاط خورده و ساييده شده در چانلها، سرپوش چانلها، سرپوش سرهاي شناور و سرپوش پوسته به وسيله جوشكاري- جوشكاري و تراش محل نشستن لايي ها- ساختن صفحه تيوب جديد و سوراخكاري آن، تعويض جزئي يا كلي تيوبها- تعمير و تعويض بافلها، ميله هاي رابط، لوله هاي فاصله دهنده يا آندها- تغيير و اصلاح در برخي از مشخصات و اندازه هاي قطعات مانند تغيير قطر تيوبها و در نتيجه تغيير صفحات تيوب و بافلها- پلاگ (مسدود) كردن تيوبها- شستشو و تميزكاري مبدلها و در نهايت روشهاي مختلف تست مبدل هاي حرارتي.

آماده سازي قبل از باز كردن قطعات

قبل از هرگونه اقدام در جهت پياده كردن اجزاء دستگاه از جمله مبدل حرارتي بايد اقدامات زير توسط مسئولين مربوطه انجام گيرند:

1-     اگر قـرار اسـت قسـمتهاي ديگر واحد صنعتي به كار خود ادامه دهند بايد دستگاه را باي پس (By-Pass) كرد؛

2-     محتويات ظروف، خالي و اگر آغشته به مواد نفتي و آتش زا هستند به وسيله بخار شستشو و بيرون فرستاده شوند.

3-     دستگاه مورد تعـمير را بايد به وسـيله ي صفـحات مسدودكننده از بقيه دستگاهها و سرويسهاي لوله كشي جدا كرد.

4-     اگر احتمال وجود گاز در دستگاه مي رود بايد دستگاه، تست گاز شود.

بيرون آوردن دسته تيوبها:

دسته تيوب را معمولاً به وسيله كشيدن آن از طرف صفحه تيوب ساكن يا به وسيله ي فشار دادن از طرف صفحه تيوب شناور يا تركيبي از اين دو روش از پوسته ي مبدل حرارتي بيرون مي كشند .

معمولاً در صفحه تيوب ثابت مبدل هاي حرارتي 2 عدد سوراخ رزوه دار براي نصب حلقه ي فولاي پيچ شونده در آن جهت بيرون كشيدن دسته تيوب از پوسته تعبيه شده است.

پس از پيچاندن و نصب اين حلقه ها در سوراخ هاي رزوه دار قلابهاي وسيله اي كه بايد دسته تيوب را بيرون بكشد در آنها انداخته و شروع به بيرون كشيدن دسته تيوب از داخل پوسته مي كنيم. وقتي دسته تيوب به اندازه كافي بيرون كشيده شد، براي نگهداري وزن آن و افقي نگه داشتن دسته تيوب از جرثقيل استفاده مي شود. به هنگام بيرون كشيدن و حمل و جابه جايي دسته تيوبها بايد جهت جلوگيري از صدمه ديدن تيوبها يا بافلها نهايت دقت را به عمل آورد.

تميز كردن مبدل هاي حرارتي

در مبدل هاي حرارتي با گذشت زمان و پس از مدتي كاركرد لايه هاي نازك رسوب سطوح انتقال حرارت را مي پوشانند و با ايجاد يك مقاومت حرارتي راندمان و ميزان انتقال حرارت در مبدل را كاهش مي دهـند. آب هـاي سخت و برخي از نمك هاي محلول در آب با افزايش درجه حرارت رسوب تشكيل مي دهند. سيالات آلي (مانند مواد نفتي) در درجه حرارت هاي بالا تجزيه شده و يك ماده سخت نظير ذغال كك به وجود مي آورند. امروزه روش هاي مختلفي زير براي تميز كردن مبدل ها وجود دارند.

شستشوي شيميايي

در چند سال اخير قدم هاي بزرگي براي تميز كردن مبدل هاي حرارتي با مواد شيميايي مختلف برداشته شده كه روش باصرفه اي نيز مي باشد. در اين روش رسوبات مختلف به وسيله ي مواد مناسب شستشو و بيرون رانده مي شوند. تركيبات و مقدار محلول هاي شيميايي مختلف و زمان شستشو با توجهبه نوع رسوبات و جنس تيوبها تعيين مي گردند. از جمله مواد شيميايي و محلول هايي كه براي شستشوي مبدلها به كار مي روند مي توان به انواع بازدارنده هاي شيميايي و مواد رسوب اشاره كرد.

شستشو با جت آبي

يكي از روش هاي تميزكاري و شستشوي سطوح داخلي و خارجي تيوبهاي مبدل هاي حرارتي است. امروزه سيستم هاي پيشرفته كامپيوتري براي اين نوع شستشو طراحي و ساخته شده اند. تكنيسين، تعميرات گام (فاصله مركز تا مركز دو تيوب مجاور هم) و چگونگي آرايش تيوبها براي كامپيوتر تعريف مي كند و روبات به طور كاملاً خودكار نازل واترجت را به ترتيب و با زمان كافي مقابل تك تك تيوبها قرار مي دهد و تمامي تيوبها تميز مي شوند

شن پاشي

          از اين روش به ندرت براي تميز كردن دسته تيوبها استفاده مي شود، زيرا امكان صدمه ديدن تيوبها وجود دارد، اما در مورد قسمتها و اجزاء ديگر مانند چانل، سرپوشها و پوسته مبدل روش بسيار مناسبي است.

مته زدن يا دريلينگ

دريلينگ روش مؤثري براي باز كردن تيوبهاي مسدود شده يا خارج كردن رسوبات سخت از داخل تيوبها است. مته ضمن چرخيدن در داخل تيوب رسوبات را مي تراشد (شكل 3) و در برخي از انواع آن آب پرفشار نيز از وسط مته بيرون مي زند و مواد زائد را به خارج مي راند.

همچنين با بستن برسهاي مخصوص به اين ابزار مي توان عمليات تميزكاري را نيز انجام داد.

سيركولاسيون سيال داغ

در صورت عبور دادن نفت داغ با سرعت زياد مي توان لجن و برخي از رسوبات را از تيوبها خارج نمود. آب داغ نيز قادر است برخي از رسوبات نمك دار را در خود حل و سطوح انتقال حرارت را تميز كند.

ميله يا سيخ كردن

          در اين روش به وسيله داخل كردن يك ميل گرد متناسب با قطر تيوب به داخل آن مي توان عمل تميزكاري را انجام داد.

تميز كردن به وسيله بخار

          جهت تميز كردن رسوبات سخت هيدروليكي (مانند مواد نفتي) از اين روش استفاده مي شود؛ بدين ترتيب كه دسته تيوب را در محلي مطمئن و ايمن قرار داده و با وسيله ي مناسبي مانند چادر برزنتي يا ورق يا هر وسيله ي ديگر آن را پوشانده و لوله ي بخار را در آن محل باز مي كنند تا دسته تيوب براي چندين ساعت در ميان بخار قرار گيرد و گرم شود. در نتيجه ي اين عمل رسوبات سخت نرم شده و سپس به وسيله جت بخار از داخل و خارج تيوبها خارج مي گردند.

شكل 2: شستشوي سطوح خارجي مبدل و دسته تيوبها با جت آب

هواي فشرده

          از اين روش براي خارج كردن نهايي رسوبات و مواد زائد يا آبهاي اضافي باقيمانده از روشهاي ديگر استفاده مي شود.

بازرسي فني مبدل هاي حرارتي

          وقتي كه دسته تيوب از پوسته خارج شد و مطابق روش هاي ذكر شده كاملاً از رسوبات و كثافات تميز گرديد و همچنين ساير قطعات مبدل مانند پانل و سرپوشها و داخل پوسته نيز تميز و شن پاشي شدند، قسمت هاي مختلف مبدل به وسيله ي بازرسان فني بازرسي مي شوند و تمام قطعات تميز شده از نظر خوردگي، سائيدگي، آبله اي بودن (Pitting)، ترك در بدنه ي پوسته يا در جوش درزهاي داخل و خارج نازل هاي پوسته، معيوب بودن، ضخامت تيوبها و لق بودن آنها – بيرون آوردن تعدادي از تيوبها جهت بازرسي، بررسي وضعيت محل نشستن لائي ها و ... مورد مطالعه و بررسي هاي دقيق قرار گرفته و در نهايت دستور تعمير جزئي يا كلي و يا تعويض قطعات از جمله تعويض تمام تيوبها به وسيله بازرسان فني داده خواهد شد.

تعويض كلي تيوبها

          قبل از اقدام به تعويض كلي تيوبها بايد مشخصات كامل دسته تيوب را يادداشت و نقشه ساده اي از آن تهيه كرد تا در موقع جمع كردن مجدد دسته تيوب اشكالي ايجاد نشود. سپس تيوبها تقريباً از 6 اينچي صفحات تيوب به وسيله ماشين اره بريده مي شوند و صفحات تيوب از دسته تيوب جدا مي گردند. حال براي خارج كردن تكه تيوبهايي كه در داخل صفحات تيوب باقي مانده اند بايد سر تيوبها را در صفحه تيوب با مته اي كه قطرش  اينچ كمتر از قطر خارجي تيوبهاست مته كرد و سپس به وسيله قلم و چكش تكه لوله ها را از صفحه تيوب خارج نمود. حال با استفاده از تيوبهاي جديد با مشخصات همان تيوبهاي قبلي (طول، جنس، گيج و قطر) و طبق نقشه و آرايش قبلي مجدداً دسته تيوب و اجزاء آن ساخته مي شود. وقتي دسته تيوب براي تعويض تيوب به كارگاه فرستاده مي شود، موقعيت مناسبي است كه اگر اجزاء ديگر مانند بافلها و تكيه گاه تيوبها و ... احتياج به تعمير يا تعويض داشته باشند انجام شود و هرگونه تغييرات و اصلاحات در اين فرصت اعمال گردد.

پلاگ (مسدود) كردن تيوبها

پلاگ، مسدودكننده اي است فلزي و مخروطي شكل كه بايد متناسب با قطر داخلي تيوب و از جنس مشابه تيوب باشد. استفاده از پلاگ غير همجنس مشروط به موافقت بازرسان فني است. پلاگ را در داخل هر دو سر تيوب سوراخ يا آسيب ديده مي گذارند و سپس با چكش به آهستگي ضربه مي زنند تا محكم شود. پلاگ و مسدود كردن تيوبها نشست را متوقف مي سازد و تيوبهاي معيوب را عملاً از سيستم خارج مي كند، اما از آنجا كه باعث كاهش راندمان و سطح انتقال حرارت مبدل مي شود، انجام آن از حدي بيشتر مجاز نمي باشد و در غير اين صورت كليه تيوبها بايد تعويض شوند. لازم به توضيح است كه تعداد تيوبهايي كه مي توانند پلاگ شوند بسته به شرايط مختلف فرق مي كند.

در واحدهايي كه داراي سرويس هاي دقيق و بحراني هستند، در صورتي كه يك درصد تيوبهايشان نشستي پيدا كنند بايد تمام تيوبها را تعويض نمود. در شرايط غير بحراني كه كم شدن سطح و راندمان انتقال حرارت در اثر مسدود شدن تيوبها مسئله مهمي را ايجاد نمي كند، مي توان 15 تا 20 درصد تيوبها را مسدود كرد. ولي به طور كلي در شرايط متعارف مي توان تا 10 درصد تيوبها را مسدود نمود.

ممانعت از خوردگي در مبدل هاي حرارتي

هرگاه دو فلز يا آلياژ غير همجنس در يك محيط الكتروليت داراي پتانسيل منفي تر باشد. براي مثال در مبدل هاي حرارتي كه جنس تيوبها و صفحه تيوب آنها از برنج و جنس چانل، سرپوش چانل و سر شناورشان از فولاد است. در هنگام سرويس و بهره برداري به علت اختلاف پتانسيل موجود قسمتهاي فولادي خورده مي شوند.

براي اينكه از اين خوردگي كه آن را خوردگي گالوانيكي مي نامند جلوگيري شود، از فلز يا آلياژي كه پتانسيل آن در جدول عمل گالوانيكي منفي تر باشد استفاده نموده و قطعه اي از آن را درون مبدل حرارتي نصب مي كنند.

وجود اين قطعه كه به آن آند فنا شونده مي گوييم باعث مي شود تا قطعات و قسمتهاي فولادي حفاظت شده و خورده نشوند.

جنس آندها معمولاً از منيزيم، آلومينيوم، روي يا آلياژهاي آنها انتخاب مي شود. آندهاي فناشونده علاوه بر اينكه داراي پتانسيل منفي تر نسبت به فلز مورد حفاظت مي باشند بايد از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه بوده و عمر مفيد آنها طوري محاسبه گردد كه بتوانند حداقل مبدل را تا تعميرات اساسي بعدي محافظت نمايند.

تست هيدرواستاتيك مبدل هاي حرارتي

مبدل هاي حرارتي را قبل از تعمير جهت عيب يابي و يا بعد از تعمير براي اطمينان از بي عيب بودن آنها تست مي كنند. براي تست هيدرواستاتيك مبدل ها از اب استفاده مي شود و فشار تست معمولاً 5/1 برابر فشار طراحي در درجه حرارت محيط است و اين فشار حداقل يك ساعت بايد ثابت بماند. تست هيدرواستاتيك مبدل ها شامل تست پوسته وتست تيوبها مي شود.

