سیستم گردش آب مدار بسته

در یک سیستم کارخانه مرکزی، دو نوع سیستم لوله کشی آب وجود دارد: بسته و باز. یک مدار آب باز از چیلر تا برج خنک کننده است. با عبور آب از برج ، درتماس با اتمسفر است. به دلیل تبخیر در برج خنک کننده ، آب شهر برای جایگزینی آب تبخیر شده جایگزین می شود.
سیستم آب مدار بسته از چیلر تا واحدهای انتقال هوا خواهد بود. این مدار نیازی به جایگزینی مداوم آب شهری ندارد ، زیرا تمام آب های گردش یافته به چیلر باز می گردند.
سیستم های آبی مدار بسته یا مدارهای آب هیدرونیکی بسته، از یک محلول مبتنی بر آب برای انتقال گرما استفاده می کنند. رایج ترین تعریف یک سیستم بسته ، این واقعیت است که روش خنک کننده غیر تبخیری است. کمترین مصرف آب / نیاز به آب ورودی و حداقل تماس با هوا دو ویژگی است که به طور معمول در مدار آبی بسته وجود دارد. سیستم های آب مدار بسته در کاربرد آنقدر متنوع هستند که پیشنهاد یک مجموعه استاندارد از شرایط عملیاتی و طراحی دشوار است.

سیستم آبی مدار بسته

انتقال حرارت به طور معمول با استفاده از نوعی مبدل حرارتی غیرمستقیم خواهد بود. یک یا چند مبدل گرما حرارت را وارد و یک یا چند مبدل حرارتی گرما را خارج می کنند ، بنابراین با این روش تعادل گرما را حفظ می کنند. سطوح انتقال حرارت باید در شرایط تمیز حفظ شود تا از عملکرد کارآمد و مطمئن اطمینان حاصل شود.
مواد بکار رفته می توانند متنوع باشند ، اما به طور معمول این مواد از لوله های فولادی و مخازن ، و از جنس استیل ضد زنگ یا مبدل های آلیاژهای مس / مس هستند آلومینیوم ، فولاد گالوانیزه و سایر آلیاژها نیز می توانند استفاده شوند.
در بسیاری از موارد ، این سیستم ها با مخزن افزایشی یا مخزن انبساط طراحی می شوند. این مخزن می تواند در فشار اتمسفر یا فشار زیاد کار کند و از دستگاه کاهش فشار استفاده کند تا از فشار بیش از حد جلوگیری کند. دریچه های هوا برای کمک به از بین بردن اکسیژن و سایر گازهای غیر قابل تراکم از سیستم در هنگام راه اندازی و هر زمان که آب به سیستم اضافه می شود، استفاده می کنند. پمپ ها برای بازیافت محلول پایه آبی در کل سیستم توزیع استفاده می شوند.
دریچه های هوا برای کمک به از بین بردن اکسیژن و سایر گازهای ایجاد شده غیر قابل تراکم از سیستم در هنگام راه اندازی و هر زمان که آب به سیستم اضافه شود، استفاده می شود. پمپ ها برای بازیافت محلول پایه آب در کل سیستم توزیع استفاده می شوند.
چرا باید وضعیت آب را در مدار بسته بررسی کنید؟ از طرفی ، هیچ آلودگی نباید وارد آب شود ، مانند یک مدار باز برج خنک کننده، آب جایگزین نمی شود.
پاسخ این است که سیستم های آب مدار بسته مستعد خوردگی و pH پایین هستند. وجود گازهای محلول مانند اکسیژن یا دی اکسید کربن ، رشد میکروبیولوژیکی یا رسوبات ذرات باعث نگرانی می شود و باید با استفاده از مواد شیمیایی مشکلات برطرف شوند.
شرایط عملیاتی مرتبط با مدارهای آبی بسته ، مانند تبخیر اندک یا بدون تبخیر (یعنی عدم گردش شیمیایی مواد) ، کمترین نشت آب و حداقل تماس با هوا باید باعث شود خوردگی و میزان رسوب گذاری نزدیک به صفر حاصل شود. با این حال ، این شرایط عملیاتی همیشه وجود ندارد و در نتیجه این می تواند به طور قابل توجهی بر روند انتخاب برنامه استفاده از مواد شیمیایی تأثیر بگذارد. در زیر چند عنصر کلیدی عملیاتی و طراحی وجود دارد که می تواند تا حد زیادی بر انتخاب روش شیمیایی تأثیر بگذارد:
• درجه تماس با هوا یا Ingress (جوی در مقابل فشار)
• از دست دادن آب (<1٪ در ماه در مقابل> ۱٪ در ماه)
• دما (آب سرد در مقابل آب گرم)
• شیمی محلول انتقال حرارت (رسانایی، مدارهای حساس ، مدارهای آب نمکی ، مدار های گلیکول و غیره)
• شیمی آب تغیه (سختی ، مواد جامد معلق ، فعالیت میکروبیولوژیکی ، و غیره)
• مواد بکار رفته (فولاد ، مس ، آلومینیوم و …)
• پاکیزگی سیستم (جدید ، تمیز ، رسوبی)
• اندازه سیستم (حجم ، بزرگ ، کوچک و غیره)

