برج خنک کننده

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

-

قوانین اجرای لوله مکش پمپ برج خنک کننده

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

–

قانون اول : لوله مکش را خالی بگذارید.

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

-

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

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

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

-

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

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

-

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

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

این مشکل غیر قابل اصلاح است فقط در صورتی می توان از صافی در مسیر مکش پمپ استفاده نمود که مقدار دهانه مش آن از ۳/۱۶اینچ تا ۱/۴ اینچ باشد. تمام برج های خنک کننده باید داخل تشت دارای صافی باشند ولی در صورتیکه این صافی آنجا تعبیه نشده است می توان از صافی با سایز مش بالا و افت فشار کم در مسیر مکش پمپ برج خنک کننده استفاده نمود.

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

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

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

این مقاله کاری بود از بخش فنی شرکت بادران تهویه صنعت امیدواریم با تشریح مسائل و جزئیات دانش برج های خنک کننده گامی در جهت پیشرفت و کمک به صنایع کشور عزیزمان ایران برداریم ، در این راه ما را از نظرات و پیشنهادات ارزشمند خود بهره مند سازید. جهت مطالعه بیشتر می توانید به مقالات ” لوله کشی برج خنک کننده ” ، ” انتخاب پمپ برج خنک کن ” ، ” کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده ” و ” محاسبه هد پمپ برج خنک کننده ” و همچنین وب سایت پمپ برج خنک کننده گراندفوس مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-pump-suction-line/

کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده هنگامی به وجود می آید که به دلیل لوله کشی غیر صحیح هوا وارد مسیر مکش پمپ برج خنک کن می شود و به مرور باعث تخریب مکانیکی پمپ می شود. در نتیجه کاویتاسیون ، پره های رانش و یا شفت پمپ تخریب و شکسته خواهد شد. طراحی و نصب صحیح لوله کشی در جلوگیری از بروز کاویتاسیون و وارد شدن هوا به مسیر مکش پمپ دارای اهمیت می باشد. در ادامه مطلب به بررسی دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می پردازیم و راه های جلوگیری از آن را بررسی می کنیم.

–

دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده

اغلب به دلیل کاویتاسیون یا وجود هوا در لوله مکش به پره ها یا شفت پمپ شوک وارد می شود و از نظر مکانیکی آن را تخریب می کند که در نتیجه باعث کاهش جریان آب می شود. در صورت وجود مقدار زیاد هوا در لوله مکش ، شفت پمپ به سرعت دچار شکستگی می شود. دلیل این شکست هم این است که هنگامی که هوا وارد پروانه می شود بار وارد شده ناگهان صفر می شود و سپس آب با فشار بالا وارد می شود مابین این تغییرات بار صفر و ماکسیمم مانند وارد آمدن ضربه پروانه می شکند.

–

سه دلیل برای وارد شدن هوا به لوله مکش وجود دارد:

· بای پس به لوله مکش پمپ

· مسیر تخلیه مانند در ناحیه مکش پمپ

· جریان گردابی در برج خنک کن

–

بای پس به لوله مکش پمپ

نصب غیر صحیح لوله بای پس به صورت مستقیم به لوله مکش موجب ورود هوای بسیار زیاد به پمپ خواهد شد. وقتی فشار زیر اتمسفر در بای پس و اتصالات لوله خروج وجود داشته باشد هوا به لوله مکش وارد می شود.

–

در شکل ، وقتی برج خنک کننده در حال بای پس کردن است فشار در نقطه B به اندازه ارتفاع H1 بالاتر از فشار اتمسفر خواهد بود. فشار در نقطه C زیر اتمسفریک است ، که باعث مکش هوا می شود فقط وقتی درست عمل می کند که کاهش فشار استاتیک به دلیل ارتفاع H2 معادل یا کوچکتر از افت فشار جریان در لوله بای پس باشد. شیر کنترل بای پس و لوله کشی بای پس طراحی می شوند تا افت فشار کافی را در لوله بای پس بوجود آورده تا از فشار زیر اتمسفریک در نقطه C جلوگیری کنند و هنگامی که برج خنک کن در بای پس است باعث به جریان افتادن آب در واتر لگ نیز شوند.

–

همانطور که در شکل دوم نشان داده شده است ، ورود مستقیم بای پس به برج خنک کننده احتمال مکش هوا به مسیر پمپ را کاملا از بین میبرد ، در نتیجه این طرح لوله کشی مورد تأیید فنی شرکت بادران تهویه صنعت است.