تست پوسته

يكي از روش هاي تست هيدرواستاتيك مبدل هاي حرارتي پوسته و لوله است. در اين روش چانل مبدل حرارتي باز است و تيوبها خالي هستند. آب توسط تست پمپ به داخل پوسته فرستاده مي شود تا به فشار تست مورد نظر برسيم و بعد براي مدت زمان معيني پوسته را به همين حالت تحت فشار هيدرواستاتيك نگه مي داريم. در صورتي كه مبدل از محل برخي از تيوبها در صفحه تيوب رول ليك (Rool Leak)  داشته باشد نشت آب در محل مذكور بر روي صفحه تيوب قابل مشاهده خواهد بود. همچنين اگر تيوبي سوراخ باشد آب از طريق سوراخ وارد تيوب شده و در نهايت از انتهاي تيوب كه در صفحه تيوب قرار گرفته بيرون مي ريزد و ما مي توانيم تيوب معيوب را به راحتي پيدا كنيم.

تست تيوب

يكي از روش هاي تست هيدرواستاتيك مبدل هاي حرارتي پوسته و لوله است. در اين روش چانل مبدل حرارتي بسته بوده و پوسته مبدل كاملاً خالي است. آب توسط تست پمپ به داخل چانل و تيوبها فرستاده مي شود تا به فشار تست مورد نظر برسيم و بعد براي مدت زمان تيوبها را به همين حالت تحت فشار هيدراستاتيك نگه مي داريم. در صورتي كه تيوبها سوراخ بوده ونشتي داشته باشند آب به داخل پوسته ريخته و از نازل سمت پايين پوسته خارج مي شود و بدين ترتيب مي توانيم به سوراخ بودن تيوبها پي مي بريم.

فيلتر هوا و فيلتر اسيون هوا

فيلتر‌هاي هوا در چند ساله  اخير از پيشرفت بسياري قابل برخوردار بوده‌اند. فيلتر‌هاي اوليه براي محافظت از ادوات مكانيكي تهويه مطبوع طراحي مي‌شدند ولي امروزه به آسايش و راحتي انسانها و نيز شرايط ايده آل محصولات و اشيايي كه در فضاي كار ادوات تهويه مطبوع قرار ‌مي‌‌‌ گيرند اهميت بيشتري داده مي‌شود محصول يا شي فوق الذكر مي‌تواند يك نيمه هادي حساس در يك كارخانه و يا يك اثر هنري نفيس در موزه باشد

امروزه به كيفيت هواي درون ساختمانها بهاي بسيار داده مي‌شود فيلتر‌هاي هوا عموماً مهم ترين عامل ايجاد مشكلات كيفيت هوا درون ساختمانها نبوده و لزوماً تنها راه حل اينگونه مشكلات نيز نيستند لكن در هر حال فيلتر‌هاي هوا نقش‌بسيار مهمي در كيفيت هواي درون ساختمانها و نيز محافظت از اشياء يا محصولات درون آنها ايفا مي‌كنند انتخاب مناسب و اصولي فيلتر مي‌تواند بر بسياري از مشكلات كيفي هوا غلبه نموده و نارضايتي‌ها را از بين ببرد و علاوه بر آن يك انتخاب مناسب بر عملكرد كلي سيستم مكانيكي تهويه مطبوع اثر دارد

به عنوان مثال مقاومت فيلتر در برابر جريان هوا به هزينه ‌هاي انرژي افزود و بازده فيلتر بر هزينه انرژي اثر مي‌گذارد يك فيلتر با بازده كم در برابر جريان هوا مقاومت زيادي از خود نشان نداده ولي صرفه‌جويي در انرژي ولي در مقابل ذرات زيادي را به درون كويل راه مي‌دهد اين ذرات به صورت عايق عمل كرده و از ميزان انتقال حرارت كويل كاسته و در نهايت مصرف انرژي را افزايش مي‌دهند امروزه با به كارگيري فيلتر‌هاي جديد كربن تركيبي مي‌توان تا سرحد امكان از هواي درون ساختمانها استفاده ‌نمود و كمتر از هواي بيرون استفاده نمود و كمتر از هواي بيرون بهره گرفت در يك مطالعه ميداني كه در موزه هنر بوستان انجام شده است.

آقاي وران يانگ مدير فني و خدماتي موزه به بحث درباره آلودگي‌هاي مولكولي در محيط موزه ها پرداخته است محيط تحت نظر ايشان يك ساختمان چند منظوره است كه براي نگهداري و نمايش آثارهنري كاربرد دارد هشتصد نفر در اين ساختمان به كار اشتغال دارند و علاوه بر ساختمان به بخش فروش و رستوران اختصاص دارد هدف اصلي از سيستمهاي تهويه در يك چنين ساختمانهايي ايجاد آسايش محيطي براي كاركنان و بازديدكنندگان و نيز حفاظت از آثار هنري است از آنجا كه سيستم تهويه مطبوع اين ساختمان وظيفه هوارساني به تمام نقاط و زوايا را بر عهده دارد فيلترهاي به كار رفته از نوع بازده هستند  به طور كلي ذراتي كه حتي اندازه آنها از ده ميكرون هم تجاوز نمي‌كند مي‌تواند مسائل و مشكلاتي را پديد آورند بخصوص ذرات ريز كربن سياه كه از خروجي سيستمهاي احتراق داخلي و نيروگاهها حاصل مي‌شود لكه ‌هايي براثار هنري ايجاد مي‌كنند سيستم فيلتر اسيون مورد استفاده ايشان تا حد زيادي از ورود اينگونه ذرات جلوگيري مي‌كند مشكل ديگر حضور تعداد زيادي باز ديد كننده در فضاي گالري‌هاست كه باعث انتشار تعدادي زيادي ذرات ريز در هوا شده و از طريق كانالهاي برگشت هوا به درون سيستم تهويه مطبوع راه مي‌يابند قارچها از ديگر مشكلات انبارهاي نگهداري آثار هنري هستند چون باعث خوردگي در كرباس ،كاغذ، چوب، و رنگ مي شوند سيستم فيلتراسيون به كار رفته در موزه هنربوستون شامل30/0 فيلتر 65/0 فيلتر سنتزي كيسه‌اي است.

آقاي يانگ در سيستم خود از چندين فن‌‌اوري جديد استفاده كرده است و علاوه بر فيلتر‌‌‌‌‌هاي ياد شده فوق از لامپها بسيار رضايت بخش بوده اند چون تقريباً هيچ اثري از رشد و نمو ميكروبي در داخل سيستم و نيز بو باقي نمانده است. او تصميم دارد در طولاني مدت اين لامپها را در تمام سيستمهاي خود نصب نمايد. علاوه بر مزاياي ذكر شده، لامپهاي پرقدرت UV-C مي توانند صفحات رطوبت زني و كويلهاي سيستم را استرليزه كرده و نياز به اعمال مواد شيميايي را حذف نمايند.

 اين مزيت زماني اهميت خود را نشان مي دهد كه بدانيد در اكثر موارد براي جلوگيري از آثار خورندگي مواد شيميايي نمي توان از آنها براي تميز كردن درون سيستم هاي تهويه استفاده نمود. با تمام اين اوصاف نبايد از نقش مهم نگهداري سيستم تهويه مطبوع غافل بود. برنامه معمول نگهداري فيلترها شامل سنجش مقاومت فيلترها، بازديد چشمي و تعويض منظم آنهاست. چون اگر فيلتري حين كار پاره شود، ورود مواد درون آن به سيستم، مشكلات بسيار زيادي ايجاد خواهد كرد.

طرز كار فيلترها

          از آنجا كه اندازه و نوع ذراتي كه بايد از هواي يك موزه تخليه شوند، مشخص است، بهتر آن است تا به روش كار فيلترهاي مكانيكي بپردازيم. كلاً چهار روش فيلتراسيون وجود دارد كه در اينجا به طور خلاصه به آنها اشاره مي شود:

1-      غربال كردن: اين فرآيند زماني اتفاق مي افتد كه اندازه ي ذرات معلق، از سوراخ هاي موجود در فيبر فيلتر بزرگ تر باشند. غربال كردن مهم ترين روش مورد استفاده در فيلترهاي هواي با بازده پايين است.

2-      تجاوز: اين فرآيند زماني روي مي دهد كه ذرات بزرگ و چگال نتوانند همراه با جريان هوا از اطراف فيبرهاي فيلتر عبور كنند و لاجرم با آنها تصادم مي كنند. گاهي هم براي بالا بردن بازده كاركرد اين پديده، محيط دروني فيلتر را به مواد چسبناك آغشته مي كنند. اين روش هم مانند روش غربال كردن در فيلترهاي هواي با بازده پايين كاربرد بسياري دارد.

3-      تداخل: زماني كه ذرات درشت همراه با جريان هوا در درون محيط فيلتر حركت مي كنند در نقاط خاصي به فيبرهاي فيلتر مي چسبند. اين روش بيشتر در فيلترهاي هواي با بازده متوسط به كار مي رود.

4-      انتشار: اين فرآيند بيشتر در ذرات بسيار ريز ديده مي شود. مولكول هاي هوا بر نحوه ي حركت ذرات بسيار ريز از درون محيط فيلتر تأثير مي گذارند. ذرات بسيار ريز در مسير حركت خود با مولكول هاي هوا برخورد كرده و طبق الگوهاي حركت براوني در تمام جهات پخش مي شوند. اين عمل باعث مي شود تا ذرات ريز با فيبرهاي محيط تماس حاصل نموده و به آنها بچسبند. اين روش بيشتر در فيلترهاي هواي با بازده بالا به كار مي رود.

افت فشار خط لوله

معادله 6015 براي تمام جريان هاي گاز – ذره در لوله استفاده مي شود. بنابراين جهت يافتن يك معادله ويژه ي انتقال فاز دقيق بايد عبارت مناسبي براي ترم هاي 3 (اصطكاك ديواره گاز) و 4‌ (اصطكاك ديواره و جامد) پيدا كنيم.

در فاز دقيق معمولاً اصطكاك ديواره و گاز مستقل از جامد و بدون حضور جامد فرض مي شود. بنابراين ضريب اصطكاك همان ضريب اصطكاك مربوط به گاز است (ضريب اصطكاك را fanning در نظر مي گيريم- به يك مسئله حل شده نيوماتيك فاز رقيق توجه كنيد).

شيوه هاي مختلف تخمين اصطكاك ديواره و جامد در مقالات علمي موجود مي باشند. در اينجا ما به بررسي دو رابطه ي اصلاح شده ي

-                            konno و saito (1969) جهت تخمين افت فشار ناشي از اصطكاك لوله و جامد در انتقال عمودي   و

-                            رابطه ي (1953)Ainkle جهت تخمين اين افت فشار در انتقال افقي مي پردازيم.

در انتقال عمودي (Konno & Siato, 1969) داريم:

و براي انتقال افقي:

يا

كه

و (Hinkle , 1953)

كه CD شريب دراگ بين ذره و گاز است (در جدول 1 ملاحظه كنيد)

نكته:

آناليز هينكل فرض مي كند ذرات هنگام برخورد با ديواره ي لوله مومنتوم (اندازه حركت) خود را از دست بدهند. بنابراين از فصل يك، نيروي دراك يك ذره منفرد به صورت زير داده شده است:

اگر ضريب تخلخل  ؟؟ باشد و تعداد ذرات در واحد حجم لوله Nv باشد در اين صورت:

بنابراين نيروي اعمال شده توسط گاز روي ذرات در واحد حجم لوله Fv است كه

بر اساس فرض هينكل ، Fpw معادل نيروي اصطكاك جامد و ديواره در واحد حجم لوله است

بنابراين

فاكتور (ضريب) اصطكاك در معادلات (6.17) و (6.19) كه همان fp است معرفي شده است.

معادله (15 .6) افت فشار در طول يك لوله مستقيم را بيان مي كند.

افت فشار به زانويي هاي مسير خط لوله هم وابسته است و تخمين ميزان اين افت فشار در فصل بعد بيان خواهد شد.

Bend (زانويي)

زانويي ها طراحي سيستم هاي انتقال فاز رقيق نيوماتيك را پيچيده مي كنند، بنابراين بهتر است حتي الامكان در طراحي نيوماتيك از زانويي كمتري استفاده كنيم. زانويي افت فشار را در خط لوله افزايش مي دهند و همچنين زانويي ها از مراكز عمده خوردگي و فرسايش ذره هستند.

در لوله هاي افقي و عمودي (مستقيم) زانويي ها باعث مي شوند كه جامدات با يك چرخش و جهش در حين عبور از زانويي روبرو شوند.

به علت اين پديده، ذرات به آرامي پايين آمده و سپس مجدداً به آهستگي حركت مي كنند آنگاه پس از عبور از زانويي دوباره شتاب مي گيرند كه اين منجر به افت فشار بالايي مي شود.

در لوله هاي افقي زمينه ي مساعدي براي جهش ذرات وجود دارد كه به شكل هاي مختلف در ته زانويي هاي افقي يا عمودي جمع مي شوند.

اگر اين نوع زانويي را در هر سيستمي داشته باشيم، ممكن است جامدات در بخش وسيعي از كف زانويي جمع شوند و از پراكنده شدن آنها در فاز گاز جلوگيري كند.

بنابراين پيشنهاد مي شود كه يا از زانويي ها در انتقال افقي و عمودي استفاده نشود و يا اينكه در نيوماتيك فاز رقيق از اين زانويي ها به كار نرود.

در گذشته، طراحان سيستم نيوماتيك به اين نتيجه رسيدند كه اين سيستم پس از گذشت زمان اختلاف شيب پيدا مي كند. اما اگر از زانويي با شعاع زياد استفاده مي شود ممكن است علاوه بر كاهش خوردگي باعث افزايش طول عمر bend هم بشود. اين زانويي كه elbow نام دارد را مي توان با كاهش زاويه تا 90 درجه به شكل زانويي درآورد.