درجه تماس با هوا یا Ingress و از دست دادن آب

انتظار می رود که یک مدار آبی بسته تحت فشار با حداقل از دست دادن آب ، کمترین میزان اکسیژن را بعد از کارکرد در یک مدت زمانی داشته باشد. به طور کلی ، هرچه سیستم محکم تر باشد ، حفظ شرایط موثر نگهداری، آسان تر است. درک مقدار آب تغذیه و میزان ورود اکسیژن که ممکن است اتفاق بیفتد (در مقابل آنچه انتظار می رود) بسیار مهم است زیرا این پارامترها به طور بالقوه می توانند بر هزینه و عملکرد مدار تأثیر بگذارند. بدیهی است وقتی که از دست دادن آب و ورود اکسیژن کاسته شود ، حفظ شرایط باید انجام شود. برای ردیابی مؤثر هدررفت آب ، هر مدار بسته باید دارای توتالایزر جریان تغذیه باشد و تنظیم کننده باید به طور معمول چک شود. نشت آب به دلایل مختلفی از قبیل نشت مهر و موم پمپ ، کنترل سطح نامناسب یا کنترل فشار نامناسب تعمیر و نگهداری سیستم نامناسب ممکن است رخ دهد.
هوای موجود می تواند با ورود آب تغذیه همراه باشد یا در صورت عدم وجود نشت آب، دریچه های معیوب هوا ، می تواند باعث وجود هوا و اکسیژن در مدار بسته گردد. ورود هوا و آب می تواند بر انتخاب یک بازدارنده شیمیایی مدار آبی بسته تأثیر بگذارد. بهعنوان مثال ، سیلیکات ها می توانند یک انتخاب عالی برای سیستم های تغذیه بالا باشند زیرا آنها کم هزینه هستند (به ویژه در مقایسه با استفاده از مولیبدات) ، می توانند در حضور یا عدم وجود اکسیژن عملکرد داشته باشند ، از متالورژی های چندگانه محافظت کنند و مانع از مواد مغذی که می تواند فعالیت میکروبیولوژیکی را تشدید کند، شوند.