–

مسیر تخلیه مانند در ناحیه مکش پمپ

در خیلی از برج های خنک کننده آب به مقدار کافی درتشت آبسرد برای پر کردن لوله مکش وجود ندارد. هنگام استارت پمپ می تواند آب موجود در تشت را به صورت ناگهانی خالی و یا پایین تر از حد قرمز بوجود آمدن ورتکس نماید. در هر دو حالت هوا به مسیر مکش پمپ وارد شده و برای پمپ فاجعه آمیز خواهد بود.

روش صحیح و غیر صحیح لوله کشی در دو شکل زیر نشان داده شده است. همانطور که در شکل اول می بینید پمپ هنگام استارت باید کندانسور و تمام مسیرلوله کشی برج خنک کننده را با آب پر نماید که به دلیل عدم وجود حجم آب مناسب در تشت ، موجب کاهش ناگهانی آب در تشت برج خنک کننده شده و هوا به مسیر مکش وارد می شود.

–

در شکل بعدی شیر یکطرفه جلوی تخلیه لوله های عمودی را می گیرد در حالیکه واتر لگ هم از تخلیه لوله های افقی برگشت جلوگیری می کند و از کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده جلوگیری می کند.

–

به عنوان یک اصل عمومی ، در طراحی لوله کشی برج خنک کننده باید لوله ای عمودی قبل از کندانسور و بعد از شیر یکطرفه در نظر گرفته شود که به آن لوله پر کننده می گویند ، این لوله دو نقش را ایفا می کند:

–

· باعث پر آب شدن مسیر کندانسور مستقل از پمپ و تشت برج خنک کننده می شود که خطر خالی شدن آب در هنگام استارت را از بین می برد.

· در هنگام شروع به کار چیلر مهم است که کندانسور از آب پر باشد ، در حالی که بسیاری از کندانسور ها در سطح ارتفاع بالاتر از تشت برج خنک کننده نصب می شوند در صورت نصب صحیح لوله کشی با لوله پر کننده و شیر یکطرفه در هنگام استارت چیلر ، کندانسور پر از آب بوده و مشکلی نخواهد داشت.

–

استفاده از شیر کاهنده فشار نیز از مشکلات نشت و برگشت تخلیه نیز محافظت می کند. با توجه به شکل مسیر زیرآب برج خنک کننده یا بلو دان هم در مسیر افقی برگشت به برج خنک کننده قرار گرفته است که تنها در زمان روشن بودن پمپ می توان بلو دان را انجام داد که این مسیر صحیح است و پیشنهاد می گردد.

–

جریان گردابی در برج خنک کننده

جریان گردابی در برج خنک کننده هنگامی رخ می دهد که میزان سطح آب موجود در تشت برج خنک کننده با میزان جریان آب در گردش متناسب نباشد. بوجود آمدن جریان گردابی باعث ورود هوا و در نتیجه کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می شود. جهت رفع این مشکل می توان از درپوش یا قطعه ای برای شکستن جریان گردابی در تشت و مسیر لوله استفاده نمود.

–

در برخی موارد مسیر لوله مکش پمپ از فلنج اتصال برج خنک کننده کوچکتر گرفته می شود که در این حالت به دلیل بوجود آمدن سرعت بالای آب ممکن است جریان گردابی درون لوله بوجود آبد. بنابراین توصیه می شود که مسیر لوله از تشت برج خنک کننده به طول ۱۰ برابر قطر لوله به اندازه همان اتصال تشت لوله کشی شود و سپس با قطر کوچکتر به پمپ متصل شود تا سرعت آب کنترل شود و درون لوله جریان گردابی بوجود نیاید.

–

وظیفه مهندس طراح و شرکت سازنده است که لوله کشی ، پمپ و اتصالات متناسب باشد و آب بدون مشکل جریان یابد. حال در صورت طراحی اشتباه ممکن است چندین مشکل بوجود آید:

–

· هد پمپ بیش از اندازه در نظر گرفته شود که در این حالت دبی افزایش می یابد. در این حالت باید با استفاده از شیر بالانسینگ یا شیر فشار شکن در مسیر لوله کشی استفاده نمود.

· نصب اشتباه کنترلر های بای پس که موجب تغییر شدید نقطه ای فشار و افزایش دبی آب خواهد شد.

–

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” انتخاب پمپ برج خنک کن ” و ” محاسبه هد پمپ برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-pump-cavitation/

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده عبارتند از : مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین ، دما و سرعت آب می باشند. در بخش بعدی مطلب به روش های اندازه گیری خوردگی می پردازیم که عبارتند از استفاده از کوپن ها ، اندازه گیری الکتریکی و مبدل های حرارتی . در بررسی این عوامل مشاهده میکنیم که تاثیرات مواد شیمیایی بازدارنده های خوردگی به صورت گسترده ای با تغییرات کیفیت آب ، مثل PH ، غلظت نمک های محلول ، سختی آب و شرایط عملیاتی مثل دما و سرعت آب تغییر می کند.