Zent (1964) براي رفع مشكل فوق استفاده از سه راهي (tee) كور را پيشنهاد كرد (شكل 6.4) كه به جاي elbow در سيستم هاي نيوماتيك استفاده مي شود.

تئوري كه در شيت استفاده از اين سه راهي است اين است كه تجمع ذرات جامد ساكن باعث خاصيت ضربه گيري مي شود و ذرات در شاخه ي بسته ي غيرقابل استفاده ي tee تجمع كرده و فاز ساكن را تشكيل مي دهند و ذرات متحرك را هدايت مي كنند آنگاه خود ذرات ساكن سريع تر از شاخه ي ديگر به سمت بالا پرتاب مي شوند و اين شاخه مي تواند bend و يا elbow باشد.

Bodner (1982) تصميم گرفت به بررسي طول عمر و افت فشار انواع مختلف bend بپردازد. او به اين نتيجه رسيد كه سه راهي كور از سايه روشن ها به مراتب طول عمر بيشتري دارد. طول عمر اين روش حدود (15) برابر سايه روشن ها است. اين طول عمر بالا ناشي از انباشتگي ذرات جامد در شاخه كور سه راهي شمابه Bend بود.

بر خلاف آزمايشهاي تجربي، روش دقيقي براي پيشگويي افت فشار bend وجود ندارد. در صنعت افت فشار bend معمولاً به طور تقريبي معادل افت فشار 7.5 m از مقطع عمودي در نظر مي گيرند.

زماني كه رابطه دقيقي براي بيان افت فشار bend وجود ندارد مي توان از روش بالا به عنوان يك روش ابتدايي استفاده كرد.

تجهيزات

فاز رقيق در سيستمي كه در آن جامدات توسط هوا جريان مي يابند جابجا مي شود. جامدات از يك ناودان كه توسط جريان هوا تغذيه مي شوند به حالت چرخشي وارد مسير انتقال مي شوند. سيستم ممكن است فشار مثبت يا منفي يا تركيبي از اين دو باشد. سيستم هاي فشار مثبت معمولاً حداكثر به فشار گيج 1 bar محدود مي شوند و سيستم هاي فشار منفي كه تحت سيستم خلأ كار مي كنند به حدود 0.4 bar محدود مي شوند. سيستم هاي فشار منفي توسط دمنده يا مكنده ايجاد خلأ مي كنند. در سيستم هاي فاز رقيق كه در شكل هاي 5 .6 و 6 . 6 نشان داده شده اند دمنده ها معمولاً جابجايي دو جهت مثبت دارند كه ممكن است كنترل سرعت به منظور دي حجمي بالا داشته باشند يا نداشته باشند.

دريچه جريان هوا قادر است جامدات را با يك سرعت كنترل شده به داخل جريان هوا هدايت كند. معمولاً براي انتقال جامدات از feeder هاي پيچ دار استفاده مي شود.

سيكلون هاي جدا كننده (فصل 7 را ببينيد) براي جداسازي جريان جامدات از گازها در انتهاي خط لوله استفاده مي شوند.

انواع فيلترها و يا روش هاي مختلف جهت تميز كردن خط انتقال قبل از تخليه و يا تكرار چرخه استفاده مي شوند.

در بسياري از شرايط ممكن است استفاده از يك گاز براي انتقال مفيد نباشد (مثلاً هنگام استفاده از مواد سمي و راديواكتيو در كارخانه ها. يا مثلاً گازهاي ساكن قابل انفجار. و يا به منظور كنترل رطوبت براي جامداتي كه رطوبت هاي حساس دارند. در چنين مواردي يك loop بسته مورد استفاده قرار مي گيرد.

اگر يك دمنده ي جريان مثبت استفاده شود در اين صورت جامدات بايد توسط سيكلوني كه در خط لوله توسط يك فيلتر جاگذاري شده از گاز جدا شوند. اگر در پايين سيستم فشارها قابل قبول باشند (0.2 bar فشار گيج) در اين صورت از يك دمنده ي سانتريفيوژي و فقط يك سيكلون به صورت متقاطع استفاده مي شود. فن سانتريفيوژي قادر است مقدار كمي از جامدات را بدون صدمه به آنها عبور دهد. در صورتي كه دمنده ي جايگزيني مثبت ذرات ريز و غبار را عبور نخواهد داد.

6 . 1 . 6 انتقال فاز متراكم

در ابتدا يادآور مي شويم، تعاريف متفاوتي از انتقال فاز متراكم و رقيق وجود دارد. در اين بخش انتقال فاز متراكم به صورت جامداتي كه در گاز به حالت معلق هدايت مي شوند تعريف مي شود.

پديده ي جهش در انتقال افقي و شوك در انتقال عمودي است. بنابراين حتي رژيم فاز متراكم در نمونه هايي از هز دو انتقال عمودي و افقي مشاهده مي شود.

هز يك از اين نمونه ها ويژگي خاصي دارند كه رابط بين سرعت گاز، دبي جامد و افت فشار خط لوله را بهينه مي كنند. مثلاً‌در شكل 7 . 6، پنج نوع جريان متفاوت در انتقال افقي جريان فاز متراكم نشان داده شده است.

فاز متراكم پيوسته فازي است كه جامدات در آن همگي با هم از لوله خارج مي شوند. انتقال در اين حالت به فشار بالاي گاز نياز دارد و نيز لوله به كار رفته در اين انتقال بايد طول كوتاه و مواد دانه ريز (كه نفوذپذيري بالايي دارند) داشته باشد.

جريان فاز متراكم غير پيوسته منقطع را مي توان به سه نوع جريان مجزا تقسيم كرد:

-                            «جريان دو شاخه گسسته) كه در اين جريان جامدات تمام مقطع عرضي لوله را اشغال مي كنند.

-                            «جريان انباشته (dune)» كه يك لايه از جامد در حين انتقال ته نشين شده و به عنوان عامل ايجاد تلاطم عمل مي كند.

-                            تركيب دو حالت فوق كه مواد ته نشين شده تمام مقطع عرضي لوله را اشغال مي كنند اما جامدات در اين حالت گسسته نيستند (بنابراين «جريان جامد» شناخته مي شوند)

در اين حالتها با سرعتهاي كمتر از سرعت جهش مواجه هستيم كه در آن ذرات يا به صورت يك پايه در بالاي سوسپانسيون حركت مي كنند و يا ته نشين مي شوند و دوباره به اين لايه برمي گردند. در نتيجه سرعت گاز كم مي شود، ضخامت لايه جامد ته نشين شده زياد و سرانجام جريان dune خواهيم داشت. بايد توجه داشته باشيم كه:

1-     همه پودرها در اين نمونه هاي جرياني مشخص نيستند.

2-     در طول هر انتقال ممكن است با رژيم جريان بالاتري مواجه شويم.

فايده ي مهم انتقال از طريق فاز متراكم ميزان پايين گاز مورد نياز و نيز سرعت پايين جامدات است.

حجم پايين گاز مورد نياز به معني ميزان كم انرژي در هر كيلوگرم محصول انتقال يافته است و نيز به معناي خط لوله ي كوتاه تر و جداسازي و بازيافت جامدات و گاز است.

در واقع در بسياري از حالات، از آنجايي كه جامدات در گاز معلق نيستند ممكن است در انتهاي خط لوله نياز به فيلتر نباشد. سرعت هاي پايين جامد ممكن است باعث سايش شوند البته مواد شكننده ممكن است بدون خوردگي قابل توجه خط لوله از مسير انتقال عبور كنند ولي محصول دانه ريز تر مي شود.

جالب توجه است كه به حالت هاي فوق براي بهينه سازي جريان فاز متراكم نظر بيفكنيم. نمونه جريان فاز متراكم پيوسته از لحاظ سرعت پايين گاز و جامد قابل توجه است اما اشكالاتي نيز دارد كه به انتقال مواد دانه ريز در طول يك خط لوله كوتاه محدود مي شود و به فشارهاي بالا نياز دارد. جهش جريان در سرعتهاي بسيار نزديك به سرعت Sattation انجام مي شود. و بنابراين اين حالت از انتقال حالتي ناپايدار است. علاوه بر اين، نمونه هاي جريان، از لحاظ سرعت گاز و جامدات به صرفه نيستند. ما نمونه جريان فاز متراكم منقطع را از روي پلاگ ها و dunes مي شناسيم. بنابراين كار در اين ناحيه غير قابل پيش بيني است. اين جريان مي تواند انسداد خط لوله را بيشتر كند و نيز به فشارهاي بالا نياز دارد.

در بيشتر سيستم هاي صنعتي انتقال فاز متراكم سعي مي كنند طول پلاگ ها را كنترل كنند تا بيشتر بتوانند رفتار آنها را پيش بيني كنند در اين صورت مي توانند فرصت انسداد را كاهش دهند.

بنابراين لازم است تأثير افت فشار يك پلاگ جامد روي خط لوله بررسي شود. متأسفانه مشاهدات تجربي ضد و نقيضي در مقالات علمي گزارش شده است.

Konrad (1986) به اين نكته اشاره كرده است كه افت فشار در حين انتقال پلاك باعث افزايش

الف) خطي طول پلاگ

ب) مربع طول پلاگ

ج) exponentially طول پلاگ

مي شود.

يكي از اين تعابير ضد و نقيض توسط Klintworth و Marcus (1985) گزارش شده است. Wilson (1981) هم روي تأثير فشار بر تغيير حالت پلاگ كار كرده است.

ذرات غير چسبنده حجيم (نوعي ذرات گروه Geldart (D) {اين نوع ذرات در فصل 5 در مبحث فلوئيدايز شدن مورد بحث قرار مي گيرند}) هستند. بالا بردن خاصيت تراوايي پلاگ باعث بهتر عبور كردن از گاز در افت فشار پايين مي شود كه اين مطلوب است. در اين حالت فشار توليد شده در پلاگ ممكن است پايين باشد و حالت (الف) يعني وابستگي خطي به افت فشار رخ مي دهد.

پلاگ هاي ذرات چسبنده (مثلاً گروه Geldart) مي تواند هنگام مواجه شدن با فشارهاي معمولي در جريان گاز نفوذ نكند. در اين صورت يك مفهوم مكانيكي مانند پيستوني و سيلندر پيدا مي كند و فشار ايجاد شده در پلاگ بالا است.

فشار بالا ناشي از Shear stress است كه افت فشار را در طول پلاگ زياد مي كند.

در اين حالت، ميزان نفوذپذيري پلاگ، كه وابستگي بين طول پلاگ و افت فشار است معين مي شود. افت فشار در طول يك پلاگ مي تواند تعيين كننده خطي يا exp بودن باشد و براي اينها وزقائل شود.

ذرات چسبناك حجيم، پلاگ هاي قابل ته نشيني تشكيل مي دهند و براي انتقال فاز متراكم غير پيوسته مناسب هستند. در ساير موارد در جايي كه تماس تحت فشار و برخورد اعمال شود نيرو تا حدي بالا مي رود كه پلاگ هاي قابل ته نشين ايجاد شوند. انتقال فاز متراكم منقطع فقط در حالي ممكن است كه مكانيزم استفاده شده در طول پلاگ در انسداد جلوگيري كند.

تجهيزات

 در سيستم هاي صنعتي، تشكيل پلاگ به سه صورت است:

1- آشكار كردن پلاگ ها در ساختمان و كار مقتضي با اين حالت.

الف) استفاده از يك انشعاب (bypass) كه در پشت پلاگ فشار ايجاد مي شود و علت آن هواي انباشته در پشت پلاگ است؛ اين هوا از By pass عبور كرده و از انتهاي جلوي آن خارج مي شود. (شكل 8 . 6)

ب) استفاده از شيرهاي متحرك فشار كه هواي كمكي را وارد مسير مي كند تا پلاگ ها را به طول كوتاهتري بشكنند. (شكل 9 .6)

2- تشكيل پلاگ هاي پايدار: از مواد دانه ريز، به طور طبيعي در شرايط خاص پلاگ هاي پايداري تشكيل مي شود. جهت انهدام اين پلاگ ها مي توان آنها را توسط يكي از جريانات زير تحريك نمود:

          الف) استفاده از تيغه ي هوا جهت بريدن خوراك جامد در جريان فاز متراكم پيوسته يك مخزن توسط دميدن (شكل 10 .6)

          ب) استفاده از چند شير متوالي (شكل 11 .6) تا بدين طريق جريان فاز متراكم پيوسته را از زير مخزن تخريب كنند.

          ج) براي مواد ساكن كه از ديافراگم هوا كه در كف مخزن تعبير شده جهت ايجاد پلاك استفاده مي شود. (شكل 12 .6)

          د) يك نظريه جديد توسط Tsuji (1983) ارائه شدن كه در آن از جدول توپ تنيس براي جداسازي جامدات درون گاز استفاده مي شود.

3- فلوئيدايز شدن- افزودن هواي اضافه در مسير خط انتقال كه به جامدات هوا تزريق شده و به حالت معلق نگه مي دارد و بنابراين از انسداد جلوگيري مي كند.