دما و شیمی

مدار های آبی بسته را می توان با عملکرد دمایی سیستم طبقه بندی کرد، به عنوان مثال ، سیستم های آب سرد معمولاً در دمای پایین یا پایین تر از اتاق کار می کنند (به عنوان مثال یالای ۷۲ درجه فارنهایت). مدارهای آب گرم را می توان بیشتر با درجه حرارت طبقه بندی کرد. به عنوان مثال ، سیستم های آب گرم که در دمای بالاتر از ۲۱۲ درجه فارنهایت کار می کنند ممکن است به عنوان سیستم های آب گرم با درجه حرارت بالا شناخته شوند ، در حالی که عملکرد مدارهای آب گرم با درجه حرارت متوسط در دمایی پائین تز از ۲۱۲ درجه فارنهایت است. دمای آب علاوه بر تأثیرگذاری بر پتانسیل خوردگی ، می تواند ترجیح و محدودیت برنامه های شیمیایی مختلف را نشان دهد. به عنوان مثال ، در شرایط آب داغ نیتریت ها بسیار جذاب هستند زیرا در صورت عدم وجود اکسیژن مؤثر هستند ، به بارگیری لجن کمک نمی کنند ، نسبتاً ارزان هستند و به دلیل دمای آب نگرانی کمی برای کنترل میکروبیولوژیکی وجود دارد. برای مدار هایی با دمای بالا از سولفیت به جای نیتریت استفاده می شود. به دلیل نگرانی از رسوب ، از سیلیکات ها در دمای بالاتر از ۱۸۰ درجه فارنهایت استفاده نمی شوند. در شرایط آب سرد ، نیتریت ها (گرچه هنوز مقرون به صرفه هستند) برخی از ویژگی های خود را از دست می دهند زیرا مواد مغذی را کمک می کنند که می تواند به رشد میکروبیولوژیکی کمک کند. هنگامی که مسائل میکروبیولوژیکی مزمن هستند ، سیلیکات ها و بخصوص مولیبدات ها گزینه های متداول بجای نیتریت ها هستند. مدارهای دمای دوگانه در بعضی مواقع در حالت خنک کننده آب (به طور معمول در ماه های خنک کننده) و در بعضی مواقع در حالت درجه حرارت گرم (به طور معمول در ماه های گرمایش) کار می کنند. بسته به پیکربندی لوله کشی (به عنوان مثال ، دو لوله در مقابل سیستم چهار لوله) ، بخشی یا تقریباً تمام این سیستم ممکن است از آب چرخشی یکسانی برای هر دو شرایط بهره برداری استفاده کند – این امر هنگام تصمیم گیری در مورد استفاده از مواد شیمیایی، حائز اهمیت است. شیمی آب چرخشی (به استثنای مواد شیمیایی تصفیه شده اضافه شده) باید مشابه شیمی منبع آب تغیه باشد و تبخیر ناچیز از آن انتظار می رود. شیمی آب دوباره گردش شده می تواند فرآیند انتخاب استفاده از مواد شیمیایی را هدایت کند. به عنوان مثال، مدارهای بسته حساس به هدایت به طور معمول نیاز به مواد شیمیایی آلی کاملاً ارگانیک دارند که می توانند ضمن تأثیر رسانایی اندک در آب ، عملکرد موثری را ارائه دهند.
برای مدارهای محلول آب (به طور خاص آب نمک با کلسیم) باید پتانسیل رسوب کلسیم و همچنین خوردگی را در نظر گرفت. در نتیجه ، این تیمارها باید در شرایط حاد و فقط با pH کمی قلیایی انجام شود (ترجیحاً کمتر از ۸٫۵).

متریال استفاده شده در ساخت سیستم آب مدار بسته

اطلاع از مواد و جنس بکار رفته در ساخت لوله های موجود در مدار آب بسته در هنگام استفاده از مواد شیمیایی بازدارنده، بسیار مهم است. اگر از کرومات ها برای ساخت لوله ها و تجهیزات استفاده شود، بازدارنده های شیمیایی چند عاملی برای سیستم نیاز نیست. در غیر اینصورت استفاده از چندین ماده بازدارنده شیمیایی بر اساس مواد بکار رفته حائز اهمیت است. امروزه استفاده از فرمول های چند جزئی برای بهینه سازی حفاظت از سیستم های چند فلزی بسیار رایج است. برخی از متالورژی ها مانند آلومینیوم نیاز به توجه ویژه ای در انتخاب یک ماده شیمیایی، دارند. استفاده از آزول معمول است و تقریباً در تمام فرمول های شیمیایی مورد استفاده در مدار آب بسته استفاده می شود بجز زمانیکه مس استفاده شده باشد یا اینکه مس بعنوان آلاینده سیستم در محیط وجود داشته باشد.

تمیزی سیستم

برای دستیابی به عملکرد شیمیایی مؤثر ، سطوح فلزی سیستم باید تمیز باشد. استفاده از محلول تمیز کردن مؤثر به همراه فیلتراسیون جریان جانبی برای سیستم های جدید و قدیمی که ممکن است نیاز به تمیز کردن داشته باشند، در نظر گرفته شود. باید توجه ویژه ای به کنترل میکروبیولوژیکی قبل از استفاده از فرمولاسیون های مبتنی بر نیتریت، شود. فرمولاسیون های شیمیایی ممکن است شامل مهار کننده های کنترل رسوب برای حفظ سطوح تمیز و جلوگیری از حمله زیر رسوب باشد. نصب فیلتراسیون یک افزونه نسبتاً کم هزینه است که می تواند باعث کارایی و صرفه جویی در سیستم شود. اگر طراحی تجهیزات تصفیه شامل شستشوی مجدد است ، مطمئن شوید که از آب تغذیه تازه استفاده می شود و آب چرخشی بسته نیست.