–

بررسی عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : PH

میزان بازدارندگی خوردگی در محدوده PH مابین ۶٫۵ تا ۹٫۰ تقریبا ثابت است. اگرچه ، بازدارنده های رسوب به همراه بازدارنده های خوردگی در آبهایی با PH بیشتر از دلیل جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم و فسفات کلسیم بایستی استفاده شوند.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سختی کلسیم

فسفات ها و فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی خوردگی پایداری در حضور یون کلسیم نشان میدهد. برای دستیابی به میزان مناسب اثرات بازدارندگی ، برای آب با سختی کلسیم پایین تر ، میزان بیشتری مواد بازدارنده مورد نیاز است در حالیکه برای آب با سختی بالاتر ، میزان کمتری احتیاج می باشد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : تجمع یونهای مهاجم

یون های مهاجم نظیر کلراید و سولفات ، در غلظت های بالا به لایه های محافظ که توسط بازدارنده ها ایجاد شده حمله می کند و تاثیرات آن را کاهش داده و یا از بین می برد. به طور کلی بازدارنده های خوردگی با فرمول نمک های روی کمتر تحت تاثیر حمله این یون ها قرار میگیرد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : غلظت کلرین باقیمانده

ترکیبات کلرین ، هیپو کلریت سدیم ، کلرین مایع و غیره معمولا برای کنترل لجن و به منظور گند زدایی با میزان ۰٫۳ تا ۱٫۰ میلیگرم بر لیتر در سیستم های خنک کننده استفاده می شود. اگرچه میزان کلرین باقی مانده در سیستم ، بعضی مواقع به دلیل عدم کنترل کلریناسیون به مقدار بیشتری می رسد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : دمای آب

در صورت عدم استفاده از بازدارنده ها میزان خوردگی به صورت تناسبی با میزان افزایش دمای آب ۲۵ تا ۵۰ درجه سانتی گراد ، افزایش پیدا می کند. تاثیرات دمای آب مابین دمای ۵۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد چندان مشهود نمی باشد. ولی در صورت استفاده از بازدارنده پلی فسفات-روی بازدارندگی خوردگی را در دمای ۳۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد نشان میدهد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سرعت آب

هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب افزایش یابد تاثیرات بازدارندگی بهتری مشاهده می شود زیرا میزان نفوذ مواد بازدارنده در سطح فلز افزایش می یابد. بنابر این ، یک سرعت بهینه برای آب ، میزانی است که بیشترین تاثیرات بازدارندگی خوردگی بدست می آید.

–

مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین، دما و سرعت آب مجموعه عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده می باشد.

–

روش های اندازه گیری خوردگی :

–

· استفاده از کوپن ها

کوپن ها تیغه های فلزی وزن شده ای هستند که به مدت طولانی معمولا یک الی سه ماه در مسیر آب خنک کننده قرار داده می شوند. بعد از اینکه آنها را بر میدارند ، تمیز نموده و مجددا ، وزن می کنند. میزان کاهش وزن تیغه نشاندهنده میزان خوردگی می باشد. میزان خوردگی که بوسیله ی یک کوپن نشان داده میشود ممکن است قابل ملاحظه و یا قابل اغماض باشد ، اما وجود حفره ها همیشه جدی است ، حتی اگر اندک باشد. بدیهی است که کنترل و جلوگیری از تشکیل حفره نسبت به خوردگی عمومی ، چنانچه طولانی بودن عمر تجهیزات مد نظر باشد ، بسیار مهم است.

–

· اندازه گیری الکتریکی

در این روش با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی ، سرعت خوردگی اندازه گیری می شود. اساس این اندازه گیری این است که مقاومت یک هادی الکتریکی با عکس سطح مقطع آن متناسب است. یک سنسور فلزی در مسیر آب خنک قرار داده می شود ، سپس با پیشرفت خوردگی سطح مقطع تیغه فلزی کاهش یافته و مقاومت آن افزایش می یابد تغییر مقاومت به خوردگی آب نسبت داده می شود. اندازه گیری خوردگی که بر اساس مقاومت عمل می کند مانند کوپن آزمایشی بصورت تجارتی در اختیار می باشد ، برای بدست آوردن مقاومت خوردگی نیاز به یک مدت زمان نسبتا طولانی می باشد.

–

· مبدل های حرارتی

استفاده از یک لوله فلزی دوجداره که در جدار بیرونی آن بخار قرار داشته و از داخل آن آب خنک کننده عبور میکند ، اغلب راهی برای شبیه سازی فرآیند مبدلهای حرارتی است ، که به تبع آن می توان میزان خوردگی و تشکیل رسوب را پیش بینی کرد.