آنچه از مكانيزم هاي مطرح شده براي حل مشكل پلاگ برمي آيد اين است كه در تمام سيستم هاي صنعتي انتقال فاز متراكم از اين روشها استفاده مي شود كه ممكن است باعث فلوئيدايز شدن شود (شكل 13 .6) يا اينكه نشود (شكل 14 .6)

كف مخزن به طور خودكار در هر سيكل پر مي شود، تنظيم و تخليه مي گردد. يك سوم زمان چرخه ي فوق جهت پر كردن كف مخزن صرف مي شود، كه خوراك سيستم ؟؟ 20 است و بايد توانايي آماده سازي ماكزيمم ??30 خوراك را نيز داشته باشد.

بنابراين انتقال فاز متراكم يك سيستم Batch است كه به علت فشارهاي بالاي توسعه يافته مي تواند انتقال فاز رقيق پيوسته باشد، زيرا از يك سيكل شير در آن استفاده مي شود. سيستم فاز متراكم مي تواند نيمه پيوسته هم باشد كه به طور موازي در كف مخزن ساخته مي شود.

طراحي انتقال فاز متراكم

در حقيقت سيستم انتقال فاز رقيق مي تواند با ايمني بالا با كمك روابط تجربي طراحي شود. طراحي اين سيستم ها بسيار كلي است.

اگرچه در تئوري معادله ي افت فشار دو فاز در معادله ي (15 .6) به دست آمده است؛ ممكن است اين معادله براي جريان فاز متراكم هم به كار رود و در واقع كاربرد كمي دارد.

از اين نتايج، مي توان جزئيات انتقال فاز متراكم مواد مانند سايز لوله، دبي گاز، نوع سيستم را به صورت بهينه طراحي كرد.

سيستم هاي فاز متراكم صنعتي بر اساس آزمايش هاي انجام شده با هم با نتايج مشابه تست مي شوند. جزئيات اين سيستم ها در مقاله ي (1990) Mills آمده است.

7 . 1 . 6 مطابقت سيستم براي پودر كردن

مي توان گفت هر پودري در فاز رقيق قابل حمل است اما محققين به علت جذب بالاي فاز متراكم درصدد برآمدند با مقايسه بين اين دو فاز بهترين فاز انتقال را بررسي كنند.

بيشتر روش هاي استفاده شده ي متعارف انجام تعدادي تست بر روي يك نمونه پودر در pilot است. اين روش مسلماً پر هزينه است.

راه حل بهتري كه توسط Dixon (1979) پيشنهاد شد و به طور وسيع به كار گرفته شد به صورت زير است:

ديكسون شباهتهايي بين فلوئدايز شدن گاز و انتقال فاز متراكم يافت و بر اين اساس يك روش مناسب جهت انتقال پودر در فاز متراكم طراحي كرد كه اين روش مبناي يافته هاي طبقه بندي شده ي Geldart (1973) درباره ي پودرها بود (فصل 5- فلوئيدايز شدن). كارهاي ديكسون در يك نمودار «نمودار Slugg» است كه الگويي براي فاز متراكم (براي ذراتي با سايز و دانسيته معلوم) پيش بيني مي كند.

ديكسون به اين نتيجه رسيد كه گروههاي A و B يافته هاي Geldart براي انتقال فاز متراكم مناسب بودند در حالي كه گروه هاي B و C در مجموع نامناسب نبودند.

Mainwaring و (1987) Reed ادعا كردند كه اگرچه ديكسون به نتايج بسيار مطلوبي از حالات مختلف انتقال فاز متراكم رسيده است ولي خيلي جالب نيست كه از نمونه ي اول در حمل پودر استفاده كنيم.

ادعاي اين نويسنده ها بر اساس نتايج اندازه گيري bench-scale (از مشخصات پودر قابل ته نشيني و هوادهي شده) است.

بر اين اساس پودرها به قابليت بالاي ته نشيني مي رسند كه ممكن است براي انتقال فاز متراكم و ايجاد پلاگ مناسب باشد.

با توجه به نتايج اين مؤلفان پودرهايي كه از هيچ يك از معيارها تبعيت نمي كنند براي انتقال سيستم هاي مرسوم مناسب نيستند.

Flain (1972)  پيش تر رفته و هماهنگي اي بين پودر و سيستم يافت. او دوازده ابزار جهت تماس اوليه ي گاز و جامدات در يك سيستم انتقال پيشنهاد كرد و مشخصات پودر را بر اين 12 ابزار منطبق نمود. اين يك گام مهم جهت استفاده از پودر ويژه جهت ابزاري خاص است.

2 .6 لوله هاي ايستايي (برج ها)

برج ها سال ها مورد استفاده بوده اند، به ويژه در صنعت نفت جهت انتقال رو به پايين جامدات از يك ناحيه ي فشار پايين به يك ناحيه با فشار بالاتر.

عملكرد اين برج ها توسط (1997) Knowlton بررسي شد.

نوعي برج سر ريز و ته ريز در شكل 15 .6 نشان داده شده است، كه در انتقال پيوسته جامدات از يك بستر فلوئدايز شده بالاتر به بستر فلوئيدايز شده پايين تر استفاده مي شود.

براي جامداتي كه رو به پايين منتقل مي شوند، بر خلاف اختلاف فشار گاز، بايد جريان رو به بالايي نسبت به جامدات برقرار شود.

اين اختلاف فشار توسعه يافته در بسترهاي فلوئيدايز شده و يا packed (توسط جريان گاز) افت فشار مورد نياز را جبران مي كند.

اگر گاز نسبت به جامدات (كه در حال حركت به پايين هستند) به سمت بالا جريان يابد دو امكان وجود دارد:

1-     گاز نسبت به ديواره لوله به سمت بالا جريان مي يابد.

2-     گاز با سرعت پايين تر از جامدات نسبت به ديواره لوله به سمت پايين جريان مي يابد.

بسته به سرعت نسبي گاز به جامدات جريان بسترهاي packed و فلوئيدايز شده يك لوله ممكن است به حالت هاي متفاوتي عمل كنند.

1 . 2. 6 لوله هاي قائم در جريان packed

اگر سرعت نسبي رو به بالاي (Uf - Up) كمتر از سرعت فلوئيدايز ((Uf – Up) mf) باشد جريان در بستر packed نتيجه مي شود و ارتباط بين سرعت گاز و افت فشار به طور كلي توسط رابطه ارگان (Ergun) (فصل 4 بخش 11 .4 را ببينيد) تعيين مي شود.

رابطه ارگان معمولاً جهت يافتن سرعت ظاهري گاز در بستر packed بيان مي شود. به هر حال، جهت محاسبه در لوله بهتر است كه رابطه ارگان را در قسمت سرعت بستر packed نسبت به جامدات بيان كنيم                    Urel = { Uf – Up }

(براي روشن شدن رابطه بين سرعت ظاهري و واقعي به بخش 4 .1 .6 مراجعه كنيد)

(b.24)                            U = - ?  Urel

با توجه به Urel رابطه ارگان به صورت زير درمي آيد:

اين رابطه مقدار Urel در يك افت فشار خاص به ما مي دهد.

حال علامت قراردادي براي سرعت ها در نظر مي گيريم:

براي لوله ها بهتر است سرعتهاي روبه پايين را مثبت در نظر بگيريم.

براي اينكه افت فشار را در جهت مورد نياز (فشار بالا در انتهاي لوله) ايجاد كنيم بايد گاز نسبت به جامدات به سمت بالا جريان يابد بنابراين Urel هميشه بايد منفي باشد.

جريان جامدات هميشه رو به پايين است. بنابراين سرعت واقعي Urel جامدات (نسبت به ديواره لوله) هميشه مثبت است.

اندازه و جهت Up و Urel ممكن است از رابطه Urel= Uf – Up به دست آيد. در اين حالت ممكن است مقدار گازي كه از لوله پايين مي رود تخمين زده شود.

2 .2 . 6 لوله قائم در جريان فلوئيدايز شده

اگر سرعت نسبي رو به بالاي گاز (Uf - Up) از سرعت نسبي فلوئيدايز شدن (mf(Uf - Up)) بيشتر باشد بستر فلوئيدايز مي شود.

در جريان بستر فلوئيدايز شده افت فشار مستقل از سرعت گاز است. با فرض اينكه جريان فلوئيدايز شده كل وزن ظاهري بستر را به وسيله جريان گاز حمل كند افت فشار از رابطه زير به دست مي آيد:

(6.26)

كه (؟) كاهش افت فشار در ارتفاع H جامدات است.

؟ ضريب تخلخل و Pp دانسيته ذره است.

جريان بسترهاي فلوئيدايز شده ممكن است همراه با ايجاد حباب باشد و يا نباشد. جرياني كه با حباب همراه نيست ممكن است فقط در گروه A از يافته هاي Geldart رخ دهد (در فصل 5 توضيح داده شده است) در اين حالت سرعت نسبي گاز بين سرعتهاي فلوئيدايز شدن و ايجاد حباب مي نيمم قرار مي گيرد:          (Uf – Up) > (Uf – Up) mb

براي گروه B يافته هاي Geldart (فصل 5) رابطه ي  (Uf – Up) > (Uf – Up) mf

و براي گروه A يافته هاي وي (Uf – Up) > (Uf – Up) mb جريان حبابي را نشان مي دهد كه فلوئيدايز شده است.

چهار نوع جريان بستر فلوئيدايز شده ي حبابدار در لوله ها ممكن است ايجاد شود كه اين جريانات به جهت حركت گاز در فاز حباب و فاز امولسيون نسبت به جداره بستگي دارند. اين فرآيند در نمودار 16 .6 نمايش داده شده است.

در عمل حبابها در لوله نامطلوب هستند. وجود حبابهاي بالا رونده از جريان جامدات جلوگيري مي كند و افت فشار گسترش يافته در لوله را كم مي كند. اگر حباب به سمت بالا حركت كند، سرعت آن نسبت به جامدات بيشتر مي شود. سپس حباب بالا مي رود و به وسيله نيروي پيوستگي رشد مي كند. لوله هاي بزرگتر براي انجام اين عمل بهتر هستند زيرا آنها مي توانند نسبت به لوله هاي كوچكتر حبابهاي بيشتري را حمل كنند.

براي بهتر عمل كردن لوله هنگام استفاده از جامدات گروه B سرعت نسبي گاز بايد كمي بيشتر از سرعت نسبي فلوئيدايز شدن باشد. براي جامدات گروه A، سرعت نسبي گاز بايد بين (Uf – Up) mf و  (Uf – Up) mb باشد.

در عمل، به منظور حفظ جامدات در حالت فلوئيدايز شده سرعت گاز ورودي را فقط كمي بيشتر از مي نيمم سرعت فلوئيدايز شده در نظر مي گيرند. در غير اين صورت دبي گاز در انتهاي لوله با فشار بالا كاهش مي يابد.

سرعت هاي پايين فقط منطقه ي فلوئيدايز نشده اي در ته لوله به ما مي دهد. با ورود دبي گاز، طول لوله افزايش مي يابد. اين افزايش اگر از حد مجاز بيشتر باشد مانع حركت جامدات مي شود.

تجزيه و تحليل زير بر اساس يافته هاي Kunii و (1991) Leverspiel موقعيت و مقدار دبي گاز را به ما مي دهد.

از معادله ي (13 .6) شروع مي كنيم. اين رابطه از ادامه دادن روابط جريان گاز و جامدات در لوله نتيجه مي شوند. براي جامدات گروه A در بهترين حالت سرعت نسبي بين گاز و ذرات در مقايسه يا سرعتهاي واقعي بسيار كم است و بنابراين مي توانيم با خطاي كمتري Up را با Uf برابر فرض كنيم. در اين صورت رابطه (13 .6) به شكل زير درمي آيد:

(6.27)

زيرنويس 1 و 2 براي اشاره به سطح بالا (فشار پايين) و سطح پايين تر (فشار بالا) در لوله استفاده مي شود. بنابراين Pp , Mf , Mp ثابت هستند:

(6.28)

و همچنين از آنجائي كه ؟؟  است پس:

(6.29)

كه فرض مي كنيم ضريب تخلخل ؟؟ پايين ترين ضريب تخلخل جهت فلوئيدايز شدن بهتر باشد. رابطه (29 .6) بيشترين افت فشار معادل را به ما مي دهد و فشار بين سطح 1 و 2 كاهش مي يابد. با فرض اينكه بستر كامل حمل شود، افت فشار آن معادل وزن ظاهري بستر به ازاي واحد طول است (در مقطع عرضي لوله) (رابطه 26 .6)

(30 .6)

كه در اين رابطه ؟ متوسط ضريب تخلخل بين سطح 1 و 2 است، H فاصله بين سطوح و g شتاب ثقل است.

اگر ؟ و ؟ معلوم باشند و غلظت گاز در مقايسه با غلظت ذره قابل صرفنظر باشد H را مي توان از رابطه (30 .6) به دست آورد.

هدف از افزودن گاز در مجاورت هوا اين است كه ضريب تخلخل را در پايين افزايش دهند (با استفاده از رابطه ي 27 .6)

(31 .6)

كه Mf2 دبي جرمي گاز مجاور هوا است كه به سطح 2 اضافه مي شود.

با مرتب كردن دوباره:

(32 .6)

و از معادله 27 .6:

داريم

(33 .6)

و بنابراين دبي جرمي گاز مجاور هوا به صورت زير به دست مي آيد:

(34 .6)

كه از معادله فوق مي توان رابطه زير را نشان داد:

(35 .6)

كه در اين رابطه ؟؟ دبي حجمي گازي است كه در فشار P2 اضافه مي شود و Qp دبي حجمي جامدات پايين لوله است.