حجم سیستم

آگاهی از حجم سیستم برای اطمینان از دوز کافی مواد شیمیایی مورد استفاده، بسیار مهم است. علاوه بر این ، اندازه سیستم ممکن است در انتخاب ماده شیمیایی تأثیر بگذارد ، به ویژه اگر حجم سیستم قابل توجه باشد و یا نشت قابل توجه آب مواجه باشد. نشت آب و همچنین نشت های کنترل شده ، باید برای سیستم ها صفر باشد. اندازه گیری حجم سیستم و روند از دست دادن آب ، بخش های اساسی اطلاعات است. این داده ها با روش های نسبتاً ساده ای حاصل می شوند. هنگام ارزیابی حجم سیستم ، مطمئن شوید که کل حجم ، به عنوان مثال ، بخش هایی از سیستم که ممکن است در هنگام ارزیابی حجم در نظر گرفته نشده اند، به کار گرفته شده است و یا برای آنها حساب شده است.
چگونه آلودگی ها وارد سیستم مدار بسته آب می شوند؟
هنگامی که در ابتدا سیستم پر از آب می شود احتمالاً بیشتر از آب شهر استفاده می شود. با خنک شدن یا گرم شدن آب ، اکسیژن آزاد می شود. اگر یک واحد انتقال هوا جدید به سیستم متصل شود ، آب و هوا جدیدی را ایجاد می کند. در صورت تغییر بخشی از لوله کشی ، آب شیرین اکسیژن را ایجاد و آزاد می کند.
رسوبات، تراشه ها و سایر مواد مانند سرباره جوش که در ساخت اولیه آن استفاده شده اند، می توانند با وجود لوله کشی در کویل ها، پمپ ها یا چیلرهای سیستم باقی بمانند.
رشد میکروبیولوژیکی بیوفیلم می تواند از آب تصفیه نشده ایجاد شده رشد کند.
همه این مشکلات ممکن است باعث ایجاد یا کمک به یک یا چند مشکل دیگر شود. رشد میکروبیولوژیکی باعث ایجاد خوردگی و کمک به رسوب گذاری می شود. خوردگی باعث ایجاد گرد و غبار می شود و محیط ایده آل برای رشد میکروارگانیسم ها فراهم می کند.
خوردگی ممکن است به تعمیر یا تعویض تجهیزات گران منجر شود و باعث نشت لوله ها شود. رسوب کویل ها و مبدل های حرارتی ممکن است راندمان انتقال حرارت آنها را کاهش دهد.
از آنجا که سیستم آب مدار بسته نیازی تخلیه آب مانند برج خنک کننده ندارد ، با استفاده از مواد شیمیایی مناسب و توجه روزانه، مدار آب بسته اغلب می تواند براحتی نگهداری و مراقبت شود. یک برنامه طراحی شده و اجرا شده باید جزئی از برنامه نگهداری شما باشد.
بسته به شرایط سیستم و تجزیه و تحلیل آب شما ، ممکن است تمیز کردن شیمیایی مورد نیاز باشد. این باعث می شود سیستم از هرگونه مواد دفع کننده ، رشد میکروبیولوژیکی و مقیاس آسیاب تمیز شود.
پس از تمیز کردن مدار ، یک ماده بازدارنده خوردگی توسط مهندس انتخاب می شود. این مهار کننده باید با دقت انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که به هیچ یک از اجزای سیستم شما آسیب نخواهد رساند – لوله های مسی و فولادی ، پروانه پمپ برنز ، مقره های لرزش لاستیکی ، واشر فلنج و حلقه های “O” در دریچه ها. آب ورودی نیز باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
اگر سیستم شما مستعد رشد میکروبیولوژیکی باشد ، بایوساید ممکن است اضافه شود.
یک برنامه آزمایش و نظارت باید ایجاد شود تا اطمینان حاصل شود که سیستم شما پاک و عاری از خوردگی و رشد میکروبی است.
نگهداری پیشگیرانه به کاهش هزینه های تعمیرات و تعویض تجهیزات و لوله کشی کمک می کند. و این به حفظ کارآیی سیستم شما کمک می کند.