–

جهت مطالعه بیشتر در مورد خوردگی به مطالب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده” و ” انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-effective-factors/

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد. همانطور که در مطلب ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” اشاره شد بازدارنده ها مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا با تشکیل لایه محافظ بروی فلزات و قطعات موجب کاهش یا ممانعت از خوردگی شوند. هر کدام از این بازدارنده ها دارای ویژگی ها و اثرات مختلف هستند که به صورت تک تک بررسی آن می پردازیم.

–

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن

به بررسی انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن می پردازیم:

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفات ها

در حال حاضر بیشترین ماده ای که به عنوان بازدارنده خوردگی در سیستم های خنک مورد استفاده قرار می گیرد فسفات است. در بعضی مواقع اورتو فسفات ها و پلی فسفات ها نیز استفاده می شود.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفونات ها

فسفونات ها به صورت گسترده برای جلوگیری از خوردگی در برج خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند. خواص فسفونات ها ، نظیر نیروهای پیوندی با یون های فلزی ، حلالیت نمک های آن و اثرات ممانعت از خوردگی بر اساس ساختمان شیمیایی آنها متفاوت است.

به طور کلی فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی مناسبی برای کربن استیل در ّهایی که دارای یون کلسیم است نشان می دهند. میزان غلظت مورد نیاز فسفونات برای بازدارندگی خوردگی با افزایش سختی کلسیم کاهش می یابد. از آنجاییکه میزان هیدرولیز فسفونات ها در مقایسه با پلی فسفات ها کمتر می باشد ، اغلب برای سیستم های خنک کننده با میزان سختی کلسیم زیاد و میزان سیکل تغلیظ بالا استفاده می شود. فسفونات ها همچنین به عنوان بازدارنده رسوب نیز استفاده میشوند زیرا تاثیری عالی برای بازدارندگی رسوب کربنات کلسیم دارند.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نمک های فلزی

نمک های فلزی مثل نمک های روی و نیکل, دارای اثرات بازدارندگی خوردگی برای فلزات کربن استیل ، مس و آلیاژهای مس می باشد. البته حلالیت آنها برای دستیابی به غلظت موثر بازدارندگی در آبهای خنثی نظیر آب خنک کننده کم است ، بنابراین ، استفاده تنها از نمک های فلزی به ندرت اثرات خوبی را نشان می دهد.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم

برخی از پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم مثل پلی اکریلات و پلی مالنات به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. تاثیرات بازدارندگی خوردگی آنها در آب با سختی کم ، پایدار نمی باشد.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نیتریت ها

نیتریت ها اثرات بازدارندگی بسیار خوبی بر کربن استیل دارند. نیتریت ها نسبت به کرومات ها غیر سمی تر می باشد اما به ندرت در سیستم های خنک کننده تر ، استفاده می شوند. زیرا به راحتی توسط میکرو ارگانیسم ها تجزیه میگردند. اما نیتریت ها ، به صورت گسترده به همراه بایوسایدهای غیر اکسید شونده در سیستم های خنک کننده غیر تبخیری استفاده می شوند.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : کرومات ها

کروماتها مدت زمان زیادی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند و اثرات بسیار بالایی دارند. اگرچه ، هم اکنون به دلیل خواص سمی بسیار بالا به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.

کرومات سدیم و دی کرومات سدیم عموما به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. کرومات ها معمولا با ترکیبی از پلی فسفات ها و یا نمک های روی استفاده میگردند زیرا در صورتیکه کرومات به تنهایی و با غلظتهای ناکافی استفاده شود میزان خوردگی حفره ای را افزایش می دهد.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : آمین ها و آزول ها

بازدارنده های خوردگی بر پایه آمین اغلب برای اسیدشویی و تصفیه آب بویلرها استفاده می شود اگرچه ، اغلب به دلیل قیمت بالاتر و تاثیرات بازدارندگی خوردگی کمتر نسبت به بازدارنده های غیر آلی در سیستم های خنک کننده تر استفاده نمی شوند.

آزول ها نظیر benzotriazole و tolyltriazole اغلب برای بازدارندگی خوردگی مس و آلیاژهای مس در مقدار کم مورد استفاده قرار می گیرند.آزول ها , برای سیستم های خنک کننده که مبدل هایی از جنس مس و آلیاژ مس هستند کاربرد دارند.

–

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد.

–

· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : سایر بازدارنده ها

مولیبدات ها, تنگستن ها و بعضی نمک های اسیدهای آلی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. این مواد به دلیل قیمت بالا اغلب در سیستم های خنک کننده تر مورد استفاده قرار نمی گیرند.