براي لوله هاي طويل همراه كردن گاز و هوا نيازمند حفظ تخلخل سطح و نگهداري آن است (مثال در پايان فصل)

3 . 2  .6 موازنه فشار در طول فعاليت لوله قائم

به عنوان مثال، در طرز كار يك لوله قائم چگونگي رفتار جريان هاي بالايي يك لوله ي ايستايي را به منظور برگشت جريان اضافي با تغيير دبي گاز در بسترهاي فلوئيدايز شده مشاهده مي كنيم. (نمودار (a) 17.6)

موازنه فشار در چنين سيستم هايي به صورت زير است:

؟ ، ؟ ، ؟ و ؟ به ترتيب افت فشارها در طول لوله، در The lower fluidized bed در The uppor fluidized bed (بستر سيال بالايي) و در توزيع كننده upper fluidized (سيال بالايي) هستند. اجازه بدهيد اختلال را در سيستمي مانند اين را در جريان گاز را كه از طريق fluidized bed كاهش مي يابد را بررسي كنيم. (تصوير شماره b 17/6) اگر گاز از طريق lower bed افزايش يابد اگرچه فشار در سراسر bed بالايي و پاييني ثابت بماند، فشار سراسر توزيع كننده بالايي افزايش خواهد يافت.

براي هماهنگ كردن اين افزايش، فشار سراسر لوله بايد به ؟؟ افزايش يابد. (نمودار b 17/6)

در مورد سر ريز لوله (overflow) طرز عمل (فعاليت) در جريان fluidized افزايش در افت فشار لوله از افزايش در ارتفاع جامدات در لوله به HsP(new) منتج خواهد شد.

اكنون در نظر بگيريد مورد يك under flow (پاريز) لوله را كه در جريان packed bed flow (جريان بستر) فعاليت مي كند. (تصوير 18/6)

تعادل فشار سراسر سيستم به وسيله فرمول زير به دست مي آيد:

(6.37)

كه در اين رابطه ؟ ، ؟ و ؟ به ترتيب فشار كاهش يافته سراسر لوله، توزيع كننده 9 upper fluidized bed (بستر سيال بالايي)‌ دريچه لوله مي باشند.

اگر جريان گاز از lower bed (بستر پائيني) افزايش يابد، فشار سراسر توزيع كننده upper bed (بستر بالايي) به ؟؟ افزايش مي يابد.

تعادل فشار باعث يك افزايش در كاهش فشار لوله مي شود. از آنجائي كه در اين مورد طول لوله ثابت است جريان packed bed بستر بسته بندي شده اين افزايش با افزايشي در مقدار سرعت نسبي به دست مي آيد. (Urel)

كاهش يا افت فشار لوله به ؟؟ افزايش خواهد يافت و كاهش فشار دريچه valve كه بستگي به جريان جامدات دارد، به طور اساسي ثابت خواهد ماند. هنگامي كه افت فشار لوله به سطح مورد نياز براي جريان fluidized bed (بستر سيال) مي رسد، كاهش فشار آن ثابت خواهند ماند پس آن قادر نخواهد بود كه تغييرات سيستم را تنظيم كند. ما به طور متداول لوله اي كه در صنايع پتروليوم استفاده مي شود لوله هاي عمومي پاريز under flow با دريچه slide valve (دريچه كشويي) در انتهاي پائيني آن مي باشد. در اين مورد لوله تعداد بيشتري head نسبت به مورد نياز خود توليد مي كند و لوله هاي اضافي در طول slide valve در كنترل جريان جامدات استفاده مي شود. چنين لوله اي در تحريك كردن براي شكستن هيدروكربورهاي متشكله نفت خام و تبديل آن به هيدروكربورهاي سبكتر (كراكينگ) استفاده مي شود. (FCC) براي انتقال جامدات حاصله از راكتور به توليد كننده.

3 .6 مطالعه بيشتر

خوانندگاني كه تمايل دارند درباره سيستم جريان جامدات بيشتر بدانند، جريان داخل لوله و شير غير مكانيكي به (1991) Kunii  9  Levenspiel يا بخشهايي به وسيله Knowlton هم در Geldart در سال 1986 Grace و همكاران در سال 1997 تدوين شده اشاره دارد.

4 . 6 مثالهاي كاربردي

مثال كاربردي 1 .6

فشار مثبت فاز رقيق سيستم انتقال پنوماتيكي (فشار هوا) طرح ريزي كنيد كه 900 كيلوگرم در ساعت ذره شن با غلظت kg/m3 2500 را حمل مي كند و متوسط اندازه ذره يا جسم ؟ 100 بين دو نقطه در يك گياه كه با فاصله 10 متر به صورت عمودي و 30 متر در فاصله افقي با استفاده از هواي محدود (محيطي) جابجا كند.

با فرض اينكه 6 منحني 90 درجه مورد نياز است و اينكه افت فشار هواي مجاز bar 55/10 است.

راه حل

در اين مورد منظور از طراحي كردن سيستم اين است كه اندازه لوله و ميزان جريان هوا كه به كمبود فشار كلي سيستم در فشار مجاز منجر خواهد شد را تعيين كنيم.

روند طراحي كردن به محاسبات آزمون و خطا نياز دارد. لوله ها در اندازه ثابت در دسترس هستند و بنابراين روندي كه اينجا اتخاذ مي شود اين است كه اندازه لوله را انتخاب كنيم و سرعت حركت را از رابطه (1 .6) معين مي كنيم. سپس افت فشار سيستم در يك سرعت ظاهري گاز را كه برابر با 5/1 برابر سرعت حركتي است را محاسبه مي كنيم كه درستي رابطه را با استفاده از رابطه (1 .6) تعيين مي كنيم. سپس اتلاف فشار سيستم محاسبه شده با اتلاف فشار مجاز مقايسه مي شود، اندازه لوله انتخاب شده ممكن است تغيير كند و روند بالا تكرار شود تا اينكه اتلاف فشار محاسبه شده هماهنگ باشد.

مرحله اول: انتخاب كردن نوع لوله:

لوله اي كه قطر داخلي آن 78 ميلي متر است را انتخاب كنيد.

مرحله دوم: تعيين سرعت گاز

از رابطه Rizk رابطه (3 .6) براي تخمين زدن سرعت حركت استفاده كنيد. UsALT با مرتب كردن رابطه (3 .6) خواهيم داشت:

كه در اين رابطه    B= 1100 x + 205   ,    a= 1440 x + 1/96

در مورد جاري     UsALT = 9/88    ,     a= 2/104    B= 2061

بنابراين سرعت ظاهري گازي m/s 42/18 = m/s 88/9 * 5/1 V=

مرحله سوم: محاسبه اتلاف فشار

الف) بخش افقي: شروع با استفاده از رابطه (15 .6) يك عبارتي براي اتلاف كلي فشار در بخش هاي افقي خط انتقال ممكن است توليد شود. ما فرض خواهيم كرد كه شتاب اوليه جامدات و گازها در بخشهاي افقي و همچنين شرط 1 و 2 مورد نياز مي باشند. براي شرط 3 رابطه اصطكاك fanning استفاده مي شود. با فرض اينكه اتلاف فشار به خاطر اصطكاك گاز/ ديوار مستقل از وجود جامدات هستند. براي شرط 4 از رابطه Hinkle با استفاده از رابطه (17 .6)‌ استفاده مي كنيم.

شرط 5 و 6 صفر مي شوند و براي لوله هاي افقي ؟؟ مي شود.

بنابراين اتلاف فشار ؟؟ در بخشهاي افقي خط انتقال از رابطه زير به دست مي آيد:

كه زيرنويس H به ارزش مخصوص در بخشهاي افقي اشاره دارد.

براي استفاده از اين رابطه ما بايد، UPH و UfH . ؟؟ را بدانيم.

رابطه Hinkle به ما UPh را مي دهد    m/s 84/11 = (5/0 Pp 3/0 x 0638/0 - 1)u = Uph

با ادامه دادن اين رابطه:          Uph(؟-1)Pp = G

بنابراين

عامل اصطكاك fp از رابطه 19 .6 با CD كه با تخمين در سرعت نسبي (Uf- Up) است به دست مي آيد. استفاده از رابطه اي كه در پايين آمده (يا با استفاده از CD مناسب در مقابل چارت Re) (فصل 1 را ببينيد)

Rep/24 = CD         :1Rep<

Rep 5/18= CD       :5001<Rep<

44/0= CD  : 105 * 2 <Rep< 500

بنابراين هواي محدود (محيطي) kg/m3 = Pf و Pas 6 – 10 * 4/18 = ؟ مي دهد:

63 .19 = Rep

و بنابراين با استفاده از رابطه تقريبي بالا

1/3 = 6/0- Rep 5/18 = CD

كه با جايگزين كردن 1/3= CD در رابطه (19 .6) خواهيم داشت.

عامل اصطكاك گاز (gas fraction factor) كه به صورت 005/0 = fg آورده مي شود، كه مي دهد:

Pa 14864 = ؟؟

ب) بخشهاي عمودي: نقطه شروع دوباره با رابطه (معادله) (15 .6) است رابطه اتلاف فشار كلي، عبارتي براي اتلاف عمودي ممكن است در بخش عمودي نتيجه شود. از آنجائيكه شتاب اوليه جامدات و گاز فرض بر اين گرفته شده بود كه در بخش افقي رخ دهد. شرط اول و دوم صفر مي شوند. رابطه اصطكاك fanning  براي تخمين اتلاف فشار به خاطر اصطكاك گاز به ديواره استفاده مي شود. (شرط 3) با فرض اينكه جامدات اثر ناچيز و قابل چشم پوشي بر اين اتلاف فشار دارند. براي شرط 4، رابطه Konno و Satio (رابطه 16 .6) استفاده مي شود. براي انتقال عمودي A مساوي 90 درجه مي شود در شرط 5 و 6 بنابراين، اتلاف فشار ؟؟ در بخشهاي عمودي خط انتقال به وسيله رابطه زير به دست مي آيد.

كه زير نويس V ارزش مخصوصي بخشهاي عمودي است.

براي استفاده از اين رابطه (معادله) ما احتياج داريم كه voidago تعليق را در v 4 خط عمودي لوله به دست آوريم. فرض مي كنيم كه ذرات به تنهايي عمل مي كنند. سپس افت سرعت برابر با سرعت پاياني ذره است.

Vr (همچنين بايد اين نكته را ذكر كنيم كه سرعت ظاهري گاز هم در بخشهاي عمودي و افقي يكسان است و مساوي V است) يعني:

كه با ادامه اين روند Mass flux ذره (جامد) مي دهد.

كه تركيب كردن اين دو رابطه در v4 يك معادله درجه دوم مي دهد كه تنها يك ريشه ممكن دارد.

سرعت ترمينال اين ذره Vr ممكن است تخمين زده شود همانگونه كه در فصل 1 نمايش داده شد. اگر m/s 52/0 = Vr باشد با فرض اينكه ذرات كروي هستند.

بنابراين با حل معادله درجه دوم 9985/0 = ؟؟ و بنابراين

مي باشد.

ج) انحنا: افت فشار در هر منحني 90 درجه معادل  و برابر منحني 5/7 متر در لوله عمودي در نظر گرفته مي شود.

افت فشار در هر مترلوله عمودي مساوي ؟؟ كه مساوي Pa/m 8/114 است.

بنابراين افت فشار در 6 منحني 90 درجه مساوي Pa 8/1148 * 75/60 خواهد بود كه مساوي Pa 5166 است.

و بنابراين

bar212/0 = Pa 5166 + 14864 + 1148 = افت فشار در منحني ها + افت فشار در بخشهاي افقي + افت فشار در بخشهاي عمودي = افت كلي فشار

مرحله 4: مقايسه افت فشار محاسبه شده و افت فشار مجاز.

افت فشار سيستم bar 55/0 است و بنابراين ممكن است ما يك لوله در اندازه كوچكتر انتخاب كنيم و روند محاسبه بالا را تكرار كنيم. جدول زير نتايج را در انواع اندازه لوله نشان مي دهد:

افت كلي فشار سيستم                                                                         قطر داخل لوله (ميليمتر)

          121/0                                                                                        78

          322/0                                                                                        63

512/0                                                                                       50

809/0                                                                                        40

در اين مورد ممكن است، لوله 50 ميليمتر افت كلي فشار سيستم را bar 512/0 بدهد (يك انتخاب اقتصادي مي تواند فهميده شود اگر سرمايه و هزينه جاري يكي شوند)

طرح براي اين انتخاب به تفضيل در زير آورده شده است:

اندازه لوله = 50 ميليمتر (قطر درون لوله)

ميدان جريان هوا = m3/s 0317/0

سرعت ظاهري گاز = m/s 15/16

سرعت جهش = m/s 77/10

بارگيري جامدات 57/6 كيلوگرم جامد/ كيلوگرم هوا

افت كلي فشار سيستم = bar 512/0

مثال (2 .6)

يك لوله به طول 20 متر يك جامد گروه A را به ميزان kg/s 80 جابجا مي كند به منظور حفظ بستر فلوئيدايز شده با يك voidage در محدوده 53/0- 5/0 در مجاورت هوا قرار مي گيرد.

جامدات در ؟؟ لوله با يك voidage 53/0 داخل مي شود. فشار و غلظت گاز در بالاي لوله به ترتيب bar 3/1 و kg/m3 0/1 است.

غلظت ذره جامد kg/m3 1200 است.

ميزان و موقعيت در مجاورت هوا قرار گرفتن را معين كنيد.

راه حل:

از معادله (29 .6) نسبت فشار را به دست مي آوريم:

بنابراين P2 مساوي است با (abs)bar 466/1 = P2

تفاوت فشار  Pa 5 10 * 166/0 = P2 – P1

بنابراين از رابطه (30 .6) با ؟؟

طول اولين نقطه در مجاورت هوا قرار گرفتن

با در نظر گرفتن رفتار ايده آل گاز، غلظت در سطح 3

به به كار بردن رابطه (34 .6) حجم گاز در مجاورت هوا قرار گرفتن در اولين نقطه در مجاورت هوا قرار گرفتن جريان مي دهد.

محاسبه بالا به منظور تعيين موقعيت و سرعت نقاط در مجاورت هوا قرار گرفتن نهايي را تكرار مي كنيم.

نتايج به صورت زير خلاصه مي شود:

نقطه پنجم     نقطه چهارم    نقطه سوم     نقطه دوم       نقطه اول

75/18           04/14           88/9               18/6             91/2           سرعت از بالاي لوله (متر)

0155/0         0138/0         0122/0            0108/0         0096/0      سرعت در مجاورت هوا قرار گرفتن

37/2             10/2             86/1                65/1             47/        فشار در نقطه در مجاورت هوا قرار گرفتن

مثال 3: مثال كار شده

يك لوله عمودي به طول 10 متر و قطر داخلي 1/0 متر جامدات را در kg/m2s 100 از يك مخزن دارد. بالايي كه در فشار bar 0/1 به يك مخزن پاييني تا bar 5/1 نگهداشته مي شود منتقل مي كند. غلظت اين جسم جامد kg/m3 2500 و متوسط حجم سطح اندازه جسم ؟ 250 است.

با فرض اينكه voidage در طول لوله ثابت است و برابر 50/0 است و اثر تغيير فشار هم ناديده گرفته مي شود جهت و سرعت جريان گازي را كه بين دو مخزن عبور مي كند (ويژگي هاي گاز در سيستم، چگالي kg/m3 1 و ويسكوزيتها (سياليت) Pas 5- 10 * 2 است)

راه حل:

ابتدا بررسي مي كنيم كه جامدات در جريان بستر در حال جنبش هستند كه ما اين كار را با مقايسه با افت فشار واقعي با افت فشار براي فلوئيدايز (تبديل به مايع شدن) در نظر مي گيريم.

با فرض اينكه در جريان فلوئيدايز شدن جريان فلوئيدايز وزن ظاهري جامدات به وسيله جريان گاز حمايت مي شود از رابطه (36 .6)‌ افت فشار را براي جريان فلوئيدايز شدن لوله خواهيم داشت.

از آنجائي كه افت فشار واقعي درست در زير جريان فلوئيدايز شدن است لوله در جريان تقسيم بندي شده ته لوله (packed fed flow) است. افت فشار در جريان تقسيم بندي شده لوله به وسيله جريان رو به بالاي گاز از ميان جامدات در لوله است.

رابطه ارگان رابطه (25. 6) ارتباط بين جريان گاز و افت فشار را در packed bed فراهم مي كند.

دانستن افت فشار مورد نياز the packed bed voidage و ويژگي هاي گاز و حجم رابطه (25. 6) مي تواند براي ؟؟ حل شود.

مقدار سرعت نسبي گاز با چشم پوشي كردن از ريشه منفي معادله درجه دوم m/s 1026/0 = Urel مي باشد. اكنون ما يك علامت قراردادي براي سرعتها در نظر مي گيريم. براي لوله ها مناسب تر است كه سرعتهاي رو به پائين را در نظر گيريم. براي ايجاد افت فشار در جهت خواسته شده، گاز نسبت به جامدات بايد به سمت بالا جريان يابد. بنابراين Urel منفي است. m/s 1026/0- = Urel

با ادامه اين روند براي جامدات رابطه (11. 6)

تغييرات جامدات kg/m2s 100 داده شده و بنابراين

جريان جامدات به سمت پايين است بنابراين m/s 08/0 + = Up

سرعت نسبي Urel= Uf – Up است و بنابراين سرعت واقعي گاز

(به سمت بالا)   m/s 0226/0 - = 08/0 + 1026/0- = Uf

بنابراين گاز با سرعت m/s 022/0 نسبت به ديواره هاي لوله به سمت بالا جريان مي يابد. بنابراين سرعت ظاهري گاز:

كه با ادامه رابطه براي گاز رابطه (12. 6) اندازه جريان حجمي گاز

بنابراين براي لوله هايي كه به طور مطلوب عمل كنند 5- 10 * 9/8 كيلوگرم بر ثانيه گاز بايد از مخزن پايين به مخزن بالايي جريان يابد.

تمرين

1 .6: سيستم حمل پنوماتيكي در فاز رقيق با فشار مثبت را طراحي كنيدكه kg/h 500 ذره را با چگالي kg/m3 1800و ذره با اندازه متوسط ؟ 150 را در مسافت افقي 100 متر و مسافت عمودي 20 متر با استفاده از هواي محيطي جابجا كند. با فرض اينكه لوله تخت است و 4 منحني 90 درجه مورد نياز است و افت مجاز فشار bar 7/0 است.

پاسخ:

لوله با قطر 50 ميليمتر، كاهش كلي فشار bar 55/0 را مي دهد، سرعت ظاهري گاز m/s 8/13 است.

2. 6: مطلوب است استفاده از لوله تخت عمودي با قطر داخلي 50 ميليمتر كه خط بالابر kg/h 2000 ذره با اندازه متوسط ؟ 270 و چگالي kg/m3 2500 به فرايندي 50 متر بالاي نقطه تغذيه جامدات انتقال دهد. تب دمنده در دسترس است كه ظرفيت رساندن m3/h 60 هواي محيطي را با فشار bar 3/0 دارد.

آيا سيستم به طور مطلوب عمل خواهد كرد؟

پاسخ: استفاده با سرعت m/s 49/8 ظاهري گاز مساوي است با (Uch 55/1). كاهش فشار كلي bar 344/0 است. زيرا ؟؟ است سيستم به طور مطلوب عمل نخواهد كرد.

3. 6: سيستم حمل پنوماتيكي در فاز رقيق با فشار منفي طراحي كنيد كه مي تواند كره پلاستيكي را با چگالي kg/m3 1000 و اندازه متوسط ذره 1 ميليمتر بين دو نقطه در يك كارخانه كه با يك فاصله عمودي 15 ميليمتر و فاصله افقي 80 متر و با استفاده از هواي محيطي از هم فاصله دارند را جابجا كند.

با فرض اينكه لوله نفت است. و 5 منحني 60 درجه مورد نياز است و 5 منحني 90 درجه مورد نياز است و كاهش افت مجاز فشار bar 4/0 است.

پاسخ: با استفاده از سرعت ظاهري m/s 4/16 گاز در لوله اي با قطر داخلي 40 ميلي متر كاهش كلي فشار bar 38/0 است.

4. 6: يك لوله به طول 25 متر شامل جامدات گروه A را به ميزان kg/s 75 به منظور حفظ جريان سيال با viodage در محدوده 55/0= 50/0 در معرض هوا قرار مي دهيم.

جامدات در بالاي لوله و با viodage 55/0 قرار مي گيرد. فشار و چگالي گاز در بالاي لوله به ترتيب bar (abs) 4/1 و kg/m3 1/0 است. تراكم غلظت جامدات kg/m3 1050 است.

مقدار و موقعيت در مجاورت هوا قرار گرفتن را معين نمائيد.

پاسخ: موقعيت m 36/6 و m 13/14 و m 6/23.

مقدار : kg/s 021/0  و kg/s 0261/0 و kg/s 0319/0

5. 6 : يك لوله به طول 15 متر شامل جامدات گروه A به ميزان kg/s 120 به منظور حفظ فلوئيدايز با Viodage 54/0 داخل مي شود. غلظت متراكم گاز در بالاي لوله به ترتيب bar(abs) 2/1 و kg/m3 9/0 است. تراكم (غلظت) جامدات kg/m3 1100 است.

مقدار و موقعيت در مجاورت هوا قرار گرفتن را معين كنيد. فشار را در پائين ترين نقطه در مجاورت قرار دادن چقدر است؟

پاسخ: موقعيت               m 03/4 و m 3/0 جامدات را با kg/m2s از يك مخزن بالايي كه در يك فشار bar 25/1 به مخزن پائيني با bar 6/1 نگه داشته مي شود.

تراكم غلظت جامدات kg/m3 1800 حجم سطحي متوسط اندازه ذره ؟؟ 200 است.

با فرض اينكه voidage 48/0 و در طول لوله ثابت است و اثر تغيير فشار در لوله ممكن است چشم پوشي شود. جهت و ميزان جريان گازي كه از مخزنها عبور مي كند را معين نمائيد. مشخصات گاز در سيستم: kg/m3 5/1 – ويسكوزيته (چسبندگي) سياليت Pas 5- 10 * 9/1 است.

پاسخ:

به طرف پائين kg/s 023/0

لوله عمودي با قطر 3/0 متر و fluxkg/m2s 300 جامدات از يك مخزن بالايي كه در فشار bar 0/2 نگه داشته مي شود در مخزن پائيني كه در فشار bar 7/2 نگخ داشته مي شود انتقال مي دهد.

چگالي و سياليت گاز در سيستم به ترتيب kg/m3 210 و Pas 5- 10 * 2 هستند.

با فرض اينكه voidage 47/0 در طول لوله ثابت است و از اثر تغييرات فشار چشم پوشي شود:

الف) مينيمم طول لوله مورد نياز براي جلوگيري از فلوئيدايز شدن را تعيين نمائيد.

ب) اگر طول واقعي لوله را 8 متر در نظر بگيريم، جهت و مقدار جريان گاز را كه از مخزن ها عبور مي كند را تعيين نمائيد.

پاسخ: الف) m 92/6  ب) kg/s 0114/0 به طرف پائين

بخش اول

تاسيسات گرمايي ، تعويض هوا ، تهويه مطبوع

1-1-3- مباني معماري طرح

1-1-3- نكات عمومي ( مساحت كاربردي و فضاهاي عمل كردي )

براساس نقشه هاي مرحله اول معماري ، پروژه ايستگاه شماره 2 خدمات شهري با سطح زير بناي كل 40000 متر مربع ، در شهر مشهد ، واقع در خيابان عرب ساخته خواهد شد . تقسيم فضاها و سطوح بشرح جدول 1-3 مي باشد .

2-1-3 شرايط هواي خارج

1-2-1-3- نكات عمومي

شهر مشهد در عرض جغرافيايي 36 درجه و 16 دقيقه شمالي و طول جغرافيايي 59 درجه و 36 دقيقه و در ارتفاع 990 متر از سطح دريا واقع شده است. در حوزه تقسيمات اقليمي ايران شهر مشهد در اقليم سرد جاي مي گيرد، از ويژگي هاي اين اقليم زمستان هاي سرد و تابستان هاي معتدل است. تابش مستقيم آفتاب تابستاني در اين مناطق شديد بوده و در سطوح افقي 600 تا 800 كيلو كالري در ساعت در متر مربع انرژي حرارتي ايجاد مي نمايد. متوسط حداقل دما در زمستان 3- درجه سانتيگراد و متوسط دماي هوا در گـرمترين ماه سـال حدود ده درجه سـانتـيگراد و رطوبت نسبي به طور متوسط حدود 20 درصد مي باشد.

2-2-1-3- شرايط هواي خارج

هدف از بررسي شرايط هوا، به دست آوردن مبنايي است كه نماينده اكثريت شرايط حاكم در هر فصل باشد. بديهي است كه درجه حرارت هاي حداكثر و يا حداقل مطلق طي يك سال مشخص و يا احياناً بدترين شرايط ثبت شده، طي ساليان متمادي يك شهر نمي تواند نمايان گر واقعي شرايط طرح آن شهر بوده و مبناي محاسبات بارهاي حرارتي و برودتي قرار گيرد.

انجمن مهندسين تأسيسات آمريكا ASHREA ضمن مطالعاتي كه در اين زمينه انجام داده است، با مشخص بودن آمار ساعت به ساعت شرائط هواي خارج كه بوسيله تجهيزات ويژه فن هواشناسي ثبت شده است ، شرائط زمستاني طرح را در دو گزينه 99 درصد و تابستان را در سه گزينه 1 درصد 5/2 و 5 درصد پيشنهاد مي نمايد . در حالت زمستاني چنانچه كل ساعات سه ماه فعلي سرد ( دسامبر و ژانويه و فوريه ) معادل 2160 ساعت را در نظر بگيريم فقط 22 ساعت در گزينه 99 درصد و 54 ساعت در گزينه 5/97 درصد وجود خواهد داشت كه دماي هواي خارج برابر يا كمتر از دماي طرح انتخابي خواهد بود . در حالت تابستاني ، چنانچه كل ساعات سه ماه فصل گرم (ژوئن و جولاي و اوت ) معادل 2208ساعت را در نظر بگيريم فقط 22 ساعت در گزينه 1 درصد ، 55 ساعت ، در گزينه 5/2 درصد و 110 ساعت در گزينه 5 درصد وجود خواهد داشت كه دماي هواي خارج برابر يا بيشتر از دماي طرح انتخابي خواهد بود .

توصيه اين سازمان براي انتخاب هر يك از گزينه هاي فوق بر مبناي زير استوار است :

براي ساختمانهاي با ساعت كار 24 ساعته با مصالح ساختماني نسبتا كم مقاومت و مقدار تعويض خارج بالا كه اثرات تغيير هواي خارج سريعا داخل ساختمان را تحت تاثير قرار مي دهد انتخاب گزينه هاي 99 درصد زمستاني و 1 تا 5/2 درصد تابستاني الزامي است .