سیلیکات ها ، به دلیل غیر سمی بودن آنها نسبت به فسفاتها ، بعضی مواقع به عنوان بازدارنده خوردگی در خطوط لوله آب آشامیدنی استفاده می شود. سیلیکات ها ، به ندرت برای سیستم های خنک کننده باز استفاده می شوند زیرا خواص بازدارندگی آنها برای کربن استیل بسته به کیفیت و دمای آب و سایر شرایط به شدت نوسان دارد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-inhibitors-types/

بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا اثرات خوردگی را کاهش یا از بین ببرند. این مواد شیمیایی به عنوان بازدارنده به آب برج خنک کن اضافه می شوند تا از خوردگی جلوگیری کنند. بازدارنده های خوردگی محلول در آب هستند در حالیکه لایه ای که بر سطح فلز تشکیل میدهند و مانع از خوردگی فلز می شود غیر محلول در آب است. این لایه ، لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ بوسیله ی جلوگیری از هیدراسیون یون های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می کند. در واقع عملکرد مواد بازدارنده ی خوردگی را بر اساس خواص لایه محافظ آن ها نشان می دهد.

–

عملکرد بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده

بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده لایه ای محافظ بروی فلز تشکیل می دهد و جلوی خوردگی فلز را می گیرد. کرومات ها و نیتریت ها، از انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده می باشند که یک فیلم اکسید به عنوان لایه محافظ روی سطح فلز تشکیل می دهند. این بازدارنده ها باعث اکسید شدن سریع یون های آهن تولید شده در واکنش آندی می شود و با تشکیل یک لایه اکسید بر روی سطح فلز که اکثرا از اکسید فریک هیدراته می باشد، مانع خوردگی می شوند.

لایه محافظ از نوع اکساید، متشکل از ذرات بسیار نرم و قطر لایه بسیار نازک می باشد و دارای خاصیت چسبندگی خوبی به سطح فلز است و به ندرت باعث کاهش هدایت حرارتی در مبدل ها می شود. بیشتر بازدارنده های خوردگی از این نوع خواص بازدارندگی در حد عالی نشان می دهند.

از جمله نقاط ضعف بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده که لایه محافظ آنها از نوع لایه اکساید میباشد ایجاد خوردگی محلی در صورت استفاده در غلظت های کم است. این نوع بازدارنده ها دارای مشکلات کاربردی نیز هستند به طور مثال، کرومات ها به شدت سمی و دور ریز آنها ممنوع می باشد. نیتریت ها، توسط باکتری های نیتریفیکاسیون، اکسید شده و در سیستم های خنک کننده به صورت نیترات در می آیند که هیچگونه اثرات بازدارندگی خوردگی ندارند.

–

بازدارنده های خوردگی محلول در آب هستند در حالیکه لایه ای که بر سطح فلز تشکیل میدهند و مانع از خوردگی فلز می شود غیر محلول در آب است. این لایه , لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ بوسیله ی جلوگیری از هیدراسیون یون های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می کند.

–

پلی فسفات ها، در ابتدا تشکیل یک لایه مخافظ که ترکیبی از اکسید آهن و فسفات آهن می باشد در سطح فلز می دهند. سپس این ترکیبات با یونهای کلسیم موجود در آب ترکیب شده و تشکیل لایه فسفات کلسیم بر روی لایه اولیه می دهند. توسط روش های مختلف آنالیز مشخص شده است که پلی فسفات ها، لایه محافظی که خود متشکل از دو لایه می باشد بر روی سطح فلز تشکیل می دهند که این لایه ها دو نقش متفاوت را در روش بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ایجاد می کنند.

لایه ی غنی از اکسید آهن و فسفات آهن در سطح کربن استیل باعث افزایش پتانسیل الکتریکی آن و حالت غیر فعال می شود و مانع از حل شدن فلز می گردد. لایه بالایی که فسفات کلسیم است مانع از انجام اکسیداسیون می گردد. لایه فسفات کلسیم باعث متفرق ساختن نفوذ اکسیژن به سطح کربن استیل نیز شده و همچنین باعث متفرق ساختن نفوذ یون های کلراید و سولفات به داخل فیلم می شود، در نتیجه لایه زیرین محافظ، از تخریب توسط این یون ها محفوظ می ماند. در صورت استفاده از مخلوط پلی فسفات ها و نمک های روی، به عنوان بازدارنده، لایه ی بالایی محافظ مخلوطی از فسفات کلسیم و روی می شود، اما لایه زیرین به ندرت تغییر ترکیب می دهد.