براي ساختمانهاي با ساعت كار محدود روزانه و مصالح ساختماني با مقاومت بالا و مقدار تعويض هواي خارج متوسط ، انتخاب گزينه هاي 5/97 درصد زمستاني و 5/2 الي 5 درصد تابستاني نتايج مطلوبي را بدست خواهد داد .

آمار منتشره از سوي سازمان هوا شناسي كشور فقط دماي مطلق و متوسط حداكثر و حداقل را در ماه هاي مختلف نشان مي دهد و به همين جهت استفاده دقيق از روش توصيه شده ASHRAE  با توجه به ضعف اطلاعات آماري ميسر نيست ، با بررسي هاي آماري كه اين مشاوره انجام داده است ارقام ميانگين متوسط حداكثردماي هواي در گرمترين ماه سال طي يك دوره 20-15 سال به گزينه 5-5/2 درصد و ميانگين حداقل مطلق 3 ماه فصل سرد سال طي يك دوره 20-15 سال به گزينه 5/97 درصد نزديك خواهد بود .

سازمان هوا شناسي كشور در شهر مشهد ، داراي ايستگاه هوا شناسي سينوپتيك مي باشد . آمار ثبت شده اين ايستگاه از سال 1349 تا1373 از كتابهاي سالنامه هوا شناسي كشور ( انتشارات سازمان هوا شناسي كشور ) استخراج شده و مورد تحليل قرار گرفته است . نتيجه مطالعات و بررسي هاي آمار فوق ، براي تعيين شرائط هواي خارج در جدول شماره 2-3 در حالتهاي 5/97 درصد زمستاني و 5/2 الي 5 درصد تابستاني خلاصه شده است . مجموعه ساختمان تجاري ، فرهنگي ، اداري ، مسكوني اتوبوسراني ، در رده ساختمانهاي عمومي ، مسكوني جاي مي گيرد . كه در بخش اداري ، تجاري ، فرهنگي داراي كاركرد محدود روزانه و در بخش مسكوني داراي كاركرد 24 ساعته است . مقدار تعويض هواي خارج نيز در كليه فضاها در سطح پايين مي باشد . بنابراين انتخاب شرائط هوا در گزينه هاي 5/97 درصد زمستاني و 5/2 تا5 درصد تابستاني ، به شرح جدول شماره 2-3 پيشنهاد مي شود .

علاوه بر اطلاعات ياد شده، سازمان ASHRAE در كتاب: ASHRAE FUNDAMENTAL HANDBOOK 1989 شرايط طرح هواي خارج را براي شهر مشهد به شرح جدول شماره 3-3 توصيه كرده است.

3-2-1-3- سرعت و جهت بادهاي غالب

سرعت و جهت بادها در محاسبات بار حرارتي و برودتي از نفوذ هوا (INFILTRATION)، محاسبات فشار داخل، مخصوصاً در ساختمان هاي بلندمرتبه و همچنين موقعيت استقرار دريچه هاي ورود و تخليه هواي ساختمان و برجهاي خنك كننده مورد استفاده قرار مي گيرد. سرعت و جهت باد غالب از نشريات سازمان هواشناسي كشور به شرح زير است: توضيح اين كه ارتفاع باد سنج از سطح زمين 10 متر مي باشد.

الف- زمستان:

جهت غالب: شمال غرب به جنوب شرق

سرعت: 8 مايل در ساعت

ب- تابستان:

جهت غالب: شرق به غرب

سرعت: 4/9 مايل در ساعت

3-1-3- شرايط هواي داخل ساختمان

 شرايط هواي داخلي بر اساس استاندارد براي ساختمان اداري پروژه ايستگاه خدمات شهري 2 به شرح زير مي باشد:

جدول (4-3) شرايط داخل فضاها در ساختمان هاي تجاري، اداري (GENERAL DESIGGN CRITERIA)

2-4-1-1-3- انواع سيستم هاي تهويه مطبوع

سيستم تهويه مطبوع، فن كويل با هواي تازه مركزي يا هواي تازه مستقيم از خارج

واحدهاي تهويه مطبوع اتاقي (كولر گازي) با مارپيچ برقي، كولر آبي براي سرمايش و رادياتور براي گرمايش.

الف- هوارساني با بخش خنك كننده تبخيري (AIR WASHER) و كويل گرمايي، تك كانال حجم ثابت

اين سيستم از نظر قسمتهاي مختلف مانند هوارساني يك منطقه اي حجم ثابت بوده و فقط به جاي كويل سرمايي به قسمت (AIR WASHER) مجهز است. اين قسمت متشكل از افشانك هاي آب در حداقل دو سري، صفحات جداكننده آب تبخير نشده و تلمبه هاي آب فشان مي باشد.

اساس كار سرمايش بر خنك شدن هوا به وسيله انتقال گرما به آب پاشيده شده و در جريان هوا و تبخير آن مي باشد. در دياگرام رطوبتي، اين پروسه تقريباً روي خطوط دماي مرطوب ثابت انجام مي گردد.

اگرچه با خشك شدن هواي مشهد و باراندن اشباع حدود 90 درصد، دماي خروجي از دستگاه تا حد مناسب (71 درجه فارنهايت) پايين است و دستگاه مي تواند شرايط نسبي آسايش را فراهم سازد. (دياگرام 9-3)

اين سيستم به دلايل زير براي طرح پيشنهاد نمي شود:

-       سختي آب شهر بالا بوده و اين امر سبب گرفتگي سريع افشانك ها شده و در مدت زمان كوتاهي بخش خنك كننده از كار خواهد افتاد. (سختي آب شهر مشهد PPM 250 است) مصرف آب در اين دستگاه ها به مقداري است كه استفاده از دستگاه ها ي سختي گير براي كاهش آب تغذيه، توجيه پذير نمي باشد.

-       حجم هواي ارسالي در فصل تابستان، با هواي ارسالي در زمستان تفاوت بسياري دارد. علاوه بر اين كاركرد تابستاني دستگاه بايد صد در صد هواي خارج باشد كه مشكلاتي را در امر كنترل سيستم ايجاد مي نمايد.

-       با توجه به اينكه اساس كار سرمايش بر مرطوب كردن هوا مي باشد و تقريباً كنترلي هم روي آن اعمال نخواهد شد بالا رفتن بيش از حد رطوبت مي تواند مشكلاتي را ايجاد نمايد.

-       اين سيستم در فضاهاي با تراكم جمعيت بالا (اغلب فضاهاي اداري و تجاري) كه بار نهان حاصله از افراد مقدار قابل ملاحظه اي را شامل مي شود، كارآيي نداشته و رطوبت فضا به بيش از 70 درصد افزايش مي يابد كه قابل قبول نيست.

-       با توجه به هواي آلوده و بد ناشي از زباله ها هواي تازه (FRESH AIR) نامطبوع بوده و مورد استفاده نمي باشد مگر با استفاده از فيلترهاي مخصوصي كه با توجه به كاربري ساختمان و عدم تأمين و نگهداري در آينده با مشكلات روبرو خواهد شد.

ب- سيستم تهويه مطبوع فن كويل با هواي تازه مركزي يا هواي تازه مستقيم از خارج

1- فن كويل با هواي تازه مركزي

در اين سيستم بار سرمايي و گرمايي هر فضا تماماً وسيله فن كويل جبران مي شود و هواي تازه ضروري براي هر فضا تماماً وسيله يك دستگاه هوا رسان مركزي تأمين و توسط شبكه كانال كشي هوا به داخل فضاهاي مورد نظر رسانده  مي شود. بار سرمايي و گرمايي هر فضا توسط فن كويل و با كمك ترموستات واقع در آن فضا تنظيم مي شود.

كنترل فن كويل روي فن بوده و بنابر نياز بار سرمايي گرمايي هر فضا، ترموستات به موتور فن فرمان داده و آن را خاموش و روشن مي كند.

از محاسن سيستم، كنترل موضعي دما (اتاق به اتاق) تأمين هواي تازه كنترل شده و تصفيه شده بوده، قيمت تمام شده نسبتاً ارزان تر از سيستم هاي هوارساني در تهويه مطبوع مي باشد.

2- فن كويل با هواي تازه مستقيم از خارج

در اين سيستم هواي تازه مورد نياز فضا از طريق دريچه ورود هوا در پشت فن كويل تأمين مي شود و واحد تهويه بايد بار سرمايي و گرمايي فضا و هواي تازه را توأماً تأمين نمايد. از محاسن سيستم كاهش هزينه هاي نصب به علت حذف هوارسان مركزي، كانال كشي و شبكه هاي توزيع هوا است.

معايب سيستم عبارت است از:

-       عدم كنترل روي مقدار هواي تازه، در اين سيستم، كه با تغيير سرعت باد و همچنين تغيير دور دمنده هواي دستگاه مقدار هواي تازه ورودي به اتاق، تغيير مي كند اغلب اين مقدار تا 25 درصد ظرفيت دستگاه مي رسد.

-       عدم امكان فيلتراسيون هوا، ورود گرد و غبار با اتاق ها.

ج- كولر آبي براي سرمايش، رادياتور براي گرمايش

1- كولر آبي

كولر آبي ارزان ترين وسيله جهت پايين آوردن درجه حرارت در مناطق خشك محسوب مي شود. كولر آبي نيز بر اساس انتقال گرماي هوا به آب پاشيده در مسير آن و مرطوب و خنك شدن هوا، كار مي كند، برخلاف دستگاه هاي هوارسان تبخيري پاشش آب روي صفحات پوشالي انجام مي شود و مشكلات ناشي از سختي آب و گرفتگي افشانكها در كولر آبي وجود ندارد.

دماي هواي خروجي از كولر به دماي خشك و مرطوب محيط بستگي داشته و كنترل هواي خروجي تقريباً ميسر نيست.

2- كولر گازي

كولر گازي در فضاهاي كوچك كاربرد پيدا مي كند. از آنجا كه حتماً فضا بايد داراي يك جدار خارجي باشد در همه قسمتها نيز قابل استفاده نيست. اين سيستم فقط براي سرمايش مناسب است و براي گرمايش بايد از رادياتور يا كويل برقي كه در داخل دستگاه نصب مي شود استفاده نمود. مزيت كولر گازي نسبت به ساير سيستم ها مانند هوارساني و فن كويل مستقل بودن آن مي باشد.

3- استفاده از رادياتور براي گرمايش ساختمان اداري

انتخاب سيستم هاي تأسيسات گرمايي و تهويه مطبوع

ساختمان اداري:

با توجه به تعاريف سيستم هاي تأسيساتي در مراحل قبل و با توجه به وضع موجود و آلودگي هواي ايستگاه سيستم هاي زير جهت سيستم سرمايشي و گرمايشي پيشنهاد مي گردد.

پيشنهادات فوق به دليل نبود گاز در پروژه مد نظر قرار گرفته است.

الف- سيستم گرمايشي:

ايجاد يك موتورخانه مركزي شامل ديگ و منبع كويلي و رادياتور جهت گرمايش ساختمان اداري با حدود 140 متر مربع زيربنا پيشنهاد مي گردد.

ب- سيستم سرمايشي:

براي بار سرمايشي در تابستان استفاده از كولر گازي پيشنهاد مي گردد.

6-1-3- محاسبات بارهاي سرمايي و گرمايي

كتاب (CARRIER ENGINEERING GUIDE FOR SYSTEM DESIGN)، مقادير بارهاي سرمايي و گرمايي را براي برآورد اوليه و تقريبي به شرح زير توصيه كرده است. (TABLE-1) توضيح اين كه، مقادير براي سه حالت (بار كم، متوسط و زياد) در جدول داده شده است و اين مقادير براي شرايط پروژه از حالت متوسط، انتخاب مي شود.

1-6-1-3- بار سرمايي

- بار سرمايي، براي ساختمان هاي اداري، در مناطق پيراموني 250 فوت مربع براي هر تن سرمايي و در مناطق داخلي 400 فوت مربع براي هر تن سرمايي و در سطح كل تقريباً 350 فوت مربع براي هر تن سرمايي (30 متر مربع براي هر تن سرمايي)

بنابراين بار سرمايي ساختمان برابر خواهد بود با:

    تن سرمايي  5 = 30  150

2-6-1-3- بار گرمايي

- بار گرمايي جداره هاي خارجي ساختمان با سطح كل زير بناي 150 متر مربع :

بخش دوم

تأسيسات بهداشتي و آتش نشاني

2-3- تأسيسات بهداشتي

1-2-3- تأسيسات آب رساني

1-1-2-3- نكات عمومي

تأسيسات آب رساني، ذخيره سازي، تأمين فشار، شبكه توزيع آب سرد و گرم مصرفي را شامل مي شود، شبكه آبرساني مصارف زير را تأمين خواهد نمود.

-       مصرف بهداشتي، آشاميدن، پخت و پز (دستشويي، توالت، حمام، آبدارخانه).

-       مصرف آب در تأسيسات تهويه مطبوع ساختمان.

2-1-2-3- برآورد مصرف آب

بر اساس پيش نويس استاندارد آب وزارت نيرو، مصرف آب در مجتمع تجاري و اداري، در رده مصارف عمومي و تجاري و صنعتي كوچك قرار داشته و مقدار سرانه آن در برآورد شبكه ها و تأسيسات آب رساني بين 25 تا 65 ليتر در روز پيشنهاد شده است. اين رقم براي تعيين مصرف آب اختصاصي ساختمان قابل استفاده نبوده و چنان چه ذكر شد فقط در برآورد مصرف آب شهرها و يا شهرك ها معتبر مي باشد. همين استاندارد مصرف سرانه ساختمان هاي مسكوني را 150 ليتر در روز پيشنهاد مي كند.