پلی فسفات ها به عنوان ماده بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده برای آبهای نرم و فاقد مواد معدنی مثل یون های کلسیم و روی، دارای خواص کمی می باشند. زیرا هیچ گونه لایه فسفات کلسیم تشکیل نمی شود و لایه اکسید آهن و فسفات در این شرایط مقاوم نمی باشد. تاثیرات بازدارندگی که توسط پلی فسفات ها بدست می آید نسبت به مواد بازدارنده که لایه محافظ اکسید تشکیل می دهد کمتر می باشد زیرا لایه فسفات کلسیم به طور معمول یکنواخت نبوده و نسبت به لایه اکسید متخلخل می باشد.

–

زمانی که برای دستیابی به خوردگی کمتر از میزان بالای پلی فسفات ها استفاده می شود، لایه های متخلخل تشکیل شده بسیار ضخیم می شود و موجبات رسوب را فراهم می کند. در این گروه مکانیزم بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده توسط اورتوفسفات ها و پلی فسفاتها شبیه به فسفات ها می باشد.

استتفاده از مخلوط فسفات ها و پلیمر های سبک محلول در آب به منظور تشکیل یک لایه غیر متخلخل از فسفات کلسیم در سطح فلز و ممانعت از رشد بیش از حد این لایه و ایجاد مشکلات رسوب، بسیار موثر است. جذب شدن پلیمر ها بر روی لایه ی فسفات کلسیم، میزان رشد این لایه را کاهش می دهد در نتیجه لایه فسفات کلسیم نازک و غیر متخلخل می شود و از رشد بیش از حد این لایه جلوگیری می کند.

مر کاپتو بنزو تیازول نوعی از بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده می باشد که با یون های فلز که بایستی محافظت شود تشکیل نمک های غیر محلول می دهد. این بازدارنده ها، در ناحیه آندی، یعنی جاهایی که فلز حل می شود و غلظت یون ها افزایش می یابد، تشکیل لایه محافظ می دهد. در این حالت رشد لایه محافظ بعد از تشکیل متوقف خواهد شد زیرا این لایه مانع از انحلال هر فلز جدید می شود بنا بر این به صورت رسوب در نمی آید حتی اگر مقادیر بیش از حد بازدارنده استفاده شود.

بازدارنده هایی که به این روش عمل میکنند، اثرات بازدارندگی خوردگی عالی در مورد مس و آلیاژهای مس دارند. این بازدارنده خوردگی در مورد کربن استیل استفاده نمی شود. این نوع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ای که در ساخت آن از کربن استیل استفاده می کنند، مناسب نیست. آمین ها از نوعی بازدارنده های خوردگی می باشند که تشکیل فیلم جذبی در سطح فلز می دهند. این لایه دارای گروه های عملکردی می باشد که قابلیت جذب در سطح فلز را دارند و با جذب شدن در سطح فلزات تمیز، از طریق گروه های فعال خود مانع از نفوذ آب و اکسیژن محلول به سطح فلز می شوند، در آبهای خنثی مثل آب برج خنک کننده، این بازدارنده ها تاثیرات مطلوبی نشان نمی دهد زیرا سطح فلز تمیز نمی باشد بنابر این تشکیل لایه محافظ مشکل است.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/corrosion-inhibitor-in-cooling-tower/

مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده به دلیل گرد آمدن عوامل اصلی مانند وجود محیط تر به واسطه حضور آب که لازمه و مقدمه تشکیل الکترولیت میباشد و استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و خوردگی را در سیستم خنک کننده را فراهم می سازد. قبلا در مطلب خوردگی در برج خنک کننده به توضیح کلی این پدیده پرداختیم ولی در این مطلب به بررسی دقیق مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده می پردازیم.

بررسی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

همانطور که اشاره شد آب به عنوان الکترولیت و وجود فلزات مختلف در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده شرایط تشکیل یک پیل الکتریکی را مهیا کرده و موجب بروز خوردگی می شود. از طرفی ورود اکسیژن، گازهای سولفور, میکرو ارگانیسم ها و گردو غبار از طریق هوا و دمای بالای آب چرخشی و تغییرات PH نیز به نوبه ی خود به خوردگی دامن زده و منجر به تشدید آن می گردد. اساسا، دونوع واکنش های اکسیداسیون و احیا و مهاجرت الکترونها از آند که محل تولید الکترون طی واکنش اکسیداسیون می باشد به کاتد که محل مصرف این الکترون ها می باشد علت اصلی وقوع پدیده ی خوردگی است. از طرفی آب و یا رطوبت هوا نیز بستر لازم را جهت حرکت یون های مثبت و منفی فراهم منماید و حلقه ی تشکیل مکانیزم خوردگی را تکمیل می کند.

واکنش آندی باعث بروز پدیده ی یونیزاسیون و کنده شدن اتم های فلز از سطح فلز می شود با توجه به فراهم بودن شرایط لازم جهت بروز پدیده خوردگی در سیستم های خنک کننده، این پدیده به اشکال مختلف مانند خوردگی شیاری، حفره ای و غیره اتفاق می افتد. خوردگی حفره ای در زیر لایه های رسوبی تشکیل شده در سطح فلز صورت می گیرد. به دلیل غلظت کم اکسیژن در زیر این لایه، یک آند مخلی تشکیل می شود و در محیط اطراف آن چون غلظت اکسیژن بیشتر است، یک کاتد محلی تشکیل می گردد. بنابر این فلز توسط این نوعی از مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده که به آن خوردگی حفره ای می گویند، مورد حمله قرار می گیرد. خوردگی شیاری در شکاف ها و مناطق مرده ای که در آنها آب جریان ندارد اتفاق می افتد. حال ببینیم چگونه می توان از انواع مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده جلوگیری نمود.

از آنجاییکه برای انجام پدیده ی خوردگی سه عامل اصلی ,آند , کاتد و الکترولیت مورد نیاز است اگر هرکدام از این عوامل به طریقی حذف شود خوردگی تشکیل نخواهد شد. بازدارنده های خوردگی، نیز مطابق با این مکانیزم عمل می کنند. این بازدارنده ها، مواد شیمیایی هستند که با تشکیل یک لایه نازک که اصطلاحا “لایه ی محافظ” نامیده می شود بر سطح آند و یا کاتد فرآیند خوردگی را کاهش داده و یا متوقف می نمایند.

وجود محیط تر به واسطه حضور آب که همان الکترولیت میباشد، استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و تکمیل مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده را فراهم می سازد.

بازدارنده های خوردگی به دو دسته ی آندی و کاتدی تقسیم بندی می شوند. بازدارنده های کاتدی، یک لایه محافظ بر روی سطح کاتد تشکیل داده و مانع از رسیدن اکسیژن محلول در آب به سطح فلز می شوند. بازدارنده های آندی یک لایه محافظ بر روی سطح آند تشکیل می دهند و از این طریق واکنش های خوردگی کاهش می یابد.

انتخاب یک بازدارنده ی مناسب بستگی به پارامترهای طراحی سیستم خنک کننده و ترکیبات آب دارد و همچنین نوع فلزات به کار رفته در سیستم، شرایط تنش وارد بر سیستم، تمیز کاری و سرعت آب، همگی بر انتخاب یک بازدارنده مناسب، تاثیر گذار است. عوامل دیگری که بایستی در نظر گرفته شود شامل حد شاخص مورد نیاز برای آب ، PH ، اکسیژن محلول ، نمک ها و ترکیبات معلق در آب می باشد. حال، در ابتدا با مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده آشنا شده و در ادامه به شرح بیشتر آن میپردازیم.

روابط شیمیایی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

زمانی که فلز در تماس با آب قرار می گیرد, به دلیل یکنواخت نبودن ترکیبات موجود در فلز, نقاط کوچکی با پتانسیل الکتریکی کمتر (آندهای محلی) و تعداد نقاط زیادی با پتانسیل بیشتر (کاتد های محلی) بر روی سطح آن تشکیل می شود و سپس واکنش های الکتروشیمیایی شکل میگیرد.

زمانی که سطح فلز با آب که شامل اکسیژن محلول است تماس پیدا می کند واکنش های فوق انجام می شود. زمانی که رسوبات لجنی که اغلب متشکل از میکرو ارگانیسم ها می باشد به سطح فلز می چسبد یک شرایط هوازی در زیر رسوبات ایجاد می شود و باکتری احیا کننده سولفات رشد پیدا می کند. سپس واکنش خوردگی در بعضی نواحی به دلیل تولید سولفید هیدروژن پیشرفت پیدا می کند.جهت مطالعه ببشتر به مطلب ” کنترل PH آب برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/corrosion-mechanism-in-cooling-tower/

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده عبارتند از : مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین ، دما و سرعت آب می باشند. در بخش بعدی مطلب به روش های اندازه گیری خوردگی می پردازیم که عبارتند از استفاده از کوپن ها ، اندازه گیری الکتریکی و مبدل های حرارتی . در بررسی این عوامل مشاهده میکنیم که تاثیرات مواد شیمیایی بازدارنده های خوردگی به صورت گسترده ای با تغییرات کیفیت آب ، مثل PH ، غلظت نمک های محلول ، سختی آب و شرایط عملیاتی مثل دما و سرعت آب تغییر می کند.