كتاب HIGH RISE PLUMBING، مصرف آب در ساختمان هاي اداري را 20 گالن در روز براي هر نفر معادل 80 ليتر و مصرف آب مراكز تجاري و خريد را، 1/0 گالن براي هر فوت مربع سطح كلي معادل 4 ليتر براي هر متر مربع پيشنهاد مي كند.

مصرف آب در بخش هاي اداري

حداكثر جمعيت ساكن در بخش هاي اداري، فرهنگي بر اساس برآوردهاي فصول قبل 5 در فضاهاي اداري مي باشد. بنابراين مصرف روزانه، برابر است با:

متر مكعب در روز 5059 ~ ليتر در روز 400 = 80 * 5

مصرف آب گرم بهداشتي:

با توجه به كاربري اداري و جداول مربوطه خواهيم داشت

GpH 24 = 3 * 8 = توالت ها

3/0 = ضريب تقاضا                 GpH 900 = 3 * 300 = دوش ها

2 = ضريب ذخيره منبع             GpH 40 = 20 * 2 = سينكها

GpH 2/289 = 3/0 * GpH 964 = مقدار واقعي آب گرم مصرفي

Lit 134 = گالن 4/578 = 2 * 3/0 * GpH 964 = ظرفيت منبع آب گرم

مصرف آب غير بهداشتي:

آب غيربهداشتي در پروژه شامل سه قسمت مي باشد:

الف- شيرهاي شستشو:

اين شيرها بر روي قسمت بارگيري سي تريلرها و ماشين هاي حمل زباله قرار داده مي شود تا هنگام تخليه شير آب هاي زباله و تميز كردن زمين از اين شيرها جهت شستشو استفاده شود.

لذا با توجه به پلان سايت معماري تعداد شيرهاي شستشو 8 عدد پيش بيني مي شود كه فشار روي آن از پمپ خانه تأمين شده و به وسيله نازل هاي نصب شده روي شيرهاي شستشو انجام مي گيرد. با توجه به نوع نازل ها هر نازل در حدود Gpm خروجي دبي آل است كه با احتساب 8 عدد شير خواهيم داشت

در يك سيكل كاري Gpm 60/2 = 15 * (Gpm) 18 * (تعداد شير) 8

در يك سيكل كاري روزانه    Gpm 8640 = (حداكثر شيفت كاري) 4 *  Gpm 2160

ب- كارواش

در كارواش حدود 60 نازل پيش بيني شده است كه با احتساب هر نازل Gpm 2 و حداكثر تعداد 60 ماشين در يك سيكل كاري روزانه خواهيم داشت.

در يك سيكل كاري        Gpm 7680 = (تعداد ماشين) 64 * Gpm 2 * (تعداد نازل) 60

ج- حوضچه برداشت آب:

تعداد حوضچه ها با توجه به زوم بندي فضاي سبز 8 عدد مي باشد و با توجه به جدول ميزان مصرف آب هر حوضچه بر حسب F.U برابر با F.U 10 مي باشد خواهيم داشت:

F.u 80 = F.U 15 * (تعداد حوضچه) 8

Gpm 600 = 705 * 80

تأسيسات فاضلاب و آب باران

1-     ساختمان اداري:

با توجه به اينكه منطقه فاقد فاضلاب شهري مي باشد لذا براي فاضلاب ساختمان اداري نياز به چاه جذبي داريم.

2-     فاضلاب محوطه:

-       فاضلاب ناشي از شستشوي در قسمت LOADINGBAR و قسمت بارگيري سمي تريلرها و كارواش به وسيله ترنچ ها به سمت پتيك هدايت مي شود.

-       آب باران ايستگاه به وسيله كانال هاي دفع آبهاي سطحي به سمت پتيك هدايت خواهد شد.

فاضلاب پتيك ها با توجه به اينكه BOD فاضلاب به علت تخليه شير آب ها بسيار بالا مي باشد لذا براي استفاده مجدد از آن نياز به ايجاد تصفيه خانه با هزينه هاي سنگين مي باشد.

لذا پيشنهاد مي گردد اگر كارفرما متحمل هزينه تصفيه خانه بشود مي توان فاضلاب را براي استفاده مجدد وارد مدار آب غيربهداشتي جهت شستشو كرد. در غير اين صورت جهت تخليه فاضلاب پتيك ها براي جلوگيري از ترافيك تانكرهاي تخليه پتيك توسط پمپ هاي لجن كشي كه داخل پتيك نصب مي شود و خط لوله به سمت درب ورودي ايستگاه هدايت شده و در آنجا به وسيله تانكرهاي مخصوص حمل فاضلاب تخليه شده و زماني كه فاضلاب شهري در آنجا رسيد، متصل به فاضلاب شهري مي شود.

تأسيسات آتش نشاني

به توجه به استعلام انجام شده از سازمان آتش نشاني براي ساختمان اداري استفاده از كپسول پيشنهاد مي گردد و براي محوطه ايستگاه از شير هيدرانت جهت آتش نشاني استفاده شود.

براي تأمين فشار شيرهاي هيدرانت در تلمبه خانه اصلي استفاده مي شود كه تعداد چهار عدد شير مرد نياز مي باشد.

مصرف كل آب

مصرف كل آب برابر خواهد بود با:

متر مكعب در روز                   5054

مصرف متوسط ساعتي براي كاركرد 12 ساعت در روز

متر مكعب در ساعت 5048 = 12 * 5056

مصرف حداكثر ساعتي با ضريب حداكثر 5/2

متر مكعب در ساعت 102 = 2 * 5048

فشار آب

با توجه به ارتفاع حداكثر 7 متر ساختمان اداري و ايجاد موتورخانه در زيرزمين براي تأمين فشار از پمپ خطي و يا منبع بر روي بام مي توان استفاده كرد.

تأمين و توزيع آب:

تأمين مستقيم از شبكه شهري براي آب غيربهداشتي امكان پذير نيست لذا براي تأمين آب غير بهداشتي نيار به چاه مي باشد. براي تأمين آب يك منبع ذخيره بتوني حدود 100 و پمپ خانه جهت تأمين فشار شيرهاي شستشو و كارواش نياز مي باشد.

پيشنهاد مي گردد پمپ خانه به صورت بوستر پمپ اجرا گردد تا با توجه به نياز پمپ ها وارد مدار شوند.

محصولات:

  مواد افزودني

  نمكهاي آبكاري

  كروماته ها

  مواد شوينده

  مواد پوليش و الكترو پوليش فلزات 

  مواد آندايزينگ آلومينيم 

مواد افزودني (ADDITIVES):

مصرف مناسب و كيفيت بالا از مشخصات يك افزودني ايده آل مي باشد. ما علاوه بر اين خصوصيات ,  عدم ايجاد تراكم ناخالصي را نيز به مشخصات افزودنيهاي خود اضافه نموده ايم .

تمامي مواد افزودني همراه با دستور مصرف و راهنماي كار مي باشند .

مواد افزودني نيكل شامل : براقي نيكل ـ كمك براقي نيكل ـ سوپر ـ نرم كن ـ كفي هاي هوايي و گيربكسي ـ محلول تصفيه ـ  محلول نيكل مشكي  

 مواد افزودني گالوانيزه شامل : براقي گالوانيزه اسيدي ـ كمك براقي گالوانيزه اسيدي ـ  براقي گالوانيزه سيانوري

مواد افزودني مس شامل : براقي مس اسيدي ـ كمك براقي مس اسيدي ـ شروع كننده  مس اسيدي  ـ  براقي مس سيانوري ـ كمك براقي مس سيانوري و نيز افزودنيهاي  مخازن  قلع ,  نيكل صدفي , كرم سخت , آبكاري پلاستيك  و ...

نمكهاي آبكاري (PLATING SALTS):  

نمكهاي آماده الكتروليتهاي مختلف آبكاري جهت گرفتن بهترين نتيجه با شرايط موجود هر واحد صنعتي مهيا شده اند .

تمامي نمكها همراه با دستور مصرف و راهنماي كار مي باشند

نمك آماده نيكل ـ نمك گالولنيزه اسيدي ـ نمك كمك گالولنيزه اسيدي ـ نمك گالوانيزه سيانوري مخصوص بارل و ثابت ـ نمك مس سيانوري ـ نمك مس سيانوري با راندمان بالا ـ نمك مس اسيدي ـ نمك نقره

كروماته ها ( CHROMATINGCOMPOUND):

نقش كروماته در تكميل كيفيت پوششها بخصوص پوشش گالوانيزه بسيار حائز اهميت مي باشد .

تمامي تلاش ما در ارائه كروماته هايي جهت رساندن فاكتورهاي كنترل كيفيت به مدارج استاندارد و حتي بالاتر از آن بوده و خواهد بود .

تمامي كروماته ها همراه با دستور مصرف و راهنماي كار مي باشند .

كروماته مشكي گالوانيزه ـ كروماته زرد گالوانيره ـ كروماته قوس و قزح گالوانيزه ـ كروماته آبي گالوانيزه كروماته سفيد گالوانيره ـ كروماته زيتوني گالوانيزه ـ كروماته هاي آلومينيم

مواد شوينده (CLEANINGCOMPOUND):  

اهميت مواد شوينده و كارآيي آنها در مرحله قبل از آبكاري قابل توجه مي باشد .

 ما در راستاي رضايت مصرف كنندگان براي قطعات مختلف و اهداف تميزكاري مبادرت به توليد گونه هاي  مختلف  چربي گير  و  تميزكننده هاي  قليايي , اسيدي  و  الكتريكي  نموده ايم

چربي گيرهاي قليايي آهن , برنج , آلومينيم , سرب , مخصوص بارل

چربي گيرهاي الكتريكي (سرد)

محلول فروكلين ( تميز كننده , زنگ زدا و اكسيد زدا با خاصيت اسيدي و كمترين اثر خوردگي )   

مواد پوليش و الكتروپوليش فلزات(POLISHINGCOMPOUND) :

 مواد شيميايي توانسته اند به تنهايي و يا تواماًََ با جريان الكتريسيته بدون عمليات مكانيكي سطوح فلزات را صيقل و جلا دهند كه خود كمك بزرگي به كيفيت زيركار و پايين آوردن هزينه آبكاري و همچنين مزاياي ديگر در بردارد . ما با توجه با نيازهاي رسيده انواعي از آنها را توليد و عرضه نموده ايم : تمامي موادهاي پوليش همراه با دستور مصرف و راهنماي كار مي باشند .

مواد الكتروپوليش استيل _ مواد پوليش سرب , مس , آلومينيم و ...

مواد آندايزينگ آلومينيم (ANODIZINGCOMPOUND):

 كليه مواد مراحل آندايزينگ رنگي آلومينيم شامل :

 مواد چربي گير ـ پوليش ـ آندايز و رنگهاي مختلف 

بازرگاني : 

ارائه مواد اوليه خطوط آبكاري وپرداختكاري:

 تامين مواد اوليه مرغوب و سازگار با شرايط مختلف صنايع آبكاري و پرداختكاري از سرلوحه هاي كاري ما مي باشد .

    ارائه تجهيزات و لوازم آبكاري وپرداختكاري :

اين مؤسسه نمايندگي و عامليت فروش محصولات چندين شركت معتبر را در رده ارائه تجهيزات و لوازم آبكاري و پرداختكاري شامل ركتيفاير ـ بارل ـ فيلتر ـ پرداخت ـ خشك كن و وانهاي مختلف را به همراه ضمانتها و خدمات پس از فروش آنها دارا مي باشد . 

ارائه تجهيزات و دستگاههاي آزمايشگاهي و كنترل كيفيت خطوط آبكاري  :

 ما با معرفي و ارائه وسايل و دستگاههاي كنترل كيفي مانند وسايل آزمايشگاهي , دستگاه تست سالت اسپري , ضخامت سنج مخصوص آبكاري و غيره سعي خود را در بهينه سازي و رسيدن به استانداردهاي بين المللي, انجام داده و خواهيم داد .

راه اندازي خطوط آبكاري :

مؤسسه با توجه به خواسته ها و اطلاعات ارائه شده توسط كارفرما و استفاده از دانش فني, تجارب ورعايت استانداردهاي موجود نسبت به طراحي , اجرا و راه اندازي مناسبترين خط اقدام مي نمايد . 

اين عمليات با در نظر گرفتن بالاترين موارد بهره وري , كمترين هزينه و خدمات پشتيباني در كنار آموزش كامل كاربران انجام مي گيرد .

خدمات فني مهندسي :

در عصري كه خدمات فني مهندسي لازمه و نياز پيشرفت صنايع گوناگون مي باشد , در صنعت آبكاري نيز با توجه به تنوع و تعدد خواسته براي اهداف مختلف , اين گونه خدمات جايگاه خاص خود را مي يابند.

ارائه اين گونه خدمات و سرويس ها در امر بهره وري بالا و پايين آوردن هزينه ها و نيز سرعت بخشيدن به مراحل كاري تاثير بسزايي دارد . صنعت آبكاري بعنوان يك صنعت پيچيده الكتروشيميايي همواره نيازمند اموري مانند مشاوره , تشخيص عيب , رفع عيب و جايگزيني روشها و متدهاي جديد و با صرفه  با شيوه هاي سنتي , پرهزينه و غيركارآمد گذشته بوده و خواهد بود .