–

بررسی عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : PH

میزان بازدارندگی خوردگی در محدوده PH مابین ۶٫۵ تا ۹٫۰ تقریبا ثابت است. اگرچه ، بازدارنده های رسوب به همراه بازدارنده های خوردگی در آبهایی با PH بیشتر از دلیل جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم و فسفات کلسیم بایستی استفاده شوند.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سختی کلسیم

فسفات ها و فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی خوردگی پایداری در حضور یون کلسیم نشان میدهد. برای دستیابی به میزان مناسب اثرات بازدارندگی ، برای آب با سختی کلسیم پایین تر ، میزان بیشتری مواد بازدارنده مورد نیاز است در حالیکه برای آب با سختی بالاتر ، میزان کمتری احتیاج می باشد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : تجمع یونهای مهاجم

یون های مهاجم نظیر کلراید و سولفات ، در غلظت های بالا به لایه های محافظ که توسط بازدارنده ها ایجاد شده حمله می کند و تاثیرات آن را کاهش داده و یا از بین می برد. به طور کلی بازدارنده های خوردگی با فرمول نمک های روی کمتر تحت تاثیر حمله این یون ها قرار میگیرد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : غلظت کلرین باقیمانده

ترکیبات کلرین ، هیپو کلریت سدیم ، کلرین مایع و غیره معمولا برای کنترل لجن و به منظور گند زدایی با میزان ۰٫۳ تا ۱٫۰ میلیگرم بر لیتر در سیستم های خنک کننده استفاده می شود. اگرچه میزان کلرین باقی مانده در سیستم ، بعضی مواقع به دلیل عدم کنترل کلریناسیون به مقدار بیشتری می رسد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : دمای آب

در صورت عدم استفاده از بازدارنده ها میزان خوردگی به صورت تناسبی با میزان افزایش دمای آب ۲۵ تا ۵۰ درجه سانتی گراد ، افزایش پیدا می کند. تاثیرات دمای آب مابین دمای ۵۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد چندان مشهود نمی باشد. ولی در صورت استفاده از بازدارنده پلی فسفات-روی بازدارندگی خوردگی را در دمای ۳۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد نشان میدهد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سرعت آب

هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب افزایش یابد تاثیرات بازدارندگی بهتری مشاهده می شود زیرا میزان نفوذ مواد بازدارنده در سطح فلز افزایش می یابد. بنابر این ، یک سرعت بهینه برای آب ، میزانی است که بیشترین تاثیرات بازدارندگی خوردگی بدست می آید.

–

مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین، دما و سرعت آب مجموعه عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده می باشد.

–

روش های اندازه گیری خوردگی :

–

· استفاده از کوپن ها

کوپن ها تیغه های فلزی وزن شده ای هستند که به مدت طولانی معمولا یک الی سه ماه در مسیر آب خنک کننده قرار داده می شوند. بعد از اینکه آنها را بر میدارند ، تمیز نموده و مجددا ، وزن می کنند. میزان کاهش وزن تیغه نشاندهنده میزان خوردگی می باشد. میزان خوردگی که بوسیله ی یک کوپن نشان داده میشود ممکن است قابل ملاحظه و یا قابل اغماض باشد ، اما وجود حفره ها همیشه جدی است ، حتی اگر اندک باشد. بدیهی است که کنترل و جلوگیری از تشکیل حفره نسبت به خوردگی عمومی ، چنانچه طولانی بودن عمر تجهیزات مد نظر باشد ، بسیار مهم است.

–

· اندازه گیری الکتریکی

در این روش با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی ، سرعت خوردگی اندازه گیری می شود. اساس این اندازه گیری این است که مقاومت یک هادی الکتریکی با عکس سطح مقطع آن متناسب است. یک سنسور فلزی در مسیر آب خنک قرار داده می شود ، سپس با پیشرفت خوردگی سطح مقطع تیغه فلزی کاهش یافته و مقاومت آن افزایش می یابد تغییر مقاومت به خوردگی آب نسبت داده می شود. اندازه گیری خوردگی که بر اساس مقاومت عمل می کند مانند کوپن آزمایشی بصورت تجارتی در اختیار می باشد ، برای بدست آوردن مقاومت خوردگی نیاز به یک مدت زمان نسبتا طولانی می باشد.

–

· مبدل های حرارتی

استفاده از یک لوله فلزی دوجداره که در جدار بیرونی آن بخار قرار داشته و از داخل آن آب خنک کننده عبور میکند ، اغلب راهی برای شبیه سازی فرآیند مبدلهای حرارتی است ، که به تبع آن می توان میزان خوردگی و تشکیل رسوب را پیش بینی کرد.

–

جهت مطالعه بیشتر در مورد خوردگی به مطالب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده” و ” انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-effective-factors/